液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，包括加熱系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)（13）、補(bǔ)氣系統(tǒng)（14）及多個(gè)試驗(yàn)樣品室（15），每個(gè)所述試驗(yàn)樣品室（15）的中下部設(shè)置在加熱系統(tǒng)的加熱爐（12）內(nèi)，且每個(gè)試驗(yàn)樣品室（15）進(jìn)行獨(dú)立控溫，每個(gè)試驗(yàn)樣品室（15）的上部分別與抽真空系統(tǒng)（13）和補(bǔ)氣系統(tǒng)（14）相連接，每個(gè)試驗(yàn)樣品室（15）內(nèi)分別放置有試驗(yàn)樣品（8）及固態(tài)鋰鉛。采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，能夠同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)樣品與不同溫度液態(tài)金屬鋰鉛作用不同時(shí)間的相容性試驗(yàn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的試驗(yàn)樣品只能進(jìn)行同一試驗(yàn)條件下相容性試驗(yàn)的問(wèn)題，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，節(jié)省了試驗(yàn)環(huán)節(jié)和試驗(yàn)成本。
【專利說(shuō)明】液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于核電領(lǐng)域，具體涉及一種液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]液態(tài)金屬鋰鉛包層是目前國(guó)際上最具吸引力的未來(lái)聚變堆包層概念之一，其中包層結(jié)構(gòu)材料與液態(tài)鋰鉛的相容性問(wèn)題是包層關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題之一。包層結(jié)構(gòu)材料首選技術(shù)程度相對(duì)最為成熟的低活化鐵素體/馬氏體鋼 Reduced ActivationFerritic-Martensitic steels，RAFMs,并且其擁有高的熱導(dǎo)率、低的熱膨脹系數(shù)和優(yōu)良的抗輻照腫脹和力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)。截至目前，各主要ITER參與國(guó)結(jié)合本國(guó)的液態(tài)鋰鉛包層設(shè)計(jì)要求，分別建立了相應(yīng)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)相容性試驗(yàn)裝置，并開(kāi)展了 RAFM鋼基底或涂層材料在不同試驗(yàn)條件下的相容性試驗(yàn)。
[0003]美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)鋰鉛相容性試驗(yàn)裝置采用試驗(yàn)樣品室翻轉(zhuǎn)法達(dá)到液態(tài)金屬鋰鉛與試驗(yàn)樣品接觸和脫離的目的。此試驗(yàn)裝置操作較為簡(jiǎn)單，但裝置設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，并且對(duì)樣品處的精確溫度測(cè)量較為困難，只能進(jìn)行同一條件的相容性試驗(yàn)。中國(guó)工程物理研究院研制的液態(tài)鋰鉛相容性試驗(yàn)裝置采用電機(jī)旋轉(zhuǎn)反應(yīng)釜內(nèi)樣品達(dá)到液態(tài)金屬鋰鉛與樣品均一接觸的目的。此試驗(yàn)裝置反應(yīng)釜高溫處需要密封，樣品旋轉(zhuǎn)需采用動(dòng)密封，設(shè)計(jì)制造需投入較高成本。并且試驗(yàn)樣品只能進(jìn)行同一試驗(yàn)條件下相容性試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，可同時(shí)進(jìn)行不同工況下的試驗(yàn)樣品與液態(tài)金屬鋰鉛的相容性試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，試驗(yàn)成本低。
[0005]為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:提供一種液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，包括加熱系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、補(bǔ)氣系統(tǒng)及多個(gè)試驗(yàn)樣品室，每個(gè)所述試驗(yàn)樣品室的中下部設(shè)置在加熱系統(tǒng)的加熱爐內(nèi)，且每個(gè)試驗(yàn)樣品室進(jìn)行獨(dú)立控溫，每個(gè)試驗(yàn)樣品室的上部分別與抽真空系統(tǒng)和補(bǔ)氣系統(tǒng)相連接，每個(gè)試驗(yàn)樣品室內(nèi)分別放置有試驗(yàn)樣品及固態(tài)裡鉛。
[0006]進(jìn)一步，所述試驗(yàn)樣品室包括試驗(yàn)腔體及密封該試驗(yàn)腔體上端的法蘭；所述試驗(yàn)腔體內(nèi)的下部設(shè)有鑰坩堝，所述固態(tài)鋰鉛放置在鑰坩堝內(nèi)；所述試驗(yàn)腔體內(nèi)還設(shè)有可上下移動(dòng)的熱偶阱，所述熱偶阱下部位于鑰坩堝內(nèi)，上部穿出法蘭；所述熱偶阱下部設(shè)有樣品架，所述樣品架上固接試驗(yàn)樣品。
[0007]進(jìn)一步，所述熱偶阱內(nèi)設(shè)有用于測(cè)量試驗(yàn)樣品溫度的熱電偶。
[0008]進(jìn)一步，所述熱偶阱的中上部設(shè)有隔熱反射屏。
[0009]進(jìn)一步，所述熱偶阱與所述法蘭之間采用硅橡膠密封。
[0010]進(jìn)一步，所述熱偶阱的中下部采用鑰制盲管，上部采用316L不銹鋼管，中間由卡套直通密封連接。[0011]進(jìn)一步，所述補(bǔ)氣系統(tǒng)的管路上依次設(shè)有單向閥、電磁閥及壓力傳感器。
[0012]進(jìn)一步，所述抽真空系統(tǒng)的管路上設(shè)有截止閥。
[0013]本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于:
[0014](I)本實(shí)用新型采用多個(gè)試驗(yàn)樣品室，設(shè)置在加熱爐內(nèi)不同的工位上，能夠同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)樣品與不同溫度液態(tài)金屬鋰鉛作用不同時(shí)間的相容性試驗(yàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，節(jié)省了試驗(yàn)時(shí)間和試驗(yàn)成本；
[0015](2)試驗(yàn)腔體的上部設(shè)有隔熱反射屏，不但減少了試驗(yàn)腔體內(nèi)的熱損耗并且降低了法蘭密封處的溫度，使法蘭密封處的溫度能達(dá)到室溫；
[0016](3)試驗(yàn)腔體內(nèi)設(shè)有可上下移動(dòng)的熱偶阱，通過(guò)熱偶阱的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)樣品架與液態(tài)金屬鋰鉛的接觸與脫離；
[0017](4)熱偶阱內(nèi)設(shè)有測(cè)溫?zé)犭娕?，在試?yàn)時(shí)能夠精確測(cè)量試驗(yàn)樣品處溫度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:
[0020]1-熱偶阱 2-硅橡膠 3-法蘭4-隔熱反射屏
[0021]5-鑰坩堝蓋 6-鑰坩堝 7-試驗(yàn)腔體 8-試驗(yàn)樣品
[0022]9-樣品架10-液態(tài)鋰鉛 11-卡套直通 12-加熱爐
[0023]13-抽真空系統(tǒng)14-補(bǔ)氣系統(tǒng) 15-試驗(yàn)樣品室 16-單向閥
[0024]17-電磁閥18-壓力傳感器19-截止閥。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種適用于液態(tài)鋰鉛介質(zhì)中材料腐蝕試驗(yàn)的多工位靜態(tài)試驗(yàn)裝置，包括加熱系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)13、補(bǔ)氣系統(tǒng)14及多個(gè)試驗(yàn)樣品室15。每個(gè)試驗(yàn)樣品室15的中下部分別設(shè)置在加熱系統(tǒng)的加熱爐12內(nèi)的不同工位上，且每個(gè)試驗(yàn)樣品室15由獨(dú)立的控溫系統(tǒng)進(jìn)行控溫，保證多個(gè)試驗(yàn)樣品室可同時(shí)進(jìn)行不同工況下的試驗(yàn)樣品與液態(tài)金屬鋰鉛10的相容性試驗(yàn)，節(jié)省了試驗(yàn)時(shí)間和試驗(yàn)成本。每個(gè)試驗(yàn)樣品室15的上部連接抽真空系統(tǒng)13和補(bǔ)氣系統(tǒng)14。
[0027]其中，每個(gè)試驗(yàn)樣品室15包括試驗(yàn)腔體7及密封試驗(yàn)腔體7上端的標(biāo)準(zhǔn)的CF法蘭。試驗(yàn)腔體7內(nèi)的下部設(shè)有鑰坩堝6，鑰坩堝6裝有固態(tài)鋰鉛，鑰坩堝6上設(shè)有鑰坩堝蓋5，防止固態(tài)鋰鉛加熱后變成液態(tài)鋰鉛的飛濺。試驗(yàn)腔體7內(nèi)設(shè)有可上下移動(dòng)的熱偶阱1，熱偶阱I的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)樣品架與液態(tài)金屬鋰鉛接觸與脫離，避免現(xiàn)有技術(shù)中采用翻轉(zhuǎn)或電機(jī)旋轉(zhuǎn)達(dá)到液態(tài)金屬鋰鉛與試驗(yàn)樣品接觸和脫離。熱偶阱I由兩部分組成，下部采用鑰制的盲管，位于鑰坩堝6內(nèi)；上部采用316L不銹鋼管，穿出法蘭3，兩部分采用Swagelok卡套直通11密封連接；熱偶阱I的下部設(shè)有樣品架9，樣品架9采用高純鑰絲固定在熱偶講I的下部，9塊IOmmX IOmmX I mm試驗(yàn)樣品8采用高純鑰絲固定于鑰制樣品架9上。
[0028]熱偶阱I內(nèi)設(shè)有測(cè)溫?zé)犭娕迹軌蚓_測(cè)量試驗(yàn)樣品處的溫度，熱電偶從熱偶阱的上端開(kāi)口處放入下部盲管中進(jìn)行溫度的測(cè)量。[0029]熱偶阱I中上部焊接不銹鋼隔熱反射屏4，不但減少了試驗(yàn)腔體中下部的熱損耗并且降低了法蘭密封處的溫度，使法蘭密封處的溫度達(dá)到室溫。
[0030]熱偶阱I與法蘭3之間采用普通硅橡膠2進(jìn)行密封。
[0031]加熱系統(tǒng)12由多套加熱單元組成，每個(gè)單元包括螺旋凱裝加熱體及溫控儀構(gòu)成；每個(gè)溫控儀按照設(shè)定程序?qū)P裝加熱體進(jìn)行控制，即能實(shí)現(xiàn)升溫、保溫和降溫的全過(guò)程；且各個(gè)溫控儀之間互不影響。
[0032]補(bǔ)氣系統(tǒng)14能夠向試驗(yàn)裝置補(bǔ)充高純氬氣，并且通過(guò)單向閥16、電磁閥17和壓力傳感器18的配合，使裝置的壓力保持在2atm。
[0033]抽真空系統(tǒng)13采用機(jī)械泵為整裝置抽真空，簡(jiǎn)單方便；抽真空系統(tǒng)的管路上設(shè)有截止閥19，關(guān)閉截止閥19，由補(bǔ)氣系統(tǒng)14向該裝置充入適量高純氬氣后，能保證該試驗(yàn)裝置在2atm壓力下長(zhǎng)期運(yùn)行。
[0034]下面對(duì)本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的安裝及使用過(guò)程進(jìn)行描述:
[0035]首先，將試驗(yàn)樣品室15中下部安裝至加熱爐內(nèi)的不同工位上，且該試驗(yàn)樣品室15能夠保證在650°C以下長(zhǎng)期工作，然后將試驗(yàn)樣品室15的上部連接補(bǔ)氣系統(tǒng)14與抽真空系統(tǒng)13。
[0036]鑰坩堝6裝入適量塊狀鋰鉛并放入試驗(yàn)腔體7下部，試驗(yàn)樣品8固定在樣品架9上，通過(guò)法蘭3將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行密封。試驗(yàn)裝置檢漏，完畢后該裝置通過(guò)補(bǔ)氣系統(tǒng)14充入2atm高純氬氣，由壓力傳感器18與顯示儀表顯示裝置的壓力值，如果達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，電磁閥17自動(dòng)關(guān)閉。由抽真空系統(tǒng)13抽真空，再充入2atm高純氬氣，重復(fù)4次。加熱系統(tǒng)按照設(shè)定程度升溫，升溫過(guò)程中需調(diào)整系統(tǒng)壓力使其保持在2atm。試驗(yàn)樣品室15到達(dá)設(shè)定溫度后，緩慢移動(dòng)熱偶阱I與樣品架9至鑰坩堝6底部，使試驗(yàn)樣品8與液態(tài)金屬鋰鉛10充分接觸。不同工位的試驗(yàn)樣品室15可設(shè)置不同試驗(yàn)溫度同時(shí)進(jìn)行材料相容性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，緩慢移動(dòng)熱偶阱I使樣品架9與液態(tài)金屬鋰鉛10脫離。加熱爐12停止加熱，使試驗(yàn)樣品8冷卻至室溫，打開(kāi)法蘭3取出試驗(yàn)樣品。
[0037]本實(shí)用新型的液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，并不限于上述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出其他的實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型的技術(shù)創(chuàng)新范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，包括加熱系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)(13)及補(bǔ)氣系統(tǒng)(14)，其特征在于:還包括多個(gè)試驗(yàn)樣品室(15)，每個(gè)所述試驗(yàn)樣品室(15)的中下部設(shè)置在加熱系統(tǒng)的加熱爐(12)內(nèi)，且每個(gè)試驗(yàn)樣品室(15)進(jìn)行獨(dú)立控溫，每個(gè)試驗(yàn)樣品室(15)的上部分別與抽真空系統(tǒng)(13)和補(bǔ)氣系統(tǒng)(14)相連接，每個(gè)試驗(yàn)樣品室(15)內(nèi)分別放置有試驗(yàn)樣品(8 )及固態(tài)裡鉛。
2.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)樣品室(15)包括試驗(yàn)腔體(7)及密封該試驗(yàn)腔體(7)上端的法蘭(3);所述試驗(yàn)腔體(7)內(nèi)的下部設(shè)有鑰坩堝(6)，所述固態(tài)鋰鉛放置在鑰坩堝(6)內(nèi)；所述試驗(yàn)腔體(7)內(nèi)還設(shè)有可上下移動(dòng)的熱偶阱(1)，所述熱偶阱(I)下部位于鑰坩堝(6)內(nèi)，上部穿出法蘭(3);所述熱偶阱(I)下部設(shè)有樣品架(9)，所述樣品架(9)上固接試驗(yàn)樣品(8)。
3.如權(quán)利要求2所述的液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述熱偶阱(I)內(nèi)設(shè)有用于測(cè)量試驗(yàn)樣品(8)溫度的熱電偶。
4.如權(quán)利要求3所述的液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述熱偶阱(I)的中上部設(shè)有隔熱反射屏(4)。
5.如權(quán)利要求4所述的液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述熱偶阱(I)與所述法蘭(3)之間采用硅橡膠(2)密封。
6.如權(quán)利要求5所述的液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述熱偶阱(I)的中下部采用鑰制盲管，上部采用316L不銹鋼管，中間由卡套直通(11)密封連接。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述補(bǔ)氣系統(tǒng)的管路上依次設(shè)有單向閥(16)、電磁閥(17)及壓力傳感器(18)。
8.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的液態(tài)鋰鉛相容性靜態(tài)試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述抽真空系統(tǒng)的管路上設(shè)有截止閥(19)。
【文檔編號(hào)】G01N13/00GK203465171SQ201320558035
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】楊洪廣, 張建通, 袁曉明, 韓志博, 趙崴巍, 占勤 申請(qǐng)人:中國(guó)原子能科學(xué)研究院