[发明专利]一种用于铅铋环境下的原位力学试验装置

说明书

本发明属于核工程材料力学性能测试技术领域，公开了一种用于铅铋环境下的原位力学试验装置，其试验机构造了安全可靠的高温铅铋环境箱体，使用了内外两层的密封方法，适用于高温液态铅铋等严苛环境，配合试验机附带的气路控制，保证了安全并防止气体泄露对试验结果造成影响，填补了国内市场上用于高温铅铋环境下原位力学试验机的空缺，对我国新型核工业发展具有重大意义；进一步还设置有控氧装置，可以对铅铋合金中的氧浓度进行实时监控，并进行严格控制，可以用于模拟不同情况下的实际工况，研究不同氧浓度下铅铋合金对结构材料的腐蚀性。

技术领域

本发明属于核工程材料力学性能测试技术领域，具体的说，是涉及一种用于铅铋环境下的原位力学试验装置。

背景技术

近年来，核能源作为一种成熟的、安全可靠的清洁能源，在世界范围内得到了广泛的重视。而我国核能开发利用的时间较短，其使用总占比远远落后于欧美等发达国家，为了长期的发展，我国需要大力发展核能。在发展核能过程中，核废料的安全处理是不可避免的难题。目前，加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-criticalSystem,ADS)具有良好经济性与系统安全性，被国际公认为最有前景的利用嬗变安全处置长寿命核废料的技术途径。

由于铅铋合金拥有良好的导热性能和中子学性能，ADS系统中的散裂靶系统通常使用液态铅铋合金作为靶材和冷却剂，但铅铋合金有一定的腐蚀性，对于结构材料可以通过溶解、氧化以及晶间腐蚀等不同方式进行强烈的腐蚀。为了防止由此引发的意外事故，必须对液态铅铋环境中结构材料的力学性能进行各项测试，并进行实时原位观测。铅铋合金中的氧可以促进形成氧化膜以提高材料的抗腐蚀性，但同时氧浓度的增加会生成氧化铅污染物，所以铅铋合金中氧的含量对于ADS系统的安全极为重要。

发明内容

本发明提供了一种用于铅铋环境下的原位力学试验装置，解决铅铋环境中结构材料力学测试的技术问题，可用于拉伸、压缩以及疲劳试验，设计了密封性能良好的高温铅铋环境箱以及完备的气液路控制，搭配可以控制铅铋熔体内氧浓度的可升降熔炉，为材料的力学试验提供安全可靠的定量氧浓度的高温液态铅铋环境。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种用于铅铋环境下的原位力学试验装置，包括试验机；所述试验机包括外环境箱，内环境箱，作动装置；

所述外环境箱由外环境箱上盖、底板和四块强度挡板围成，所述外环境箱上盖、所述底板和四块所述强度挡板的连接处均进行密封；所述外环境箱上盖中部设置有用于连接内环境箱上盖的开口，所述外环境箱上盖四角处均设置有第一氧传感器；所述强度挡板密封连接有外环境箱抽真空管路、进出料管路、内环境箱抽真空管路、氩气管路；所述外环境箱抽真空管路连通至所述外环境箱内部，所述进出料管路、所述内环境箱抽真空管路、所述氩气管路均连通至所述内环境箱内部；

所述内环境箱包括设置在所述外环境箱内部的内环境箱体；所述内环境箱体底部和所述底板之间设置有底部加热器，所述内环境箱体侧壁外部设置有加热片；所述内环境箱体顶部连接有内环境箱上盖并进行密封，并且所述内环境箱上盖与所述外环境箱上盖的开口连接并进行密封；所述内环境箱上盖通过第一波纹管连接有环境箱顶盖，所述第一波纹管与所述内环境箱内部相连通，所述环境箱顶盖密封连接有热电偶、液位计和机械引伸计，通过所述第一波纹管的伸缩能够调节所述热电偶、所述液位计和所述机械引伸计在所述内环境箱内部的高度；

所述作动装置穿过所述外环境箱的所述强度挡板，并分别与设置在所述内环境箱内部的两个夹具连接，实现两个夹具的同水平直线运动。

进一步地，还包括控氧装置，所述控氧装置设置在所述试验机旁边；

所述控氧装置包括外壳和设置在外壳内部的内壳，所述外壳底部通过轴承安装有第二丝杠，所述第二丝杠安装有第二滑块，所述第二滑块与所述内壳固定连接，控制所述第二丝杠的转动能够通过所述第二滑块带动所述内壳在所述外壳内部上下移动，从而向所述试验机的内环境箱内部进料与回料；