一种模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置的制作方法

技术特征：
1.一种模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置，其特征在于，该装置具有腐蚀磨损测试系统、支撑系统、传动系统、电化学测试系统、液面控制系统、冷凝及尾气处理系统及电控系统，具体结构如下：腐蚀磨损测试系统的釜体和传动系统由不锈钢材料制成的支撑系统支撑，支撑系统设有底部支架、釜体底部框架、底座，底部支架通过螺栓iv安装于底座上，釜体底部框架通过可调节高度活动螺栓安装于底部支架上，通过调节釜体底部框架的高度，使一端伸至釜体内的夹具杆与传动系统的摩擦承力机械臂保持在同一水平高度，传动系统的电机通过螺栓iii安装于底部支架上，釜体置于釜体底部框架上，釜体的侧面下部通过连接件与釜体底部框架上的螺栓ii固定连接；釜体内的工作台上的样品作为工作电极与外部的电化学工作站相连接，电化学测试系统采用三电极体系进行电化学测量，釜体内的夹具杆与传动系统的摩擦承力机械臂通过螺栓i连接，摩擦承力机械臂运动时，固定在支撑部位上的感应计数器记录下运动次数并传递给电控系统，釜体内底部设置热电偶，温度传感器设置于釜体内的硝酸中，热电偶通过导线穿过釜体与电控系统相连，温度传感器通过导线穿过玻璃盖板与电控系统相连；冷凝及尾气处理系统中的冷凝管一端通过玻璃盖板伸入釜体，另一端连接尾气处理装置；液面控制系统通过软管穿过釜体的侧壁伸入到釜体内，并通过升降机构对釜体内的硝酸液面进行高度调节。2.按照权利要求1所述的模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置，其特征在于，腐蚀磨损测试系统设有釜体、工作台、夹具杆、压头及配重部分、热电偶，工作台位于釜体内底部的中央，工作台上放置用于腐蚀磨损测试的样品，玻璃压头固定在压头及配重部分底部，压头及配重部分通过夹具杆固定在工作台上方，热电偶排布在釜体内底部。3.按照权利要求2所述的模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置，其特征在于，腐蚀磨损测试系统的釜体顶部设有玻璃盖板，其内底部安装有热电偶及工作台，釜体侧面下部开孔与液面控制系统通过软管相连，釜体顶部玻璃盖板上开设四个小孔及一个大孔，其中：电化学测试用的辅助电极、样品及控制温度用的温度传感器置于釜体内的硝酸中，辅助电极、样品的引出导线通过小孔伸出釜体与电化学工作站相连，温度传感器的引出导线通过小孔伸出釜体与电控系统相连，盐桥通过小孔伸入釜体内部，四个小孔处分别设有密封垫；冷凝管穿过大孔伸至釜体内腔，冷凝管的下端位于釜体内硝酸液面的上方，玻璃盖板通过安装在釜体外的角铁固定于釜体。4.按照权利要求2所述的模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置，其特征在于，腐蚀磨损测试系统中，工作台位于釜体内底部中央，工作台由自上而下设置的薄垫片、垫片i、垫片ii通过铆钉、螺丝固定而成，工作台顶部为薄垫片，薄垫片中心窗口处放置腐蚀磨损的样品；热电偶排布在釜体底部，通过聚四氟乙烯套管保护，热电偶以环形排布在釜体底部工作台周围，样品设置于工作台上，热电偶和温度传感器通过导线与电控系统相连。5.按照权利要求2所述的模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置，其特征在于，压头及配重部分包括玻璃压头、配重腔体、配重块，玻璃压头通过玻璃压头固定套安装在配重腔体底部中心盲孔处，玻璃压头安装于玻璃压头固定套中心孔处，玻璃压头的下端与样品相对应，配重腔体内部放置不同质量的配重块，配重腔体顶部通过螺帽密封，实验时配重腔体被固定在配重腔体夹具上，配重腔体夹具的侧面沿水平方向开设螺纹孔，夹具杆
的一端通过连接杆与所述螺纹孔连接。6.按照权利要求1所述的模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置，其特征在于，传动系统设有摩擦承力机械臂、电机、偏心曲轴连杆、摩擦行程感应计数器，摩擦承力机械臂采用不锈钢材料制成螺杆结构，摩擦承力机械臂水平设置，其一端通过螺栓i与夹具杆连接，其另一端通过滑块与偏心曲轴连杆一端通过螺钉连接，偏心曲轴连杆另一端通过螺钉与电机输出端安装的旋转转盘连接，滑块设置于滑轨上且与滑轨呈滑动配合，通过电机带动偏心曲轴连杆控制摩擦承力机械臂的往复运动，电机通过导线与电控系统相连接，摩擦承力机械臂与夹具杆连接处的下方放有一个感应计数器，并通过导线与电控系统相连。7.按照权利要求1所述的模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置，其特征在于，电化学测试系统由三电极系统构成，工作电极、辅助电极、参比电极分别外接电化学工作站，工作电极是通过导线与样品相连组成的，辅助电极是用聚四氟乙烯密封的电极，参比电极放在装有饱和氯化钾水溶液的烧杯中，通过盐桥将釜体中的硝酸与所述烧杯中的饱和氯化钾水溶液相连；盐桥由玻璃盐桥主体、塞子、多孔纳米陶瓷组成，玻璃盐桥主体为倒置的u型管状结构，其两端与溶液接触的部位安装多孔纳米陶瓷，玻璃盐桥主体中部有一个向上的开口部位，所述开口部位通过塞子进行封闭。8.按照权利要求1所述的模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置，其特征在于，液面控制系统包括软管、升降机构及罐体，罐体通过软管与腐蚀磨损测试系统的釜体相连通，软管上下活动，罐体设置于升降机构上，通过升降机构调节实验过程中釜体内部硝酸液面的高度，釜体液面高于样品则发生湿磨，釜体液面低于样品则发生干磨。9.按照权利要求1所述的模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置，其特征在于，冷凝及尾气处理系统设有冷凝管、循环水箱、尾气处理装置，竖向冷凝管一端向下通过釜体的玻璃盖板上的小孔，与釜体内腔相连，冷凝管另一端弯折向下连接橡胶管通入到尾气处理装置中，循环水箱通过循环管路包覆冷凝管的中部。

技术总结
本实用新型涉及硝酸腐蚀磨损装置领域，具体是一种模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损的实验装置。该装置设有腐蚀磨损测试系统、支撑系统、传动系统、电化学测试系统、液面控制系统、冷凝及尾气处理系统以及电控系统。实验时，样品通过导线与外界的电化学工作站连接，向聚四氟乙烯釜体内注入硝酸，以传动系统的机械臂带动固定在聚四氟乙烯夹具上的玻璃压头在样品表面往复摩擦，实现腐蚀磨损模拟测试。本实用新型可模拟乏燃料后处理的真实工况条件，研究材料在后处理沸腾硝酸中的腐蚀磨损行为，可精确控制硝酸溶液温度、摩擦速度、摩擦行程等参数，实现不同腐蚀磨损形式的切换以及腐蚀磨损样品的在线电化学测试和失重测试。损样品的在线电化学测试和失重测试。损样品的在线电化学测试和失重测试。


技术研发人员：张连民 刘政 郑玉贵 任德春 马爱利
受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所
技术研发日：2021.08.13
技术公布日：2022/4/1