專利名稱：抗氧化性能檢測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)固體元件抗氧化性能的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種檢測(cè)球形燃料元件基體石墨球抗氧化性能的專用設(shè) 備。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)球床式高溫氣冷堆所使用的球形燃料元件直徑為60mm，結(jié)構(gòu)為球形包覆顆粒(TRISO)彌散在燃料區(qū)的石墨基體中。作為燃料元件的結(jié)構(gòu)材料，基體石墨使包覆燃料顆粒獲得熱工水力學(xué)條件，包括將熱量傳給冷卻劑氦氣。并作為慢化材料，對(duì)快中子有足夠的慢化能力。同時(shí)還具有一定的滯留裂變產(chǎn)物的能力。由于反應(yīng)堆內(nèi)可能存在H20、02、C0、C02等雜質(zhì)，在水和空氣進(jìn)入一回路的事故條件下，水和空氣進(jìn)入堆芯，這些都能造成基體石墨的氧化，因此燃料球的基體石墨材料必須在燃料球工作溫度下抵抗微量雜質(zhì)的氧化，特別是水的氧化。所以燃料元件對(duì)抗氧化性能有嚴(yán)格控制指標(biāo)?，F(xiàn)有的檢測(cè)基體石墨球抗氧化性能的設(shè)備存在以下缺點(diǎn)(I)操作復(fù)雜，引入大量人工控制；( 2 )溫度控制、氣體控制精度不高，數(shù)據(jù)可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種檢測(cè)固體元件抗氧化性能設(shè)備，以克服現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備存在的操作復(fù)雜、人工干預(yù)多、溫度控制、氣體控制精度不高而導(dǎo)致數(shù)據(jù)可靠性差的缺陷。(二)技術(shù)方案為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種抗氧化性能檢測(cè)設(shè)備，包括控制系統(tǒng)，用于控制溫度、氣體流量以及氣體帶水量的顯示和報(bào)警；氣路系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)、恒溫水浴系統(tǒng)和熱擴(kuò)散爐相連，用于向熱擴(kuò)散爐通入工作氣體或保護(hù)氣體；恒溫水浴系統(tǒng)，與氣路系統(tǒng)的工作氣路相連，用于使工作氣體帶入水汽進(jìn)入熱擴(kuò)散爐；熱擴(kuò)散爐，與氣路系統(tǒng)和恒溫水浴系統(tǒng)相連，用于把固體元件加熱到實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度并保溫一定的時(shí)間；冷卻系統(tǒng)，與熱擴(kuò)散爐相連，用于冷卻熱擴(kuò)散爐爐頭法蘭及爐體；排風(fēng)系統(tǒng)，位于氣路系統(tǒng)尾部，用于尾氣的收集和排出。優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)包括幾個(gè)觸摸屏，每個(gè)觸摸屏可獨(dú)立控制每套管路，并能實(shí)時(shí)顯示熱擴(kuò)散爐的溫升曲線和氣體流量。優(yōu)選地，所述氣路系統(tǒng)包括載送工作氣體和保護(hù)氣體的減壓閥和氣路、氣壓報(bào)警傳感器、以及數(shù)個(gè)質(zhì)量流量計(jì)。優(yōu)選地，所述恒溫水浴系統(tǒng)的功率為Ι-lOkW，溫度精度優(yōu)于O. 5°C，并配有水槽，水槽內(nèi)配有金屬盤管及多個(gè)洗氣瓶。
優(yōu)選地，所述熱擴(kuò)散爐為多管爐，爐管為石英管或陶瓷管，控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單管、雙管有選擇的工作或多個(gè)爐管同時(shí)工作。優(yōu)選地，所述冷卻系統(tǒng)為大功率制冷循環(huán)水浴，在進(jìn)水口和出水口處分為幾個(gè)支路，分別與熱擴(kuò)散爐的每個(gè)爐管相連，用于降低爐體及爐頭出水的溫度。優(yōu)選地，所述排風(fēng)系統(tǒng)包括耐 高溫排風(fēng)扇和排風(fēng)管道。優(yōu)選地，還包括雙重超溫保護(hù)裝置，用于提供一次超溫報(bào)警和二次超溫?cái)嚯娞l保護(hù)。優(yōu)選地，還包括還包括水溫傳感器，其位于各路冷卻水支路的出水管處，用于檢測(cè)冷卻爐體及爐頭的出水溫度。優(yōu)選地，還包括水流傳感器，其位于各路冷卻水支路的進(jìn)水管處，用于檢測(cè)冷卻水出水水流大小。(三)有益效果本發(fā)明提供的檢測(cè)固體元件抗氧化性能設(shè)備，具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)建立了人機(jī)界面、實(shí)現(xiàn)了程序控制，提高了操作便利性；(2)能夠精確方便控制氣體切換和流量；(3)能夠自動(dòng)運(yùn)行溫升曲線；(4)能夠?qū)崟r(shí)顯示各組件運(yùn)行狀態(tài)；(5)設(shè)置了多個(gè)報(bào)警閾值，異常狀態(tài)下能夠及時(shí)響應(yīng)，提高了設(shè)備的智能性和安全性。


下面參照附圖并結(jié)合實(shí)例來進(jìn)一步描述本發(fā)明。其中圖I為本發(fā)明實(shí)施例檢測(cè)固體元件抗氧化性能設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例檢測(cè)固體元件抗氧化性能設(shè)備包括控制系統(tǒng)I、氣路系統(tǒng)2、恒溫水浴系統(tǒng)3、熱擴(kuò)散爐4、冷卻系統(tǒng)5、排風(fēng)系統(tǒng)6?？刂葡到y(tǒng)1，用于集中控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備溫度曲線、氣體流量及帶水量、氣等報(bào)警點(diǎn)顯示?？刂葡到y(tǒng)I可以包括幾個(gè)觸摸屏，且每個(gè)觸摸屏可獨(dú)立控制每套管路，并能實(shí)時(shí)顯示爐子的溫升曲線，氣體的流量及其它報(bào)警點(diǎn)。在本實(shí)施例中，控制系統(tǒng)I與4個(gè)觸摸屏和溫控儀表配合，控制氣路系統(tǒng)2和熱擴(kuò)散爐4，通過現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面對(duì)溫度工藝曲線，氣體流量曲線，以表格和曲線圖的方式顯示工藝實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，并生成連續(xù)的數(shù)據(jù)并存盤。氣路系統(tǒng)2，與控制柜、恒溫水浴系統(tǒng)和熱擴(kuò)散爐相連，用于向熱擴(kuò)散爐通入不同的保護(hù)氣體和工作氣體。氣路系統(tǒng)2可以包括氣壓報(bào)警傳感器，當(dāng)各氣路壓力小于O. IMpa時(shí)，控制柜面板上出現(xiàn)報(bào)警顯示，還可以包括數(shù)個(gè)質(zhì)量流量計(jì)，測(cè)量精度不低于1%，可以精確控制并實(shí)時(shí)顯示個(gè)支路氣體的流量及狀態(tài)。在本實(shí)施例中，氣路系統(tǒng)2分為兩路氣體(工作氣和保護(hù)氣)，在升溫過程中直接由氣路系統(tǒng)2通入一定流量的保護(hù)氣體到熱擴(kuò)散爐4 ；當(dāng)爐溫達(dá)到工作溫度并保溫時(shí)，氣路系統(tǒng)2先通入一定流量的工作氣體到恒溫水浴系統(tǒng)3，帶走一定質(zhì)量百分比的水蒸氣后，再進(jìn)入熱擴(kuò)散爐4。恒溫水浴系統(tǒng)3，與氣路柜工作氣氣路相連，用于帶入一定質(zhì)量比例的水汽進(jìn)入擴(kuò)散爐。恒溫水浴系統(tǒng)3的功率可以為Ι-lOkW，溫度精度優(yōu)于O. 5°C，并配有專用大開口水槽，水槽內(nèi)配有特殊設(shè)計(jì)的金屬盤管及多個(gè)洗氣瓶，可以保證載帶氣體經(jīng)過恒溫水浴后帶走一定質(zhì)量百分比的水蒸汽。一般情況下，在加熱和降溫階段通入一種保護(hù)氣，在保溫階段，須切換成另一種載帶氣體，接入恒溫水浴系 統(tǒng)。在本實(shí)施例中，恒溫水浴系統(tǒng)3的溫度精度為O. 1°C，在水槽內(nèi)專門設(shè)計(jì)了 4路不銹鋼盤管，內(nèi)置洗氣瓶，工作氣從氣源柜出來后分為4個(gè)支路，分別進(jìn)入恒溫水浴槽內(nèi)不銹鋼盤管后，氣體的溫度與槽內(nèi)洗氣瓶中去離子水的溫度一致，根據(jù)氣壓平衡原理帶走一定質(zhì)量百分比的水蒸氣。熱擴(kuò)散爐4，與氣路柜和恒溫水浴系統(tǒng)相連，用于把固體元件加熱到實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度并保溫一定的時(shí)間，加熱和保溫階段分別通入不同的氣體。熱擴(kuò)散爐4可以為石英管，也可以是陶瓷管或其他材料，爐管可以設(shè)計(jì)為多管爐，相應(yīng)的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單管、雙管有選擇的工作或多個(gè)爐管同時(shí)工作。兩端帶有不銹鋼法蘭封口，一端法蘭配有進(jìn)氣管，另一端法蘭配有出氣管，為了避免加熱和保溫過程中法蘭內(nèi)側(cè)密封圈發(fā)生軟化，每個(gè)法蘭配有冷卻水管，與制冷循環(huán)水浴相連。在本實(shí)施例中，熱擴(kuò)散爐4有4套爐體,爐管的溫度精度為±0. 5°C，爐管口徑采用不銹鋼接口密封，爐體配有雙重超溫保護(hù)裝置分別為一次超溫報(bào)警和二次超溫?cái)嚯娞l保護(hù)，提高了設(shè)備的安全可靠性。冷卻系統(tǒng)5，與熱擴(kuò)散爐相連，用于冷卻熱擴(kuò)散爐爐頭法蘭及爐體。冷卻系統(tǒng)5為大功率制冷循環(huán)水浴，在進(jìn)水口和出水口處分為幾個(gè)支路，分別與每個(gè)擴(kuò)散爐爐管相連，用于降低爐體及爐頭出水的溫度。在本實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)5在進(jìn)水口和出水口處分為4個(gè)支路，分別與4個(gè)擴(kuò)散爐爐管相連，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中都在持續(xù)運(yùn)行，能夠有效降低爐頭溫度，避免加熱和保溫過程中法蘭內(nèi)側(cè)密封圈發(fā)生軟化。每個(gè)擴(kuò)散爐爐管的爐體冷卻水都配有分總開關(guān)，可以有選擇使用1-4個(gè)管的冷卻水工作。在本實(shí)施例中，還可以在各路冷卻水支路的出水管處設(shè)置水溫傳感器，用于檢測(cè)冷卻爐體及爐頭的出水溫度，當(dāng)出水溫度彡40°C時(shí)，控制柜面板上出現(xiàn)報(bào)警顯示。還可以在各路冷卻水支路的進(jìn)水管處設(shè)置水流傳感器，用于檢測(cè)冷卻水出水水流大小，當(dāng)出水水流小于設(shè)定值時(shí)，控制柜面板上出現(xiàn)報(bào)警顯示。排風(fēng)系統(tǒng)6，位于氣路系統(tǒng)尾部，用于尾氣的收集和排出。排風(fēng)系統(tǒng)6可以包括耐高溫排風(fēng)扇和排風(fēng)管道，能夠有效收集尾氣并排出，保證石英管內(nèi)的壓強(qiáng)穩(wěn)定，同時(shí)能夠有效降低主機(jī)內(nèi)的溫度，使控溫系統(tǒng)及保護(hù)系統(tǒng)得以在良好環(huán)境工作。排風(fēng)系統(tǒng)6可位于熱擴(kuò)散爐體4上方，能夠有效收集尾氣并排出，同時(shí)能夠有效降低主機(jī)內(nèi)的溫度，使控溫系統(tǒng)及保護(hù)系統(tǒng)得以在良好環(huán)境工作。本發(fā)明中的待測(cè)固體元件可以為球形燃料元件基體石墨球，可以為陶瓷球或其他無機(jī)非金屬材料、復(fù)合材料等壓制成的球體或塊體的固體元件。本發(fā)明提供的檢測(cè)固體元件抗氧化性能設(shè)備，具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)建立了人機(jī)界面、實(shí)現(xiàn)了程序控制，提高了操作便利性；(2)能夠精確方便控制氣體切換和流量；(3)能夠自動(dòng)運(yùn)行溫升曲線；(4)能夠?qū)崟r(shí)顯示各組件運(yùn)行狀態(tài)；
(5)設(shè)置了多個(gè)報(bào)警閾值，異常狀態(tài)下能夠及時(shí)響應(yīng)，提高了設(shè)備的智能性和安全性。本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種 修改的各種實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種抗氧化性能檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，包括 控制系統(tǒng)，用于控制溫度、氣體流量以及氣體帶水量的顯示和報(bào)警； 氣路系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)、恒溫水浴系統(tǒng)和熱擴(kuò)散爐相連，用于向熱擴(kuò)散爐通入工作氣體或保護(hù)氣體； 恒溫水浴系統(tǒng)，與氣路系統(tǒng)的工作氣路相連，用于使工作氣體帶入水汽進(jìn)入熱擴(kuò)散爐； 熱擴(kuò)散爐，與氣路系統(tǒng)和恒溫水浴系統(tǒng)相連，用于把固體元件加熱到實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度并保溫一定的時(shí)間； 冷卻系統(tǒng)，與熱擴(kuò)散爐相連，用于冷卻熱擴(kuò)散爐爐頭法蘭及爐體； 排風(fēng)系統(tǒng)，位于氣路系統(tǒng)尾部，用于尾氣的收集和排出。
2.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括幾個(gè)觸摸屏，每個(gè)觸摸屏可獨(dú)立控制每套管路，并能實(shí)時(shí)顯示熱擴(kuò)散爐的溫升曲線和氣體流量。
3.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述氣路系統(tǒng)包括載送工作氣體和保護(hù)氣體的減壓閥和氣路、氣壓報(bào)警傳感器、以及數(shù)個(gè)質(zhì)量流量計(jì)。
4.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述恒溫水浴系統(tǒng)的功率為Ι-lOkW，溫度精度優(yōu)于O. 5°C，并配有水槽，水槽內(nèi)配有金屬盤管及多個(gè)洗氣瓶。
5.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述熱擴(kuò)散爐為多管爐，爐管為石英管或陶瓷管，控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單管、雙管有選擇的工作或多個(gè)爐管同時(shí)工作。
6.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)為大功率制冷循環(huán)水浴，在進(jìn)水口和出水口處分為幾個(gè)支路，分別與熱擴(kuò)散爐的每個(gè)爐管相連，用于降低爐體及爐頭出水的溫度。
7.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述排風(fēng)系統(tǒng)包括耐高溫排風(fēng)扇和排風(fēng)管道。
8.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，還包括雙重超溫保護(hù)裝置，用于提供一次超溫報(bào)警和二次超溫?cái)嚯娞l保護(hù)。
9.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，還包括水溫傳感器，其位于各路冷卻水支路的出水管處，用于檢測(cè)冷卻爐體及爐頭的出水溫度。
10.如權(quán)利要求I所述的檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，還包括:水流傳感器，其位于各路冷卻水支路的進(jìn)水管處，用于檢測(cè)冷卻水出水水流大小。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抗氧化性能檢測(cè)設(shè)備，包括控制系統(tǒng)，用于控制溫度、氣體流量以及氣體帶水量的顯示和報(bào)警；氣路系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)、恒溫水浴系統(tǒng)和熱擴(kuò)散爐相連，用于向熱擴(kuò)散爐通入工作氣體或保護(hù)氣體；恒溫水浴系統(tǒng)，與氣路系統(tǒng)的工作氣路相連，用于使工作氣體帶入水汽進(jìn)入熱擴(kuò)散爐；熱擴(kuò)散爐，與氣路系統(tǒng)和恒溫水浴系統(tǒng)相連，用于把固體元件加熱到實(shí)驗(yàn)設(shè)定溫度并保溫一定的時(shí)間；冷卻系統(tǒng)，與熱擴(kuò)散爐相連，用于冷卻熱擴(kuò)散爐爐頭法蘭及爐體；排風(fēng)系統(tǒng)，位于氣路系統(tǒng)尾部，用于尾氣的收集和排出。本發(fā)明提供的抗氧化性能檢測(cè)設(shè)備能夠精確方便控制氣體切換和流量、自動(dòng)運(yùn)行溫升曲線、實(shí)時(shí)顯示各組件運(yùn)行狀態(tài)，提高了設(shè)備的智能性和安全性。
文檔編號(hào)G01N25/00GK102768222SQ20121022814
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者劉小雪, 唐春和, 張凱紅, 李自強(qiáng), 趙宏生 申請(qǐng)人:清華大學(xué)