[發(fā)明專利]一種用于鉛鉍環(huán)境下的原位力學(xué)試驗(yàn)裝置

有效

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• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113029751B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳剛;馮少武;徐仲斌;林強(qiáng);崔云;石守穩(wěn)
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/08;G01N3/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

本發(fā)明屬于核工程材料力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于鉛鉍環(huán)境下的原位力學(xué)試驗(yàn)裝置，其試驗(yàn)機(jī)構(gòu)造了安全可靠的高溫鉛鉍環(huán)境箱體，使用了內(nèi)外兩層的密封方法，適用于高溫液態(tài)鉛鉍等嚴(yán)苛環(huán)境，配合試驗(yàn)機(jī)附帶的氣路控制，保證了安全并防止氣體泄露對試驗(yàn)結(jié)果造成影響，填補(bǔ)了國內(nèi)市場上用于高溫鉛鉍環(huán)境下原位力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的空缺，對我國新型核工業(yè)發(fā)展具有重大意義；進(jìn)一步還設(shè)置有控氧裝置，可以對鉛鉍合金中的氧濃度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并進(jìn)行嚴(yán)格控制，可以用于模擬不同情況下的實(shí)際工況，研究不同氧濃度下鉛鉍合金對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核工程材料力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種用于鉛鉍環(huán)境下的原位力學(xué)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

近年來，核能源作為一種成熟的、安全可靠的清潔能源，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的重視。而我國核能開發(fā)利用的時間較短，其使用總占比遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美等發(fā)達(dá)國家，為了長期的發(fā)展，我國需要大力發(fā)展核能。在發(fā)展核能過程中，核廢料的安全處理是不可避免的難題。目前，加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)(Accelerator Driven Sub-criticalSystem,ADS)具有良好經(jīng)濟(jì)性與系統(tǒng)安全性，被國際公認(rèn)為最有前景的利用嬗變安全處置長壽命核廢料的技術(shù)途徑。

由于鉛鉍合金擁有良好的導(dǎo)熱性能和中子學(xué)性能，ADS系統(tǒng)中的散裂靶系統(tǒng)通常使用液態(tài)鉛鉍合金作為靶材和冷卻劑，但鉛鉍合金有一定的腐蝕性，對于結(jié)構(gòu)材料可以通過溶解、氧化以及晶間腐蝕等不同方式進(jìn)行強(qiáng)烈的腐蝕。為了防止由此引發(fā)的意外事故，必須對液態(tài)鉛鉍環(huán)境中結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能進(jìn)行各項(xiàng)測試，并進(jìn)行實(shí)時原位觀測。鉛鉍合金中的氧可以促進(jìn)形成氧化膜以提高材料的抗腐蝕性，但同時氧濃度的增加會生成氧化鉛污染物，所以鉛鉍合金中氧的含量對于ADS系統(tǒng)的安全極為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于鉛鉍環(huán)境下的原位力學(xué)試驗(yàn)裝置，解決鉛鉍環(huán)境中結(jié)構(gòu)材料力學(xué)測試的技術(shù)問題，可用于拉伸、壓縮以及疲勞試驗(yàn)，設(shè)計了密封性能良好的高溫鉛鉍環(huán)境箱以及完備的氣液路控制，搭配可以控制鉛鉍熔體內(nèi)氧濃度的可升降熔爐，為材料的力學(xué)試驗(yàn)提供安全可靠的定量氧濃度的高溫液態(tài)鉛鉍環(huán)境。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種用于鉛鉍環(huán)境下的原位力學(xué)試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)機(jī)；所述試驗(yàn)機(jī)包括外環(huán)境箱，內(nèi)環(huán)境箱，作動裝置；

所述外環(huán)境箱由外環(huán)境箱上蓋、底板和四塊強(qiáng)度擋板圍成，所述外環(huán)境箱上蓋、所述底板和四塊所述強(qiáng)度擋板的連接處均進(jìn)行密封；所述外環(huán)境箱上蓋中部設(shè)置有用于連接內(nèi)環(huán)境箱上蓋的開口，所述外環(huán)境箱上蓋四角處均設(shè)置有第一氧傳感器；所述強(qiáng)度擋板密封連接有外環(huán)境箱抽真空管路、進(jìn)出料管路、內(nèi)環(huán)境箱抽真空管路、氬氣管路；所述外環(huán)境箱抽真空管路連通至所述外環(huán)境箱內(nèi)部，所述進(jìn)出料管路、所述內(nèi)環(huán)境箱抽真空管路、所述氬氣管路均連通至所述內(nèi)環(huán)境箱內(nèi)部；

所述內(nèi)環(huán)境箱包括設(shè)置在所述外環(huán)境箱內(nèi)部的內(nèi)環(huán)境箱體；所述內(nèi)環(huán)境箱體底部和所述底板之間設(shè)置有底部加熱器，所述內(nèi)環(huán)境箱體側(cè)壁外部設(shè)置有加熱片；所述內(nèi)環(huán)境箱體頂部連接有內(nèi)環(huán)境箱上蓋并進(jìn)行密封，并且所述內(nèi)環(huán)境箱上蓋與所述外環(huán)境箱上蓋的開口連接并進(jìn)行密封；所述內(nèi)環(huán)境箱上蓋通過第一波紋管連接有環(huán)境箱頂蓋，所述第一波紋管與所述內(nèi)環(huán)境箱內(nèi)部相連通，所述環(huán)境箱頂蓋密封連接有熱電偶、液位計和機(jī)械引伸計，通過所述第一波紋管的伸縮能夠調(diào)節(jié)所述熱電偶、所述液位計和所述機(jī)械引伸計在所述內(nèi)環(huán)境箱內(nèi)部的高度；

所述作動裝置穿過所述外環(huán)境箱的所述強(qiáng)度擋板，并分別與設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)境箱內(nèi)部的兩個夾具連接，實(shí)現(xiàn)兩個夾具的同水平直線運(yùn)動。

進(jìn)一步地，還包括控氧裝置，所述控氧裝置設(shè)置在所述試驗(yàn)機(jī)旁邊；

所述控氧裝置包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)部的內(nèi)殼，所述外殼底部通過軸承安裝有第二絲杠，所述第二絲杠安裝有第二滑塊，所述第二滑塊與所述內(nèi)殼固定連接，控制所述第二絲杠的轉(zhuǎn)動能夠通過所述第二滑塊帶動所述內(nèi)殼在所述外殼內(nèi)部上下移動，從而向所述試驗(yàn)機(jī)的內(nèi)環(huán)境箱內(nèi)部進(jìn)料與回料；