[发明专利]一种熔盐堆中的核材料的模拟方法

说明书

本发明涉及一种熔盐堆中的核材料的模拟方法，包括提供一种模拟熔盐堆中的核材料的装置；将核材料试样悬挂于升降装置的底端并形成一个与外界环境隔绝的模拟系统；开启高温炉以将熔盐加热到400‑650℃，核材料试样浸没在液态的熔盐中进行浸泡；通过升降装置将核材料试样自动从熔盐中拉伸到熔盐的液面上方；通过进气管路向罐体通入混合气体使得该混合气体与薄盐膜相互作用以进行高温测试，该混合气体为Ar‑HF、Ar‑HF‑O₂、Ar‑HF‑CO₂‑CO、或Ar‑HF‑CO₂‑H₂。根据本发明的熔盐堆中的核材料的模拟方法，具有高度安全性和样品升降过程的自动控制性，并且可以进行不同环境下的模拟监测，具有广泛的应用前途。

技术领域

本发明涉及熔盐领域，更具体地涉及一种熔盐堆中的核材料的模拟方法。

背景技术

由于熔盐堆选用含锂氟盐作为一回路冷却剂，经堆内中子照射后会产生大量的氚。根据美国橡树岭国家实验室对熔盐堆的相关研究表明，熔盐堆中产生的氚主要以氟化氚(TF)和HT的形式存在，强腐蚀性的TF易腐蚀堆回路管道，降低材料的使用寿命，氚控制成为熔盐堆研究中一个关键的科学及技术问题。

显然，实现氚控制就需要对熔盐中的氚与核材料之间的相互作用进行研究，也就需要对熔盐堆中的核材料进行模拟。但是，在现有技术中，缺乏成熟有效的方法和装置来模拟熔盐堆中的核材料。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的无法模拟熔盐堆中的核材料的问题，本发明旨在提供一种熔盐堆中的核材料的模拟方法。

本发明所述的熔盐堆中的核材料的模拟方法，具体包括步骤：S1，提供一种模拟熔盐堆中的核材料的装置，其包括用于盛放FLiNaK的熔盐的罐体、用于对罐体内的熔盐进行加热的高温炉、用于将核材料试样悬挂于罐体内的升降装置、用于将气体引入罐体内的进气管路和用于将气体引出罐体的出气管路；S2，将固态的熔盐置于罐体内，将罐体设置于高温炉的上方，将核材料试样悬挂于升降装置的底端并设置于罐体内的熔盐的上方，将进气管路和出气管路与罐体连通以形成一个与外界环境隔绝的模拟系统；S3，开启高温炉以将熔盐加热到400-650℃，其中，固态的熔盐逐渐融化为液态的熔盐，核材料试样浸没在液态的熔盐中进行浸泡；S4，通过升降装置将核材料试样自动从熔盐中拉伸到熔盐的液面上方，其中，核材料试样与熔盐相互作用并在核材料试样的表面形成薄盐膜；S5，通过进气管路向罐体通入混合气体使得该混合气体与薄盐膜相互作用以进行高温测试，模拟系统的气体通过出气管路排出，其中，该混合气体为Ar-HF、Ar-HF-O₂、Ar-HF-CO₂-CO、或Ar-HF-CO₂-H₂。

高温炉带有用于实时监测熔盐温度的热电偶。

罐体具有热电偶预置管、核材料试样预置管、进气管路通气管和出气管路通气管。

在步骤S3中，从热电偶监测熔盐的温度达到600℃后的30min内，核材料试样始终浸泡在液态的熔盐中。

核材料试样通过箔丝悬挂于升降装置的底部。

熔盐为摩尔比为45:14:41的LiF-NaF-KF。

在步骤S4中，核材料试样被自动拉伸到距离熔盐液面的3-5cm处。

在步骤S5中，高温测试时间为10h。

在步骤S5中，混合气体为99.9％Ar-0.05％HF-0.15％CO₂-0.05％H₂、99.9％Ar-0.1％HF、99.9％Ar-0.05％HF-0.05％O₂、或99.8％Ar-0.05％HF-0.15％CO₂-0.05％CO。

在步骤S5中，混合气体的通入流速控制在5ml/min。