CN218938089U - 一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，包括：γ辐照装置、试验仓、反应釜；γ辐照装置包括试验台架、屏蔽水池，试验台架的底部固定安装在屏蔽水池的底部，试验台架的底部设有钴‑60源提供γ辐照场，钴‑60源置于屏蔽水下；试验仓，连接于试验台架；反应釜，安装于试验仓内以使反应釜与屏蔽水隔离，反应釜连接试验溶液循环回路，反应釜内设有腐蚀测试系统。本实用新型采用水下屏蔽的钴‑60源作为γ源，将连接试验溶液循环回路和放置材料挂片的反应釜，以及用于将屏蔽水和反应釜隔离并形成绝热环境的试验仓，与γ辐照装置有效结合，可有效解决核级材料研发过程中无法开展γ辐照条件下的材料腐蚀试验的问题。

Description

一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置

技术领域

本实用新型涉及γ辐照场下材料腐蚀测试技术领域，具体涉及一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置。

背景技术

反应堆运行过程中，在辐照的影响下，与冷却剂接触的浸润材料的腐蚀过程会加剧。辐照不仅会对材料本身发生交互作用产生缺陷，也会使冷却剂辐射分解，产生大量的自由基而加强电化学腐蚀过程。不同类型的冷却剂由于酸碱度不同、溶解质不同、不同的材料等原因，发生的辐解反应也会不同，产生的电化学腐蚀结果也有所区别。目前，受辐照条件的限制，大部分材料腐蚀试验只是在非辐照条件下开展。在新型压水堆的研发过程中，不同的水质和新型材料的转变，均需通过材料腐蚀试验来验证材料的可靠性和水质控制方案的确定。因此，基于γ辐照场开展浸润材料腐蚀试验研究是必要的。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型提供了一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，可以在γ辐照条件下开展不同材料的耐腐蚀性能验证，从而来验证材料的可靠性和水质控制方案的确定。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，包括：γ辐照装置、试验仓、反应釜；

所述γ辐照装置包括试验台架、屏蔽水池，所述试验台架的底部固定安装在所述屏蔽水池的底部，所述试验台架的底部设有钴-60源提供γ辐照场，所述钴-60源置于屏蔽水下；

试验仓，连接于所述试验台架；

反应釜，安装于所述试验仓内以使所述反应釜与屏蔽水隔离，所述反应釜连接试验溶液循环回路，所述反应釜内设有腐蚀测试系统。

在一可选的实施例中，所述钴-60源分三组360°周向均布在所述试验台架上，所述屏蔽水池采用混凝土墙体形成。

在一可选的实施例中，所述试验台架的底部通过地脚螺栓固定在所述屏蔽水池的底部，所述试验台架的顶部采用骨架支撑件固定。

在一可选的实施例中，所述屏蔽水池中还设有储源罐，所述储源罐内设有钴-60源，所述储源罐位于屏蔽水下。

在一可选的实施例中，所述试验仓包括仓体、隔热陶瓷垫、真空套管，所述仓体固定于所述试验台架，所述隔热陶瓷垫固定设于所述仓体内用于装载所述反应釜，所述仓体与所述真空套管相通。

在一可选的实施例中，所述真空套管通过设于所述仓体顶部的法兰盖连接所述仓体。

在一可选的实施例中，所述真空管内安装有与所述反应釜连接的工艺管线。

在一可选的实施例中，所述真空管内装载有保温棉以将所述反应釜与屏蔽水隔绝。

在一可选的实施例中，所述反应釜包括釜体、釜盖、密封圈、试验挂架，所述密封圈设于所述釜体与釜盖之间形成密封，所述试验挂架设于所述釜体内部，所述工艺管线穿过所述釜盖进入到所述釜体内部。

在一可选的实施例中，所述腐蚀测试系统为电化学腐蚀测试系统。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型实施例提供的是一种用于γ辐照场条件下的常温常压环境或高温高压环境中的材料腐蚀试验装置。采用水下屏蔽的钴-60源作为γ源，将连接试验溶液循环回路和放置材料挂片的反应釜，以及用于将屏蔽水和反应釜隔离并形成绝热环境的试验仓，与γ辐照装置有效结合，可有效解决核级材料研发过程中无法开展γ辐照条件下的材料腐蚀试验的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的γ辐照装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的试验台架与钴-60源的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的试样仓的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的反应釜的结构示意图；

附图中的各部件及对应标记为：

101-试验台架，102-屏蔽水池，103-钴-60源，104-储源罐，2-试验仓，201-仓体，2011-法兰盖，202-隔热陶瓷垫，203-真空套管，3-反应釜，301-釜体，302-釜盖，303-密封圈，304-试验挂架。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本实用新型。在其他实施例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

实施例1：

如图1~5所示，一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，包括：γ辐照装置、试验仓2、反应釜3；

γ辐照装置为水下辐照装置，采用钴-60源103，提供γ辐照场；试验仓2为反应釜3的装载容器，主要用于将反应釜3和屏蔽水隔绝，提供绝热环境，保证反应釜3试验温度；反应釜3为受照材料的装载容器，连接试验溶液循环回路，主要用于验证材料在试验溶液中的耐腐蚀性能。

具体地，所述γ辐照装置包括试验台架101、屏蔽水池102、钴-60源103，钴-60源103是γ辐照场的关键设备，分3组360°周向均分安装在试验台架101的底部，钴-60源103四周采用混凝土墙体和水层屏蔽，上方采用水层屏蔽；试验台架101的底部通过地脚螺栓固定在屏蔽水池102底部，试验台架101的顶部采用骨架支撑件固定。

试验仓2，连接于所述试验台架101。

具体地，试验仓2包括仓体201、隔热陶瓷垫202、真空套管203，仓体201为立式筒体容器，仓体201固定安装在试验台架101上；仓体201的内部设置有隔热陶瓷垫202，用于装载反应釜3；仓体201的上部设置有法兰盖2011和真空套管203，真空套管203的内部安装有与反应釜3连接的工艺管线，真空套管203的内部还装载有部分保温棉，用于将反应釜3和屏蔽水隔绝开，为反应釜3提供绝热环境；真空套管203与仓体201连通，用于对仓体201提供真空环境，减少反应釜3热损失。

反应釜3，安装于仓体201内，以使反应釜3与屏蔽水隔离。

具体地，反应釜3包括釜体301、釜盖302、密封圈303、试验挂架304，所述密封圈303设于所述釜体301与釜盖302之间形成密封，所述试验挂架304设于所述釜体301内部，可以同时开展多组材料腐蚀研究；所述工艺管线穿过所述釜盖302进入到所述釜体301内部，釜体301内部的工艺管线与仓体201内部的工艺管线连接，再与真空套管203内的工艺管线连接，最后与试验溶液循环回路相连接。具体地试验溶液循环回路为已知技术，在此不进行详述。在反应釜3的顶部还设有电化学腐蚀测试系统在图中未示出，用于进行材料的腐蚀试验，具体地电化学腐蚀测试系统为已知技术，在此不进行详述。

在反应釜3上还可以设置一些监测器，如在反应釜3的底部设置电加热器，为腐蚀试验提供不同的试验温度，温度监测采用三通路热电偶进行温度监测，分别为釜体301底部加热器温度监测、釜体301底部温度安全保护报警监测、釜内溶液温度监测，通过PLC系统可以实时监测和控制反应釜3的试验温度，具体地电加热器、三通路热电偶、温度监测等均可以采用现有技术，在此不进行详述。还可以在反应釜3上设置监测溶液电导率、溶解氧、溶解氢等的仪器。

另外，在屏蔽水池102中还设有储源罐104，所述储源罐104内设有钴-60源103，所述储源罐104位于屏蔽水下。

本实用新型实施例提供的γ辐照条件下的材料腐蚀试验装置运行时实施方式如下：

1、利用电动葫芦将试验仓2缓慢吊出并转移至屏蔽水池102外，打开仓体201上部的法兰盖2011，取出反应釜3；打开反应釜3外盖，将准备好的试验材料挂件固定在反应釜3内，再回装反应釜3覆盖；将试验溶液循环回路管线连接至反应釜3，将反应釜3内充满溶液，根据试验压力要求将反应釜3加压到最大试验压力，并保持一定时间，保证反应釜3不出现泄露后将反应釜3装载到试验仓2内；

2、利用真空套管203连接试验仓2，并抽真空至100Pa，保持一段时间后，真空度不发生不变，此时将试验仓2吊装至试验台架101上；

3、采用去离子水清洗反应釜3和试验溶液循环回路，直至系统电导率小于1μS/cm，排空并吹扫系统装置及管线，将配置好的溶液加入到系统中；运行循环回路并用通入氮气直至系统溶解氧小于2ppm；缓慢调节系统压力直至升至设定压力，缓慢调节加热装置直至系统升至设定温度，调节钴源位置直至到达设定剂量率；

4、系统运行过程中实时监测系统溶液温度、压力、电导率、溶解氧、溶解氢等指标；达到设定运行时间后，使系统逐步降温减压；再对系统内溶液进行取样，检测辐解、腐蚀产物浓度等；最后将反应釜3内的试验材料挂件取出并检验。

本实用新型是一种用于γ辐照场条件下的常温常压环境或高温高压环境中的材料腐蚀试验装置。采用水下屏蔽的钴-60源103作为γ源，将连接试验溶液循环回路和放置材料挂片的反应釜3，以及用于将屏蔽水和反应釜3隔离并形成绝热环境的试验仓2，与γ辐照装置有效结合。由于辐照条件下材料的腐蚀会急剧加快，本实用新型可有效解决核级材料研发过程中，无法开展γ辐照条件下的材料腐蚀试验的问题；也解决了在确定材料的基础上，材料的水化学环境中化学指标控制的问题。本实用新型可以有效验证不同水化学条件下不锈钢、锆合金、镍基合金以及其它改性材料的耐腐蚀性能，并保证核级材料研发和反应堆回路水质指标控制。

以上的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，包括：γ辐照装置、试验仓（2）、反应釜（3）；

所述γ辐照装置包括试验台架（101）、屏蔽水池（102），所述试验台架（101）的底部固定安装在所述屏蔽水池（102）的底部，所述试验台架（101）的底部设有钴-60源（103）提供γ辐照场，所述钴-60源（103）置于屏蔽水下；

试验仓（2），连接于所述试验台架（101）；

反应釜（3），安装于所述试验仓（2）内以使所述反应釜（3）与屏蔽水隔离，所述反应釜（3）连接试验溶液循环回路，所述反应釜（3）内设有腐蚀测试系统。

2.根据权利要求1所述的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，所述钴-60源（103）分三组360°周向均布在所述试验台架（101）上，所述屏蔽水池（102）采用混凝土墙体形成。

3.根据权利要求2所述的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，所述试验台架（101）的底部通过地脚螺栓固定在所述屏蔽水池（102）的底部，所述试验台架（101）的顶部采用骨架支撑件固定。

4.根据权利要求2所述的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，所述屏蔽水池（102）中还设有储源罐（104），所述储源罐（104）内设有钴-60源（103），所述储源罐（104）位于屏蔽水下。

5.根据权利要求1所述的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，所述试验仓（2）包括仓体（201）、隔热陶瓷垫（202）、真空套管（203），所述仓体（201）固定于所述试验台架（101），所述隔热陶瓷垫（202）固定设于所述仓体（201）内用于装载所述反应釜（3），所述仓体（201）与所述真空套管（203）相通。

6.根据权利要求5所述的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，所述真空套管（203）通过设于所述仓体（201）顶部的法兰盖（2011）连接所述仓体（201）。

7.根据权利要求5所述的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，所述真空套管内安装有与所述反应釜（3）连接的工艺管线。

8.根据权利要求5所述的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，所述真空套管内装载有保温棉以将所述反应釜（3）与屏蔽水隔绝。

9.根据权利要求7所述的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，所述反应釜（3）包括釜体（301）、釜盖（302）、密封圈（303）、试验挂架（304），所述密封圈（303）设于所述釜体（301）与釜盖（302）之间形成密封，所述试验挂架（304）设于所述釜体（301）内部，所述工艺管线穿过所述釜盖（302）进入到所述釜体（301）内部。

10.根据权利要求9所述的一种γ辐照场条件下的材料腐蚀试验装置，其特征在于，所述腐蚀测试系统为电化学腐蚀测试系统。

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