[实用新型]高温高湿条件下缓冲材料导热系数测定装置及模具

说明书

本实用新型属于一种高水平放射性废物地质处置技术领域，具体涉及一种高温高湿条件下缓冲材料导热系数测定装置及模具，该装置包括底板，位于底板一侧上的若干根螺杆，若干根螺杆中央设有两个试样环，试样环之间设有探头，螺杆上部设有上压板，探头、垫片固定在探头固定架上；该该模具包括试样环、连接环、压实桶和活塞，试样环顶部依次放置连接环和盛有缓冲材料原料的压实桶，活塞插在压实桶内。本实用新型的方法及装置解决缓冲材料在高温高湿条件下无法准确测定导热系数的问题，突破制约缓冲材料热学性质研究及概念设计的瓶颈问题。

技术领域

本实用新型属于高水平放射性废物地质处置技术领域，具体涉及一种高温高湿条件下缓冲材料导热系数测定装置及模具。

背景技术

高水平放射性废物简称高放废物，其在处置后依然会衰变产生大量热量，这将引起废物体、包装容器、缓冲材料和处置库围岩中温度升高。作为高放废物衰变热向处置库围岩传递的导体，缓冲材料的导热系数是处置库温度设计的最关键参数之一，是废物罐中产生的衰变热能否有效传递的控制参数。

在过去的几十年里，已经发展了大量的导热测试方法与系统，如激光法、热线法、热流法、保护热流法、保护热板法等几类测量方法。然而，没有任何一种方法能够适合于所有的应用领域，反之对于特定的应用场合，并非所有方法都能适用。缓冲材料是一种典型的非饱和/饱和粘土，为使其方便保存、运输、加工并具有良好的压实成型性，常需在粘土原料中添加一定水分。加工成型后的缓冲材料在处置库内由于地下水的作用，将从非饱和状态逐渐缓慢变为饱和状态。因此，研究缓冲材料饱和度与导热系数的关系是预测衰变热传导效果和进行缓冲材料设计的重要内容。含水量较高的样品在测试过程中受热的影响较大，容易造成水分的迁移而使结果不准确，故一般采用瞬态法测定。导热性能测定的瞬态法包括瞬态热条法、瞬态热线法、瞬态热针法，近年来又有更为先进的瞬态平面热源法。瞬态平面热源法无须特别的样品制备，可用于原位/单面测试，适用于固体、粉末、液体、涂层、蜂窝材料等多种类型的样品。这种技术操作简单，精度高，测试速度快，能够在十几到几十秒内完成测试，可有效降低温度梯度对样品中水分的影响，这在对高饱和度样品测试时尤为重要。

然而，缓冲材料作为衰变热的传导导体，还需考虑其在高温条件下的导热性能。使用瞬态平面热源法可以尽量减少样品制备及测试的时间，从而减少水分蒸发造成的样品饱和度降低，但无法解决整个样品达到预定高温过程中水分的损失。目前，还没有一种测定高温高湿条件下缓冲材料导热系数的方法和装置，这极大制约了缓冲材料热学性质研究及概念设计。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高温高湿条件下缓冲材料导热系数测定装置及模具，解决了缓冲材料在高温高湿条件下无法准确测定导热系数的问题，突破制约缓冲材料热学性质研究及概念设计的瓶颈问题。

实现本实用新型目的的技术方案：一种高温高湿条件下缓冲材料导热系数测定装置，该装置包括底板，位于底板一侧上的若干根螺杆，若干根螺杆中央设有两个上下相对布置的试样环，两个试样环之间设有探头，螺杆上部设有用于压紧两个试样环和探头的上压板，探头固定在位于底板另一侧的探头固定架上，探头固定架上设有用于固定探头的压片，探头上设有探头引线，探头固定架上设用于固定探头引线的垫片。

所述的试样环由试样环底座和与其固定连接的试样环腔体组成。

所述的试样环内设有待测缓冲材料样品，待测缓冲材料样品上表面与试样环腔体上表面平齐；两个完全相同的内部安装有测缓冲材料样品的试样环相对放置，即位于上部的试样环的试样环腔体朝下，位于下部的试样环的试样环腔体朝上。

所述的两个试样环之间设有硅胶密封圈和聚酰亚胺薄膜，硅胶密封圈覆盖在试样环的试样环腔体表面，聚酰亚胺薄膜覆盖在待测缓冲材料样品表面。

所述的探头固定架的高度与试样环的高度一致。

所述的探头与待测缓冲材料样品表面放置的聚酰亚胺薄膜接触，且探头中心点与待测缓冲材料样品中心重合。