[实用新型]模拟转轮式连续溶解器液汽两相交替腐蚀的实验装置

说明书

本实用新型涉及乏燃料后处理装置领域，具体涉及一种模拟转轮式连续溶解器液汽两相交替腐蚀的实验装置。所述实验装置包括腐蚀测试系统、转速调节系统、传动系统、加热系统和电化学测试系统。如果要进行样品的电化学测试，则装置还需要加入电化学测试系统，并设置电化学样品槽。本发明的装置可模拟乏燃料后处理转轮式连续溶解器液汽交替硝酸腐蚀的工况，能够实现相关设备材料在高温硝酸环境下液汽交替腐蚀行为的系统研究。

技术领域

本实用新型涉及乏燃料后处理装置领域，具体涉及一种模拟转轮式连续溶解器液汽两相交替腐蚀的实验装置。

背景技术

乏燃料后处理过程中，转轮式连续溶解器要借助大转轮上的戽斗将剪碎后的乏燃料带入高温硝酸中进行溶解，因而不可避免造成设备材料的腐蚀。为保证乏燃料的充分溶解，大转轮的转速要非常低，约为30°/小时；同时，在转轮转动过程中，大转轮及戽斗等部件材料并非一直浸没在硝酸中，而是周期性地承受亚沸腾/沸腾硝酸的腐蚀以及硝酸蒸汽的腐蚀，表现为一种液汽两相交替的高温硝酸腐蚀模式。尽管，国内外学者已经对一些材料在高温硝酸中的腐蚀行为开展过系统研究，但少有学者针对这种转轮式液汽两相交替工况进行过材料腐蚀行为的详细研究。同时，现有的设备也无法模拟高温硝酸液汽两相交替下的腐蚀过程，因而无法深入理解相关材料的腐蚀机制，更无法明确该环境下设备材料的选用原则。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种模拟转轮式连续溶解器液汽两相交替腐蚀的测试实验装置，所述实验装置包括腐蚀测试系统、转速调节系统、传动系统、加热系统，还可以包括电化学测试系统。

腐蚀测试系统包括大转轮、反应釜，大转轮为一轮轴结构，其转轴穿过反应釜，大转轮通过穿过反应釜的转轴悬于反应釜中，大转轮上还设置有样品槽用于安装样品。

传动系统包括电机和传动杆，转速调节系统为转速调节器，电机动力输出端与转速调节系统一端相连，传动杆与转速调节系统的另一端相连；传动杆的一端连接转速调节系统，另一端与大转轮的转轴连接。实验时，通过转速调节系统将电机输出的转速调节到实验需要的转速，再通过传动系统的传动杆带动大转轮转动，大转轮上固定的样品也会随大转轮一起转动，实现液汽两相交替下的硝酸腐蚀测试。

转速调节器为能够实现将电机输出转速调至需要转速的装置，可以是能够实现这一功能的任意装置，例如可以包含转速调节齿轮，转速调节齿轮可将转速调节到实验所需的转速，并传递给另一端的转动杆。可以通过转速调节系统调节电机输出的转速，使其达到实际乏燃料后处理过程中，转轮式连续溶解器的转轮真实转速，实现低转速条件下大转轮的液汽两相交替腐蚀测试。

加热系统包括加热装置和温度传感器。温度传感器设置在反应釜中。加热装置设置在反应釜周围或反应釜中，例如包裹在反应釜周围的加热套，或者设置在反应釜中的电热丝等。实验时通过加热套加热反应釜内的硝酸，通过温度传感器反馈反应釜内硝酸的温度，达到控制反应釜内硝酸温度的目的，从而可以模拟不同温度下的硝酸腐蚀测试。

所述大转轮上的样品槽可以包括以下三种中的一种或几种：(1)片状样品槽，设置在大转轮周向侧面，可插入片状样品并通过螺栓等方式固定，片状样品与硝酸接触面积大，用于模拟转轮式连续溶解器大转轮周向侧面材料的腐蚀过程。(2)圆环状样品槽，设置在大转轮的轴向端面，和大转轮同心，可以在置入圆环形样品后，通过螺栓等方式固定，用于模拟转轮式连续溶解器的轴向端面材料的腐蚀过程。(3)销孔样品槽，设置在大转轮轴向端面，可置入销柱状样品，可用于模拟转轮式连续溶解器戽斗材料的腐蚀过程。

如果要进行样品的电化学测试，则装置还需要加入电化学测试系统，电化学测试系统包括导线、对电极、参比电极和电化学工作站，同时装置的大转轮内部和大转轮的转轴需为空心，还需要在大转轮上设置电化学样品槽，所述电化学样品槽为空心的大转轮轴向端面或/和周向侧面上的通孔，在通孔向大转轮内部一侧设置密封圈，导线一端穿过密封圈伸入电化学样品槽，另一端通过空心的大转轮和转轴穿出反应釜，与电化学工作站连接。