[发明专利]气体突破压力测试装置及方法

说明书

本发明公开的一种气体突破压力测试装置，涉及高放废物处置技术领域。所述测试装置包括用以盛装试样的缸体，缸体的内壁成型有密封段，所述缸体一端为进气端，另一端为出气端，所述进气端连接有输气装置，所述出气端连接有气体监测装置。本发明公开的气体突破压力测试装置，在缸体的内壁上加工密封段，对于具有膨胀性的试样来说，在吸水之后，试样膨胀堵塞密封段，实现密封，从而使得试样与缸体在竖直方向上不再是光滑的接触面，避免气体从试样与缸体的分界面突破，有效提高气体突破压力测试结果的准确性。

技术领域

本发明涉及高放废物处置技术领域，具体涉及一种测试高放废物处置库缓冲材料气体突破压力的装置及方法。

背景技术

近年来，随着国民经济的蓬勃发展，能源短缺逐渐成为中国所面临的严峻问题，中国越来越重视核能的利用和发展。然而核能的利用，必将产生大量的核废料，因此核废料处置已经成为迫在解决的问题。

对于高放废物的处置，目前国际社会上普遍接受的可行方案是把高放废物埋于地下500～1000m深的稳定地层中：即将高放废物经过固化处理、灌装后，储藏在深部地质处置库中，该处置库通常称为“高放废物地质处置库”,以下简称为“处置库”。

处置库的设计思路，一般采用的是“多屏障系统”，包括围岩地质屏障、基于膨润土作为缓冲材料的人工屏障以及废物储存容器屏障。玻璃固化的高放废物封装在特制的容器中，这种容器是用非常耐腐蚀的高级合金钢或铜等材料制造的；处置的时候，固化容器的周围还要填充吸附性能好的膨润土材料，这样构成了多道“人工屏障”；除此之外，还有优良的“天然屏障”。高放废物库建在几百米深地下的稳定地质层内(如花岗岩、粘土岩、盐岩等)，随着时间的推移，围岩中的地下水将从四周逐渐侵蚀到膨润土材料中，膨润土将逐渐吸水膨胀，从而填满膨润土块体之间以及膨润土块体与围岩之间的空隙，从而起到密封作用。随着时间的演化，在处置库内由于复杂的物理化学反应，气体将会逐渐产生，这些气体来自于以下几个方面(1)金属罐在膨润土与地下水环境中腐蚀产生的氢气；(2)微生物分解作用导致有机物腐化而产生的二氧化碳、甲烷、氮气等气体；(3)辐射作用产生的氢气。随着这些气体的不断产生，处置库内的气压逐渐升高，积聚的气体将会向外界逃逸，而对于气体突破压力值的测试，目前通常在三轴压力室内进行，但由于试样与装置之间存在有较为光滑的接触面，进而导致测量结果不准确。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种能够准确测量缓冲材料气体突破压力大小的装置及方法，以避免由于试样和缸体之间存在光滑接触面而造成试验结果不准确的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种气体突破压力测试装置，包括用以盛装试样的缸体，所述缸体的内壁成型有密封段，密封段的设置，对于具有膨胀性的试样，在吸水之后，试样膨胀堵塞密封段，实现密封，从而使得试样与缸体之间在竖直方向上不再是光滑的接触面，避免气体从试样与缸体的分界面突破，有效提高气体突破压力测试结果的准确性。

根据本发明的目的提出的气体突破压力测试装置，包括用以盛装试样的缸体，所述缸体一端为进气端，另一端为出气端，所述进气端连接有输气装置，所述出气端连接有气体监测装置，所述缸体的内壁成型有密封段，测试时，试样与所述缸体内壁间紧密接触以密封。

优选的，所述缸体进气端可拆卸固定连接有压头，所述压头上成型有进气孔，所述进气孔连接输气装置；所述缸体出气端可拆卸固定连接有底座，所述底座上成型有出气孔，所述出气孔连接气体监测装置；所述缸体内部成型有中空腔，所述试样盛装于中空腔内，所述密封段成型于缸体与试样接触的内壁上。

优选的，密封段高度H_t与试样高度H_sample、缸体内径D_t与试样直径D_sample有如下关系：

优选的，所述密封段为沿缸体的轴向均匀分布的多组凹槽，每组凹槽沿缸体内壁一周设置或分段设置。