[发明专利]一种用于缓冲材料试验台架的液/气量测收集系统

说明书

技术领域

本发明属于高放废物地质处置缓冲/回填材料技术领域，具体涉及一种用于缓冲材料试验台架的液/气量测收集系统。

背景技术

高放废物含有放射性强、半衰期长、毒性大、发热量大的核素，需要与人类生活环境长期可靠的隔离。高放废物的安全处置是关系到国土环境、公众安全和核工业健康、可持续发展的重大问题，也是核工业活动必不可少的重要环节，必须对高放废物的处置问题进行研究并加以妥善解决。目前，深地质处置被认为是最可行的安全处置方式，高放废物地质处置采用多重屏障体系的方式进行处置，缓冲材料作为处置库多重屏障体系中重要的组成部分，是填充在废物罐和地质体之间的最后一道人工屏障，起着工程屏障、水力学屏障、化学屏障、传导和散失放射性废物衰变热等重要作用，是地质处置库安全运行的有效保障。

处置库关闭后，处置库中的高放废物释放热量将引起缓冲材料温度升高，导致处置库内缓冲材料产生应力变化，以及材料矿物成分和性能的改变。同时，处置库围岩中的地下水在高压地下水流的作用下向处置库内发生渗透，导致高压实的膨润土块遇水吸湿引起土中吸力变化，并导致土体膨胀变形。因此，缓冲材料在辐射热、应力和地下水流等作用下将产生非常复杂的“热-水-力-化学”耦合现象。为了确保隔离屏障系统的长期安全性，必须对这个体系主要的现象进行科学的模拟试验，而建造缓冲材料多场耦合大型试验台架进行模拟试验，是探索处置库环境下缓冲材料的热-水-力-化学耦合特性和建立缓冲材料长期性 能评价方法的有效手段。

在缓冲材料多场耦合大型试验台架的设计中，一般使用电加热器代替废物罐，模拟高放废物的衰变热；使用进水系统模拟地下水渗透。在处置库中，为了获得缓冲材料的膨胀性能和渗透性能，精确控制试验台架的进水有助于缓冲材料的饱和过程。而在处置库的长期运行中，经过复杂的“热-水-力-化学”耦合作用，将产生一定量的气体和液体，气体的产生对整个处置系统的安全性影响较大，产生的高压气体可能破坏缓冲材料的整体性，因此，将试验台架反应产生的气体和液体进行量测收集并对其性质加以分析研究对整个处置库的安全运行至关重要。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于缓冲材料试验台架的液/气量测收集系统，为缓冲材料多场耦合大型试验台架的长期运行服务，并为揭示缓冲材料在多场耦合条件下的行为特征提供必要手段。

本发明采用了如下技术方案：

一种用于缓冲材料试验台架的液/气量测收集系统，包括加压控制装置、储液控制装置、称量装置、计量装置、液体量测收集装置、气体量测收集装置和缓冲材料多场耦合大型试验台架装置；加压控制装置的出口与储液控制装置的进液端相连通；储液控制装置的出液端与计量装置中的进液端相连通，计量装置中的出液端与缓冲材料多场耦合大型试验台架装置进液端相连通；计量装置计进液/气端与缓冲材料多场耦合大型试验台架装置顶部的排泄孔连通，计量装置中的出液/气端与气体量测收集装置的进液/气端、液体量测收集装置的液体两端连通；称量装置安放在储液控制装置、液体量测收集装置的底部。

一种用于缓冲材料试验台架的液/气量测收集系统，所述储液控制装置包括 第一出液阀、出液管、承压液体、承压容器、压力表、进气阀、进气管；承压容器的容器上端安装有压力表，承压容器与压力表之间设有进气管，进气管设有进气阀；出液管上设有第一出液阀，出液管通过第一出液管线与计量装置相连通，承压容器上刻有最高警戒线和最低警戒线，承压容器内盛有承压液体，承压液体高度介于最高警戒线和最低警戒线之间。

一种用于缓冲材料试验台架的液/气量测收集系统，所述计量装置包括进液阀、进液记录仪、支架、第二出液阀、出液/气记录仪和第三出液阀；计量装置的第一进液管线的一端与储液控制装置的第一出液管线连通，进液记录录仪与出液/气记录仪安装在支架内，进液记录仪连接有第一进液管线和第二出液管线，第一进液管线上设有进液阀，第二出液管线上设有第三出液阀；出液/气记录仪连接有出液/气管线和进液/气管线，出液/气管线上设有第二出液阀。

一种用于缓冲材料试验台架的液/气量测收集系统，所述液体量测收集装置包括液体量测收集瓶、第三阀门和溢气阀；液体量测收集瓶通过第二进液/气管线与计量装置的第二出液管线连通，液体量测收集瓶的瓶口处设有半透膜，第二进液/气管线与液体量测收集瓶瓶口间设有第一阀门，出气管线与液体量测收集瓶瓶口间设有第二阀门；液体量测收集瓶瓶颈处设有第三阀门；液体量测收集瓶的上端设有溢气阀。