[發明專利]氫擴散滲透特性測量裝置

無效

• 申請號: 201210036886.6
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102608001A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 吳勝偉;劉衛;曾友石;錢淵;朱海云;張東勛;王廣華;姚劍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G01N13/04
• 分類號: G01N13/04
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 朱水平;楊東明

技術領域

本發明涉及一種測量裝置，特別涉及一種氫擴散滲透特性測量裝置。

背景技術

熔鹽堆是第四代核能系統優先發展的六種堆型之一，由于熔鹽堆中LiF熔鹽與中子反應產生大量的氚(T)，因而必須對產生的氚(T)進行清除處理以減少對環境及測試材料的影響。熔鹽堆中的氚主要以HT和TF的形態存在，高溫下HT有強滲透性，易從管道中滲透出來對環境造成污染，TF有強腐蝕性，對管道材料的腐蝕會降低管道材料性能，影響反應堆的安全運行。為了有效地從熔鹽中去除不同形態的氚，必須對不同形態的氚在熔鹽和固體材料中的擴散、滲透行為進行研究。由于H(氫)和T(氚)都是氫的同位素，物理化學特性相近，因而可用穩定核素氫(H)替代放射性核素氚(T)，研究氚在熔鹽和固體材料中的擴散滲透特性和化學形態的轉換。

以往的測量氫通過測試材料的擴散滲透測量方法中，最重要的是高壓氣相氫滲透技術，圖1給出了常用的測量裝置示意圖。主要裝置由高壓腔13和低壓腔15組成，樣品14置于高壓腔13和低壓腔15之間，測量前，用分子泵將整套系統抽真空，然后將氫氣從氣瓶11通過泄漏閥12導入高壓腔，氣體通過壓力差從待測樣品14進入低壓腔15，分別用壓力計16和17測量兩腔的壓力，從而計算得到氫氣通過測試材料的擴散和滲透參數。此裝置普遍存在如下缺點：第一、沒有裝填測試材料的加料口，無法對測試材料進行更換。第二、沒有與高壓腔13和低壓腔15相互配套使用的加熱裝置，無法測量氫在高溫熔鹽和固體材料中的擴散特性和滲透特性，也不能夠研究隨著溫度參數變化氫的擴散特性和滲透特性。第三、沒有處理TF的裝置，影響到測試裝置的使用壽命和安全性。第四、測試系統僅僅使用壓力計16和17測量兩腔的壓力，受儀器本身測量靈敏度的限制，測量精度有限。第五、沒有對氣體管路進行實時抽真空的裝置，因此使用不方便。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中的氫擴散滲透特性測量裝置無法測量并研究氫在高溫熔鹽中的擴散和滲透特性的缺陷，提供一種氫擴散滲透特性測量裝置，該氫擴散滲透特性測量裝置能夠測量并研究氫在高溫熔鹽中的擴散和滲透特性。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的：

一種氫擴散滲透特性測量裝置，其包括一具有第一腔室和第二腔室的擴散滲透反應器、一供氣系統和一測量系統，其特點在于，該氫擴散滲透特性測量裝置還具有一用于為該擴散滲透反應器加熱的加熱系統。

較佳的，該加熱系統為一具有加熱槽的管式電阻爐，該擴散滲透反應器設置于該加熱槽中。

較佳的，該第一腔室和該第二腔室的界面處設有一鎳板。

較佳的，該測量裝置還包括一加料管道和一與該加料管道的一端相連接的熔鹽添加部件，該加料管道的另一端與該第一腔室相連通，且該加料管道的管道壁與該第一腔室貫穿處密閉連接。通過設置與該第一腔室相連通的熔鹽添加部件，該測量裝置能夠方便地對測試材料進行更新。

較佳的，該氫擴散滲透特性測量裝置還包括一與該第一腔室和該第二腔室相連通的吸真空部件。通過設置該吸真空部件，該測量裝置能夠對氣體管路進行實時抽真空，因此使用方便。

較佳的，該測量系統包括一用于檢測該擴散滲透反應器內溫度的檢測部件。通過設置該檢測部件，該測量裝置能夠較為精確地測量溫度參數。

較佳的，該檢測部件為一熱電偶。

較佳的，該供氣系統包括一氬氣供應部件和一氫氣供應部件，該氬氣供應部件和該氫氣供應部件均與該第一腔室和該第二腔室相連通。由于氬氣可以作為氫氣的載氣并且能夠稀釋氫氣，因此氬氣供應部件的設置方便氫氣的通入并使得該測量裝置能夠測試不同濃度下的氫氣的擴散特性和滲透特性。

較佳的，該氬氣供應部件和該氫氣供應部件均與該第一腔室和該第二腔室通過管道相連通，該吸真空部件與該第一腔室和該第二腔室通過管道相連通，該些管道上均設有管道閥門。通過設置該些管道閥門，方便了對管道中氣體的控制，能夠停止氣體，以便于更換局部部件。

較佳的，該氫擴散滲透特性測量裝置還包括一氣相色譜儀和一HF氣體吸收池，該氣相色譜儀通過一個六向閥門與該HF氣體吸收池相連接，該六向閥門還與該第二腔室相連通。通過設置HF氣體吸收池，增加了測試裝置的使用壽命和安全性，另外，氣相色譜儀的使用極大地提高了測試的精度。