CN203465171U

CN203465171U - 液态锂铅相容性静态试验装置

Info

Publication number: CN203465171U
Application number: CN201320558035.8U
Authority: CN
Inventors: 杨洪广; 张建通; 袁晓明; 韩志博; 赵崴巍; 占勤
Original assignee: China Institute of Atomic of Energy
Current assignee: China Institute of Atomic of Energy
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2023-09-09

Abstract

本实用新型公开一种液态锂铅相容性静态试验装置，包括加热系统、抽真空系统（13）、补气系统（14）及多个试验样品室（15），每个所述试验样品室（15）的中下部设置在加热系统的加热炉（12）内，且每个试验样品室（15）进行独立控温，每个试验样品室（15）的上部分别与抽真空系统（13）和补气系统（14）相连接，每个试验样品室（15）内分别放置有试验样品（8）及固态锂铅。采用本实用新型的技术方案，能够同时进行试验样品与不同温度液态金属锂铅作用不同时间的相容性试验，解决了现有技术中存在的试验样品只能进行同一试验条件下相容性试验的问题，该装置结构简单，操作方便，节省了试验环节和试验成本。

Description

液态锂铅相容性静态试验装置

技术领域

本实用新型属于核电领域，具体涉及一种液态锂铅相容性静态试验装置。

背景技术

液态金属锂铅包层是目前国际上最具吸引力的未来聚变堆包层概念之一，其中包层结构材料与液态锂铅的相容性问题是包层关键科学问题之一。包层结构材料首选技术程度相对最为成熟的低活化铁素体/马氏体钢 Reduced Activation Ferritic-Martensitic steels , RAFMs，并且其拥有高的热导率、低的热膨胀系数和优良的抗辐照肿胀和力学性能等优点。截至目前，各主要ITER参与国结合本国的液态锂铅包层设计要求，分别建立了相应的静态及动态相容性试验装置，并开展了RAFM钢基底或涂层材料在不同试验条件下的相容性试验。

美国橡树岭国家实验室静态锂铅相容性试验装置采用试验样品室翻转法达到液态金属锂铅与试验样品接触和脱离的目的。此试验装置操作较为简单，但装置设计较为复杂，并且对样品处的精确温度测量较为困难，只能进行同一条件的相容性试验。中国工程物理研究院研制的液态锂铅相容性试验装置采用电机旋转反应釜内样品达到液态金属锂铅与样品均一接触的目的。此试验装置反应釜高温处需要密封，样品旋转需采用动密封，设计制造需投入较高成本。并且试验样品只能进行同一试验条件下相容性试验。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种液态锂铅相容性静态试验装置，可同时进行不同工况下的试验样品与液态金属锂铅的相容性试验，结构简单，操作方便，试验成本低。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种液态锂铅相容性静态试验装置，包括加热系统、抽真空系统、补气系统及多个试验样品室，每个所述试验样品室的中下部设置在加热系统的加热炉内，且每个试验样品室进行独立控温，每个试验样品室的上部分别与抽真空系统和补气系统相连接，每个试验样品室内分别放置有试验样品及固态锂铅。

进一步，所述试验样品室包括试验腔体及密封该试验腔体上端的法兰；所述试验腔体内的下部设有钼坩埚，所述固态锂铅放置在钼坩埚内；所述试验腔体内还设有可上下移动的热偶阱，所述热偶阱下部位于钼坩埚内，上部穿出法兰；所述热偶阱下部设有样品架，所述样品架上固接试验样品。

进一步，所述热偶阱内设有用于测量试验样品温度的热电偶。

进一步，所述热偶阱的中上部设有隔热反射屏。

进一步，所述热偶阱与所述法兰之间采用硅橡胶密封。

进一步，所述热偶阱的中下部采用钼制盲管，上部采用316L 不锈钢管，中间由卡套直通密封连接。

进一步，所述补气系统的管路上依次设有单向阀、电磁阀及压力传感器。

进一步，所述抽真空系统的管路上设有截止阀。

本实用新型的有益技术效果在于：

（1）本实用新型采用多个试验样品室，设置在加热炉内不同的工位上，能够同时进行试验样品与不同温度液态金属锂铅作用不同时间的相容性试验，结构简单，操作方便，节省了试验时间和试验成本；

（2）试验腔体的上部设有隔热反射屏，不但减少了试验腔体内的热损耗并且降低了法兰密封处的温度，使法兰密封处的温度能达到室温；

（3）试验腔体内设有可上下移动的热偶阱，通过热偶阱的上下移动实现了试验样品架与液态金属锂铅的接触与脱离；

（4）热偶阱内设有测温热电偶，在试验时能够精确测量试验样品处温度。

附图说明

图1是本实用新型液态锂铅相容性静态试验装置的结构示意图。

图中：

1- 热偶阱 2-硅橡胶 3-法兰 4-隔热反射屏

5-钼坩埚盖 6-钼坩埚 7-试验腔体 8-试验样品

9-样品架 10-液态锂铅 11-卡套直通 12-加热炉

13-抽真空系统 14-补气系统 15-试验样品室 16-单向阀

17-电磁阀 18-压力传感器 19-截止阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，本实用新型提供一种适用于液态锂铅介质中材料腐蚀试验的多工位静态试验装置，包括加热系统、抽真空系统13、补气系统14及多个试验样品室15。每个试验样品室15的中下部分别设置在加热系统的加热炉12内的不同工位上，且每个试验样品室15由独立的控温系统进行控温，保证多个试验样品室可同时进行不同工况下的试验样品与液态金属锂铅10的相容性试验，节省了试验时间和试验成本。每个试验样品室15的上部连接抽真空系统13和补气系统14。

其中，每个试验样品室15包括试验腔体7及密封试验腔体7上端的标准的CF法兰。试验腔体7内的下部设有钼坩埚6，钼坩埚6装有固态锂铅，钼坩埚6上设有钼坩埚盖5，防止固态锂铅加热后变成液态锂铅的飞溅。试验腔体7内设有可上下移动的热偶阱1，热偶阱1的上下移动实现了试验样品架与液态金属锂铅接触与脱离，避免现有技术中采用翻转或电机旋转达到液态金属锂铅与试验样品接触和脱离。热偶阱1由两部分组成，下部采用钼制的盲管，位于钼坩埚6内；上部采用316L不锈钢管，穿出法兰3，两部分采用Swagelok卡套直通11密封连接；热偶阱1的下部设有样品架9，样品架9采用高纯钼丝固定在热偶阱1的下部,9块10mm×10mm×1 mm试验样品8采用高纯钼丝固定于钼制样品架9上。

热偶阱1内设有测温热电偶，能够精确测量试验样品处的温度，热电偶从热偶阱的上端开口处放入下部盲管中进行温度的测量。

热偶阱1中上部焊接不锈钢隔热反射屏4，不但减少了试验腔体中下部的热损耗并且降低了法兰密封处的温度，使法兰密封处的温度达到室温。

热偶阱1与法兰3之间采用普通硅橡胶2进行密封。

加热系统12由多套加热单元组成，每个单元包括螺旋凯装加热体及温控仪构成；每个温控仪按照设定程序对凯装加热体进行控制，即能实现升温、保温和降温的全过程；且各个温控仪之间互不影响。

补气系统14能够向试验装置补充高纯氩气，并且通过单向阀16、电磁阀17和压力传感器18的配合，使装置的压力保持在2atm。

抽真空系统13采用机械泵为整装置抽真空，简单方便；抽真空系统的管路上设有截止阀19，关闭截止阀19，由补气系统14向该装置充入适量高纯氩气后，能保证该试验装置在2atm压力下长期运行。

下面对本实用新型试验装置的安装及使用过程进行描述：

首先，将试验样品室15中下部安装至加热炉内的不同工位上，且该试验样品室15能够保证在650℃以下长期工作，然后将试验样品室15的上部连接补气系统14与抽真空系统13。

钼坩埚6装入适量块状锂铅并放入试验腔体7下部，试验样品8固定在样品架9上，通过法兰3将整个系统进行密封。试验装置检漏，完毕后该装置通过补气系统14充入2atm高纯氩气，由压力传感器18与显示仪表显示装置的压力值，如果达到设定的标准，电磁阀17自动关闭。由抽真空系统13抽真空，再充入2atm高纯氩气，重复4次。加热系统按照设定程度升温，升温过程中需调整系统压力使其保持在2atm。试验样品室15到达设定温度后，缓慢移动热偶阱1与样品架9至钼坩埚6底部，使试验样品8与液态金属锂铅10充分接触。不同工位的试验样品室15可设置不同试验温度同时进行材料相容性试验。试验结束后，缓慢移动热偶阱1使样品架9与液态金属锂铅10脱离。加热炉12停止加热，使试验样品8冷却至室温，打开法兰3取出试验样品。

本实用新型的液态锂铅相容性静态试验装置，并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本实用新型的技术创新范围。

Claims

1.一种液态锂铅相容性静态试验装置，包括加热系统、抽真空系统（13）及补气系统（14），其特征在于：还包括多个试验样品室（15），每个所述试验样品室（15）的中下部设置在加热系统的加热炉（12）内，且每个试验样品室（15）进行独立控温，每个试验样品室（15）的上部分别与抽真空系统（13）和补气系统（14）相连接，每个试验样品室（15）内分别放置有试验样品（8）及固态锂铅。

2.如权利要求1所述的液态锂铅相容性静态试验装置，其特征在于：所述试验样品室（15）包括试验腔体（7）及密封该试验腔体（7）上端的法兰（3）；所述试验腔体（7）内的下部设有钼坩埚（6），所述固态锂铅放置在钼坩埚（6）内；所述试验腔体（7）内还设有可上下移动的热偶阱（1），所述热偶阱（1）下部位于钼坩埚（6）内，上部穿出法兰（3）；所述热偶阱（1）下部设有样品架（9），所述样品架（9）上固接试验样品（8）。

3.如权利要求2所述的液态锂铅相容性静态试验装置，其特征在于：所述热偶阱（1）内设有用于测量试验样品（8）温度的热电偶。

4.如权利要求3所述的液态锂铅相容性静态试验装置，其特征在于：所述热偶阱（1）的中上部设有隔热反射屏（4）。

5.如权利要求4所述的液态锂铅相容性静态试验装置，其特征在于：所述热偶阱（1）与所述法兰（3）之间采用硅橡胶（2）密封。

6.如权利要求5所述的液态锂铅相容性静态试验装置，其特征在于：所述热偶阱（1）的中下部采用钼制盲管，上部采用316L 不锈钢管，中间由卡套直通（11）密封连接。

7.如权利要求1-6任一项所述的液态锂铅相容性静态试验装置，其特征在于：所述补气系统的管路上依次设有单向阀（16）、电磁阀（17）及压力传感器（18）。

8.如权利要求1-6任一项所述的液态锂铅相容性静态试验装置，其特征在于：所述抽真空系统的管路上设有截止阀（19）。