[发明专利]一种用于模拟深地质处置环境金属动态腐蚀的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于模拟深地质处置环境金属动态腐蚀的装置及方法，装置包括储水箱、缓冲箱、出水管、水泵、回水管、测试机构及电化学工作站；测试机构包括工作电极、对电极及参比电极，工作电极、对电极及参比电极均与出水管内的流体接触，所述工作电极由待测试的金属或铀块制作而成。本发明的有益效果是：在水溶液循环过程中，通过电化学工作站、工作电极、对电极及参比电极进行动电位极化曲线、交流阻抗谱电化学测试，以便于分析金属的腐蚀机理；之后，将储水箱内的水溶液更换为含有核素离子的水溶液，以便于分析金属样品的腐蚀对核素的作用机理。从而通过本装置可模拟在动态水环境中的金属腐蚀机理，及其对高放废物的作用。

技术领域

本发明涉及金属腐蚀机理技术领域，尤其是涉及一种用于模拟深地质处置环境金属动态腐蚀的装置及方法。

背景技术

二十世纪以来，核科学技术的不断发展和核能的和平利用，极大地满足了人类对能源的需求。但是核能在带来经济利益的同时产生了大量的放射性废料。其中高放射性废物是核能利用过程中不可避免的一种放射性强、发热量大、毒性大、半衰期长的废料。如何安全处置高放废物，已成为一个重大的安全和环保问题。目前对于这些高放废物国际上普遍接受的处置方法是深地质处置，即将高放废物埋藏在距地表深约500～1000m的地下深处,使之永久地与人类生存环境隔离。

金属处置罐是隔离高放废物与处置环境的第一道人工屏障，可防止高放废物向周围环境泄露。在导致金属处置罐发生破坏的诸多因素中，以金属腐蚀破坏的影响最大。目前国际上对于金属处置罐的选材主要包括准耐蚀性金属和高耐蚀性金属两类。即使选用这两类金属材料，在高放废物长时间储存尺度上，金属储罐也可能会发生腐蚀，此时地下水便会浸入金属容器内与高放废物接触。所以清楚了解这些金属材料在深地质处置环境中的长期腐蚀机制以及对高放废物的作用对于预测其服役寿命及安全性能具有重要意义。

对此，前人普遍都是在模拟静态地下水环境中研究金属选材的腐蚀情况以及其对高放废物的作用，而真实的地下水环境是流动态的，因此现有的模拟静态地下水环境中研究金属选材的腐蚀的试验不能模拟金属材料在动态环境中的腐蚀，从而难以研究金属材料在深地质处置环境中的长期腐蚀机制以及对高放废物的作用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种用于模拟深地质处置环境金属动态腐蚀的装置及方法，用以解决现有的模拟静态地下水环境中研究金属选材的腐蚀的试验不能模拟金属材料在动态环境中的腐蚀，从而难以研究金属材料在深地质处置环境中的长期腐蚀机制以及对高放废物的作用的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于模拟深地质处置环境金属动态腐蚀的装置，包括储水箱、缓冲箱、出水管、水泵、回水管、测试机构及电化学工作站；

所述出水管的一端与所述储水箱连通，所述出水管的另一端与所述缓冲箱连通；

所述水泵设置于所述出水管上；

所述回水管的一端与所述缓冲箱连通，所述回水管的另一端与所述储水箱连通；

所述测试机构包括工作电极、对电极及参比电极，所述工作电极、所述对电极及所述参比电极均与所述出水管内的流体接触，所述工作电极由待测试的金属或铀块制作而成；

所述电化学工作站与所述工作电极、所述对电极及所述参比电极均电连接。

在一些实施例中，所述出水管上开设有第一采样口，所述第一采样口位于所述测试机构与所述储水箱之间，所述第一采样口上连接有第一采样阀门。

在一些实施例中，所述出水管上开设有第二采样口，所述第二采样口位于所述测试机构与所述缓冲箱之间，所述第二采样口上连接有第二采样阀门。

在一些实施例中，所述用于模拟深地质处置环境金属动态腐蚀的装置还包括通气管及气源，所述通气管的一端与所述气源连通，所述通气管的另一端与所述储水箱连通。

在一些实施例中，所述回水管上设置有回水阀。