[發明專利]一種液態金屬靜態相容性的實驗裝置

在審

• 申請號: 202010542891.9
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111879911A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 張金權;龍斌;王樹興;付曉剛;秦博
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01N33/205
• 分類號: G01N33/205
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發明涉及一種液態金屬靜態相容性的實驗裝置，包括反應釜和所述反應釜配合的頂蓋；所述反應釜內設置有液態金屬腔和樣品安置部件；樣品置于所述樣品安置部件上時，所述樣品能夠浸入所述液態金屬腔內的液態金屬中。本發明的有益效果如下：本裝置可用于開展材料與液態金屬靜態相容性實驗，一次可放入腐蝕、拉伸、蠕變、持久等多種實驗樣品，在完成1000h、2000h、3000h、5000h等時間段實驗后分別取出樣品，可開展鈉、鈉鉀合金、鉛鉍合金、鋰等多種液態金屬介質的靜態相容性實驗。

技術領域

本發明屬于核工業領域，具體涉及一種液態金屬靜態相容性的實驗裝置。

背景技術

液態金屬在能源工業有廣泛使用，如以金屬鈉作為冷卻劑的鈉冷快堆，以鉛鉍合金作為冷卻劑的加速器驅動潔凈核能系統，以鉛作為冷卻劑的鉛冷快堆，以鋰和鋰-鉛共晶合金為包層材料的聚變堆概念研究，模擬反應堆堆芯的鈉-鈉鉀合金加熱器，以鉀、鈉、鋰為傳熱介質的熱管。在這些應用中，都需要考慮介質與結構材料的相容性以評估設備的壽期保證安全使用。

開展相應條件下結構材料與液態金屬介質的相容性研究是必要且必須的，研究材料在液態金屬使用溫度、相應流速和限定雜質含量等條件下的耐蝕能力。這些液態金屬具有特殊的物理、熱物理和化學性質：

液態金屬通常使用在較高的溫度：從熔點至約600℃；

液態金屬通常具有極活潑的化學性質：如鈉和鉀與氧反應極其迅速，鈉鉀合金在空氣中易著火燃燒，鋰與水緩慢反應，鈉和鉀與水激烈反應，鉛在空氣中緩慢氧化，在高溫下氧化迅速；

結構材料處于不同流速的液態金屬中：從靜止到25m/s的流速。

為實現相應的環境條件，需要用到特殊裝置開展相關研究，通常有液態金屬熱對流回路、液態金屬動態腐蝕回路、液態金屬旋轉腐蝕裝置等。現有的裝置并不能滿足液態金屬靜態相容性實驗的需求。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是提供一種液態金屬靜態相容性的實驗裝置，本技術方案能夠滿足液態金屬靜態相容性實驗的需求。

本發明的技術方案如下：

一種液態金屬靜態相容性的實驗裝置，包括反應釜和所述反應釜配合的頂蓋；所述反應釜內設置有液態金屬腔和樣品安置部件；樣品置于所述樣品安置部件上時，所述樣品能夠浸入所述液態金屬腔內的液態金屬中。

進一步地，上述的液態金屬靜態相容性的實驗裝置，所述反應釜外部設置有保溫層。

進一步地，上述的液態金屬靜態相容性的實驗裝置，所述反應釜外部設置有加熱部件；所述加熱部件與溫控部件連接。

進一步地，上述的液態金屬靜態相容性的實驗裝置，所述反應釜的開口設置于手套箱內。

進一步地，上述的液態金屬靜態相容性的實驗裝置，還包括用于防止頂蓋超溫的冷卻水套；所述冷卻水套設置于反應釜上部，與循環水冷機連接。

進一步地，上述的液態金屬靜態相容性的實驗裝置，所述液態金屬腔通過管線與進排氣閥門相連。

進一步地，上述的液態金屬靜態相容性的實驗裝置，所述液態金屬腔底部與液態金屬進排閥門相連。

進一步地，上述的液態金屬靜態相容性的實驗裝置，所述樣品安置部件為能夠懸掛樣品的內蓋，所述內蓋設置于所述液態金屬腔內。

本發明的有益效果如下：

本裝置可用于開展材料與液態金屬靜態相容性實驗，一次可放入腐蝕、拉伸、蠕變、持久等多種實驗樣品，在完成1000h、2000h、3000h、5000h等時間段實驗后分別取出樣品，可開展鈉、鈉鉀合金、鉛鉍合金、鋰等多種液態金屬介質的靜態相容性實驗。