[发明专利]一种液态金属氧传感器的封装装置及方法

说明书

本发明公开了一种液态金属氧传感器的封装装置及方法，其中装置包括一封闭腔体，封闭腔体包括上盖部和腔身部，上盖部的顶端上配置有舱门，封闭腔体内设有氧传感器固定支架，封闭腔体设置有抽气口和充气口。本发明公开了一种液态金属氧传感器的封装装置及方法，营造了真空环境或惰性气体保护环境，便于液态金属氧传感器完成封装操作，而且保护参比电极不会受到污染而变质，提高了液体金属氧传感器的可靠性与测量精度。

技术领域

本发明涉及液态金属氧传感器领域，具体涉及一种液态金属氧传感器的封装装置及方法。

背景技术

安全高效发展核电是我国实现长期可持续发展的重要的能源战略。第四代核能系统因为具有更好的安全性、经济性，产生的核废物量又少，还可以有效防止核扩散，是核能系统发展的最新趋势。其中，铅基快堆因为具有安全性好、功率密度高、冷却剂的热工性能优良等特点，是重要的发展堆型。

铅或铅铋合金形成的液态金属作为第四代核能系统铅基快堆的冷却剂材料，在实际范围内得到了广泛研究，其中，氧含量对整个核能系统的安全运行至关重要。氧含量太高，液态金属会被氧化，形成的氧化渣容易堵塞换热回路，导致事故；氧含量太低，会加剧结构材料的溶解腐蚀，缩短服役寿命，所以氧含量必须控制在合理的范围内，而液态金属氧传感器是不可或缺的测量仪器。

为了适应反应堆设计的整个运行温度范围，氧传感器需要不断改进以保证其测量结果在更低温度时仍具有较高的可靠性，通常方法是选择一种在此温度范围内具有氧活性且与氧离子导体材料相匹配的参比电极材料，比如Bi/Bi₂O₃、Cu/Cu₂O、Ni/NiO、Fe/Fe₂O₃等金属/金属氧化物粉末。但这类氧传感器的特点是参比电极材料的化学性质比较活泼，尽管被密封在氧传感器的管壳内，但其仍易与残留于内的空气中的氧发生反应而变质，从而导致氧传感器误差扩大、性能下降、出现错误、甚至完全失效。此外，在封装这类氧传感器过程中，因参比电极均为粉末材料，需要始终保持竖立状态，否则粉末会洒落导致组装失败。传统的手套箱可以提供真空或惰性气体氛围，但其过渡仓的空间普遍狭小，无法满足液态金属氧传感器的细长杆件必须始终在竖直状态下传递的要求。即便可以顺利过渡，也需要手套箱主箱体部分扩展到更大的空间，产生技术要求提高、操作便捷性降低、设备造价增加等一系列问题。为了克服当前的不足，需要针对当前液态金属氧传感器的形状、结构、尺寸、封装等本质特征及其要求，研发一种可为液态金属氧传感器的组装提供低氧或无氧环境的封装设备。

总之，现有的液态金属氧传感器在大气环境中封装会引入空气使参比电极氧化变质，从而导致氧传感器产生测量误差甚至失效，降低了氧传感器的可靠性与准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液态金属氧传感器的封装装置及方法，适用于低氧或无氧条件下封装氧传感器，用以提高液态金属氧传感器的可靠性与准确性。

本发明提供一种液态金属氧传感器的封装装置，包括一封闭腔体，所述封闭腔体包括上盖部和腔身部，所述上盖部位于所述腔身部上且内部相连通，所述上盖部的顶端上配置有舱门，用于取放液态金属氧传感器；所述封闭腔体内设有氧传感器固定支架，用于固定液态金属氧传感器；所述封闭腔体设置有抽气口和充气口，分别用于抽真空和充入惰性气体。

优选地，所述上盖部和所述腔身部均为圆柱形，且上盖部的外径大于腔身部的外径，上盖部与腔身部的连接处通过法兰与密封胶圈连接；所述腔身部底端设置有可拆卸式法兰。

优选地，所述氧传感器固定支架包括固定盘，用于承载液态金属氧传感器的卡盘，所述固定盘下固定有细长管，用于装载液态金属氧传感器的细长杆件且使其保持竖立状态。

优选地，所述抽气口设置于上盖部的底面，所述抽气口通过抽气管道连通有真空泵，所述抽气管道上有排气阀；所述充气口设置于腔身部或者细长管的下端侧壁，所述充气口通过充气管道连通有惰性气体瓶的出气口，所述惰性气体瓶的出气口上设有气阀。