[发明专利]一种模拟乏燃料后处理沸腾硝酸三相腐蚀的实验装置

说明书

本发明涉及沸腾硝酸三相腐蚀测试装置领域，具体是一种模拟乏燃料后处理沸腾硝酸三相腐蚀的实验装置。该装置具有液相腐蚀测试部分、气相腐蚀测试部分、冷凝相腐蚀测试部分、温控及磁力搅拌系统、电化学测试系统和尾气处理装置，液相腐蚀测试部分和气相腐蚀测试部分位于同一玻璃反应釜内，冷凝相腐蚀测试部分与玻璃反应釜内腔的上半部相连通，尾气处理装置通过冷凝管与冷凝收集器顶部开孔与相连通，电化学测试系统分别通过连接导线I与液相腐蚀测试部分、气相腐蚀测试部分、冷凝相腐蚀测试部分相连。本发明可模拟乏燃料后处理沸腾硝酸三相工况下材料的腐蚀行为，能同时实现多种材料在沸腾硝酸三相条件下的失重和电化学测试。

技术领域

本发明涉及沸腾硝酸三相腐蚀测试装置领域，具体地说是一种模拟乏燃料后处理沸腾硝酸三相腐蚀的实验装置。

背景技术

在现有技术中，硝酸腐蚀实验装置有两种：高温硝酸(温度为40～100℃)失重实验装置、常温硝酸电化学实验装置；其中，高温硝酸失重实验装置仅仅实现了硝酸液相失重测试和硝酸气相失重测试，无法实现硝酸冷凝相的失重测试，这主要是因为冷凝液的收集以及样品在冷凝液中的挂样对整个装置的结构和安全性要求较高，因此如何在现有装置基础上实现硝酸冷凝相失重测试是一个难点；常温硝酸电化学实验装置主要针对常温硝酸开展的电化学测试，这主要是因为高温硝酸的腐蚀性极强，对工作电极和铂电极的密封性要求极高，目前很少有密封材料能够承受住高温硝酸的腐蚀，同时较高的溶液温度导致参比电极无法使用(常规参比电极使用温度都是低于60℃)。另外，针对上述提到的如何实现高温硝酸液相、气相和冷凝相的电化学测试也是一大难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟乏燃料后处理沸腾硝酸三相腐蚀的实验装置，解决现有高温硝酸失重实验装置不能同时进行硝酸液相、硝酸气相和硝酸冷凝相失重测试的问题，以及常温硝酸电化学实验装置无法实现高温硝酸三相电化学测试的问题。

本发明的技术方案是：

一种模拟乏燃料后处理沸腾硝酸三相腐蚀的实验装置，该装置具有液相腐蚀测试部分、气相腐蚀测试部分、冷凝相腐蚀测试部分、温控及磁力搅拌系统、电化学测试系统和尾气处理装置，其中：液相腐蚀测试部分和气相腐蚀测试部分位于同一玻璃反应釜内，玻璃反应釜内腔的下半部装有沸腾硝酸，玻璃反应釜内腔的上半部为硝酸蒸汽，液相腐蚀测试部分位于玻璃反应釜内腔的下半部，气相腐蚀测试部分位于玻璃反应釜内腔的上半部，玻璃反应釜的顶部通过安装聚四氟乙烯密封盖I密闭，玻璃反应釜的下半部置于用底座支撑的温控及磁力搅拌系统的加热套中；冷凝相腐蚀测试部分通过玻璃弯管与玻璃反应釜内腔的上半部相连通，冷凝相腐蚀测试部分的冷凝收集器内腔下半部装有冷凝硝酸，冷凝相腐蚀测试部分的冷凝收集器内腔上半部为硝酸蒸汽和尾气混合气体，冷凝液收集器的顶部通过安装聚四氟乙烯密封盖II密闭，整个冷凝相腐蚀测试部分通过支架固定、支撑；尾气处理装置通过冷凝相腐蚀测试部分的冷凝管与冷凝收集器顶部开孔与相连通；电化学测试系统分别通过连接导线I与液相腐蚀测试部分、气相腐蚀测试部分、冷凝相腐蚀测试部分相连。

所述的模拟乏燃料后处理沸腾硝酸三相腐蚀的实验装置，液相腐蚀测试部分设有置于玻璃反应釜内腔下半部的工作电极I、铂电极I、参比电极I、温度传感器II和液相失重样品悬挂挂钩，工作电极I、铂电极I和参比电极I呈正三角形分布，工作电极I、铂电极I和参比电极I的上端通过连接导线I与电化学工作站连接，该连接导线I穿设固定在聚四氟乙烯密封盖I中，工作电极I、铂电极I和参比电极I的下端距离玻璃反应釜内腔底部3～5cm，温度传感器II通过连接导线II与温度控制部分连接，该连接导线II穿设固定在聚四氟乙烯密封盖I中；温度传感器II距离玻璃反应釜内腔底部2～3cm，液相失重样品悬挂挂钩位于玻璃反应釜内腔沸腾硝酸的下部。