[實(shí)用新型]一種強(qiáng)化學(xué)活性、高溫易蒸發(fā)液態(tài)金屬液位的測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420759148.9
• 申請(qǐng)日: 2014-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204269192U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左桂忠;任君;胡建生;孟獻(xiàn)才;孫震;黃明;徐偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所
• 主分類號(hào): G01F23/292
• 分類號(hào): G01F23/292;G21C17/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種特殊液態(tài)金屬，尤其是堿金屬的液位的測(cè)量系統(tǒng)，涉及聚變反應(yīng)堆領(lǐng)域，具體為一種強(qiáng)化學(xué)活性、高溫易蒸發(fā)液態(tài)金屬液位的測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在近年的核聚變研究中，流動(dòng)的液態(tài)金屬的研究逐漸被廣泛的關(guān)注和實(shí)驗(yàn)。例如：流動(dòng)的液態(tài)鋰作為托卡馬克裝置的第一壁不僅可以有效地降低裝置中的雜質(zhì)水平、抑制邊界再循環(huán)，提高對(duì)等離子體的約束能力；另一方面，具有自修復(fù)能力的流動(dòng)的液態(tài)鋰第一壁可以有效地解決高熱負(fù)荷和粒子的排出問(wèn)題，避免高溫等離子體對(duì)固態(tài)第一壁的腐蝕，解決的傳統(tǒng)第一壁使用壽命的問(wèn)題。而且流動(dòng)的液態(tài)鋰壁能夠?qū)崿F(xiàn)損傷第一壁的自我修復(fù)、移除等離子體轟擊產(chǎn)生的熱及解決D/T的飽和問(wèn)題，已經(jīng)成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)。流動(dòng)的鈉-鉀合金材料可以作為良好的反應(yīng)堆冷卻劑，作為未來(lái)聚變堆的包層及偏濾器等關(guān)鍵高熱負(fù)載區(qū)域的冷卻劑。流動(dòng)的液態(tài)鋰鉛包層是國(guó)際上普遍關(guān)注和最有發(fā)展?jié)摿Φ木圩兌寻鼘痈拍钤O(shè)計(jì)之一。

上述流動(dòng)的液態(tài)金屬在核聚變裝置中的應(yīng)用過(guò)程中不可避免的涉及到液態(tài)金屬液位的測(cè)量問(wèn)題。液態(tài)金屬液位的傳統(tǒng)測(cè)量方法有三種，第一種方法是通過(guò)在液態(tài)金屬的儲(chǔ)藏罐頂部的蓋子上安裝長(zhǎng)短不一的金屬棒，通過(guò)讀取浸入液態(tài)金屬中金屬棒的數(shù)量來(lái)粗略地得到鋰罐中液態(tài)金屬的液位，這種方法比較粗糙，測(cè)量的精度難以保證，這種方法在鋰鉛回路中得到廣泛應(yīng)用。第二種方法是通過(guò)在液態(tài)金屬儲(chǔ)藏罐中放入金屬刻度尺，通過(guò)讀取金屬刻度尺的值來(lái)獲得液態(tài)金屬的液位，但是這種方法比較適合敞口的液態(tài)金屬罐液位的測(cè)量，對(duì)于強(qiáng)化學(xué)活性的易氧化變性的堿金屬則很難實(shí)現(xiàn)。第三種方法是通過(guò)測(cè)量放置在液態(tài)金屬中的金屬條的電阻的方法來(lái)間接測(cè)量液態(tài)金屬儲(chǔ)藏罐中液位的深度，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)擬合出液態(tài)鋰的深度與金屬條阻值之間的函數(shù)關(guān)系，然后根據(jù)測(cè)量到的金屬條阻值來(lái)推算出液態(tài)金屬的液位信息。這種測(cè)量方法存在缺陷，在不同溫度下，液態(tài)金屬對(duì)金屬條的粘附性有所不同，從而在金屬條上的粘附的液態(tài)金屬的長(zhǎng)度及厚度都有所不同，這將會(huì)改變金屬條的阻值，所以這種方法也很難給出不同溫度下液態(tài)金屬液位的精確值。第四種方法采用激光測(cè)距的方式測(cè)量。激光傳感器發(fā)射不同頻率的可見(jiàn)激光束，接收從被測(cè)物返回的散射激光，將接收到的激光信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較，最后用微處理器計(jì)算出相應(yīng)相位偏移所對(duì)應(yīng)的物體間距離。在傳統(tǒng)的制鋁業(yè)中已經(jīng)開(kāi)始使用激光液位儀的方式來(lái)測(cè)量鋁液的液位，能夠給出比較精確的液位信息。但是對(duì)于強(qiáng)化學(xué)活性及高溫易蒸發(fā)的液態(tài)金屬，尤其是堿性金屬液位的測(cè)量，既要避免液態(tài)金屬的與空氣接觸造成液態(tài)金屬的污染，又要避免液態(tài)金屬在高溫下蒸發(fā)對(duì)玻璃觀察窗口鍍膜，還要考慮長(zhǎng)時(shí)間工作條件下玻璃觀察窗口的清洗與重新安裝等問(wèn)題，故需要設(shè)計(jì)一套強(qiáng)化學(xué)活性及高溫易蒸發(fā)的液態(tài)金屬液位的測(cè)量系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是彌補(bǔ)已有技術(shù)的不足，提供了一種長(zhǎng)時(shí)間及高精度對(duì)強(qiáng)化學(xué)活性、高溫易蒸發(fā)液態(tài)金屬液位的測(cè)量系統(tǒng)，利用此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)化學(xué)活性、高溫易蒸發(fā)的液態(tài)金屬液位長(zhǎng)時(shí)間及高精度的測(cè)量，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)強(qiáng)化學(xué)活性、高溫易蒸發(fā)的液態(tài)金屬液位的測(cè)量問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：

一種強(qiáng)化學(xué)活性、高溫易蒸發(fā)液態(tài)金屬液位的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：包括有用于放置液態(tài)金屬的儲(chǔ)藏罐、激光液位儀，儲(chǔ)藏罐外包裹著加熱器，通過(guò)加熱器加熱實(shí)現(xiàn)金屬的液化，儲(chǔ)藏罐的底部設(shè)有液態(tài)金屬的流出管道，流出管道上設(shè)有閥門，通過(guò)流出管道與外圍的液態(tài)金屬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相連，儲(chǔ)藏罐的正上方設(shè)有真空隔斷插板閥，真空隔斷插板閥上端通過(guò)刀口密封結(jié)構(gòu)與不銹鋼加長(zhǎng)管道相連，不銹鋼加長(zhǎng)管道的側(cè)壁上及儲(chǔ)藏罐的上端側(cè)壁上分別設(shè)有抽氣結(jié)構(gòu)接口，抽氣結(jié)構(gòu)接口與真空抽氣機(jī)組相連，系統(tǒng)通過(guò)真空抽氣機(jī)組實(shí)現(xiàn)真空運(yùn)行，避免強(qiáng)化學(xué)活性的液態(tài)金屬表面氧化變性；所述的不銹鋼加長(zhǎng)管道的頂部安裝帶有真空密封結(jié)構(gòu)的石英玻璃觀察窗口，不銹鋼加長(zhǎng)管道的側(cè)壁上還固定安裝有支撐結(jié)構(gòu)，激光液位儀通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)安裝在石英玻璃觀察窗口的正上方，激光液位儀與液位的采集系統(tǒng)電連接，液位的采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)的獲得并存儲(chǔ)液態(tài)金屬的液位信息。

所述的強(qiáng)化學(xué)活性、高溫易蒸發(fā)液態(tài)金屬液位的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述的抽氣結(jié)構(gòu)接口包括有標(biāo)準(zhǔn)的KF40法蘭接口及兩端為KF40接口的角閥。

所述的強(qiáng)化學(xué)活性、高溫易蒸發(fā)液態(tài)金屬液位的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述的液態(tài)金屬的儲(chǔ)藏罐及流出管道均采用不銹鋼材料316L制得，并采用刀口密封結(jié)構(gòu)。

所述的強(qiáng)化學(xué)活性、高溫易蒸發(fā)液態(tài)金屬液位的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于：所述的真空抽氣機(jī)組由分子泵和機(jī)械泵集成構(gòu)成。