[实用新型]一种模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置

说明书

本实用新型属于金属腐蚀与防护研究领域，具体涉及一种模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置。该装置包括膨润土块压实装置、低温冰柜、碎冰机、称重天平和密闭不锈钢电解池。首先将模拟地下水溶液冻成冰块后研磨制成冰粉，经细筛过滤与干燥膨润土粉末搅拌均匀后，倒入模具底座中在低温条件下进行压实。随后，将金属腐蚀试片及电化学传感器埋入不同的压实膨润土块，并按顺序将其依次放入不锈钢电解池后密封。待冷冻膨润土恢复室温后进行腐蚀试验。本实用新型真实、准确地模拟高放废物地质处置缓冲材料膨润土被地下水浸润后的腐蚀环境，用于实现高放废物地质处置容器候选材料在模拟不同地下水含量压实膨润土环境中的腐蚀行为研究。

技术领域

本实用新型属于金属腐蚀与防护研究领域，具体涉及一种模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置，适用于模拟高放废物地质处置缓冲材料膨润土腐蚀环境。

背景技术

核能作为一种绿色清洁能源已成为全球电力来源的重要组成部分。同时，也伴随产生了大量的有害放射性废物，如果处置不当将对人类生存环境造成严重破坏。因而，如何安全有效地处理放射性废物已经成为核能持续发展急需解决的重要问题。目前，世界各国普遍认为深地质处置是高放射性核废物的最佳处置方案，即采用多重屏障系统将高放废物深埋在距离地表约500～1000米深的地质环境，使其与人类的生存环境隔离。多重屏障系统由外至内依次包括围岩、缓冲材料膨润土、金属处置容器及玻璃固化体，其主要作用是防止核素泄露。处置容器作为关键部件是隔离核素的重要安全屏障，其耐蚀性是满足高放废物安全处置的第一要素。在长达数千年的地质处置过程中，随着缓冲材料膨润土被地下水逐渐浸透，处置容器将面临严峻的腐蚀问题。

近年来，世界各国学者针对高放废物地质处置容器材料在模拟不同地质处置环境中的腐蚀行为展开了大量研究。结果显示，地下水离子组成、溶解氧浓度及膨润土性能等周围环境演变是决定处置容器腐蚀模式及腐蚀速率的关键因素。然而在地质处置初期，由于地下水的不断渗透，容器周围膨润土逐渐由非饱和状态逐渐转变为水饱和状态。在此过程中，膨润土中含水量也将对处置容器的腐蚀演化产生较大影响。为了深入研究压实膨润土中地下水含量对处置容器腐蚀行为的影响，有必要开展模拟预定地下水含量压实膨润土腐蚀环境的仿真研究。传统模拟方法普遍采用喷淋方式将配制好的地下水溶液喷洒在膨润土中或直接将溶液按一定比例倒入膨润土中进行搅拌，但由于膨润土出现团粒化，往往存在膨润土湿化程度不均匀以及地下水离子成分分布不均匀现象，这对实现候选材料在低含水量压实膨润土环境中的腐蚀电化学测试及获得准确的腐蚀数据带来较大困难。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是：提供一种模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置，使模拟地下水溶液与膨润土按不同比例均匀混合构成腐蚀环境，有效解决膨润土湿化程度和地下水离子分布不均匀问题，较真实地模拟预定地下水含量的压实膨润土腐蚀环境，用于实现处置容器候选材料在模拟不同地下水含量压实膨润土环境中的腐蚀行为研究。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置，该试验装置设有膨润土块压实装置，膨润土块压实装置由钢制台架、模具压头、模具底座、分离式液压千斤顶、液压泵组成，具体结构如下：

钢制台架为上部钢板、中部钢板、下部钢板、4根钢柱、8个螺母、8个垫片构成，水平的上部钢板、中部钢板、下部钢板按上、中、下相对平行设置，4根两端带有螺纹的钢柱分别沿上部钢板、中部钢板、下部钢板的四角穿设，每个钢柱的上下两端分别与上部钢板、下部钢板通过螺纹连接，上部钢板、下部钢板通过钢柱上下两端配套安装的螺母、垫片固定，中部钢板与钢柱呈滑动配合；

分离式液压千斤顶设置于下部钢板上，其顶部输出端与中部钢板的底部连接，其动力输入端与液压泵连接，中部钢板的顶部设置模具底座；

干燥膨润土粉末和冰粉置于模具底座内均匀混合，模具底座上安装模具压头，模具压头的下端与模具底座呈滑动配合，模具压头的上端与上部钢板的底部相对应。