本发明专利技术涉及铅基反应堆技术领域，具体提供一种液态金属氧浓度测量装置和方法，旨在解决高温液态金属中氧浓度测量准确性较低的问题。为此目的，本发明专利技术的液态金属氧浓度测量装置包括：陶瓷管、密封件、多个采集单元、电压测量装置和信号处理单元；陶瓷管的下端伸入导电容器内；密封件封闭陶瓷管的敞开口；采集单元置于陶瓷管内，任意相邻的采集单元之间具有立体空间；电压测量装置与密封件和采集单元均电连接，用于检测每个采集单元与待检测高温液态金属之间的电势差，信号处理单元根据电势差确定高温液态金属中不同空间维度的多个第一氧浓度。本发明专利技术的测量装置能够实现对液态金属中氧浓度的轴向和环向分布式的测量，有效提高了氧浓度测量的准确性。浓度测量的准确性。浓度测量的准确性。
【技术实现步骤摘要】
液态金属氧浓度测量装置和方法
[0001]本专利技术涉及反应堆
，具体提供一种液态金属氧浓度测量装置和方法。
技术介绍
[0002]液态铅铋合金因其优良的中子学性能、抗辐照性能且熔点低，成为第四代先进核能系统铅基堆的重要候选冷却剂材料。由于铅铋合金特殊的物理化学性质，液态铅铋合金高速流动会对反应堆的材料成分结构进行腐蚀，导致材料性能下降，影响反应堆的安全性和使用周期。因此，对液态铅铋合金与反应堆结构材料之间的腐蚀过程进行研究是现有核反应堆亟待解决的关键问题之一。
[0003]现有技术中，提高反应堆结构材料的耐腐蚀性有多种方法，其中之一为控制液态铅铋合金中的氧浓度，以使得在反应堆结构材料表面生成结构致密、粘附性强、可阻挡组分扩散和元素溶解的氧化层。液态铅铋合金中溶解氧的浓度需足够以避免反应堆结构材料表面的氧化层的热力学溶解，从而起到保护反应堆结构材料的作用。但同时要低于氧化铅(PbO)生成的氧浓度范围，若液态铅铋合金中氧浓度含量超出了氧化铅(PbO)生成的氧浓度范围，就会造成固态PbO析出，形成氧化物残渣，氧化物残渣会污染整个液态铅铋系统。总之，液态铅铋合金的操作条件为保证反应堆结构材料表面氧化层的动力学平衡以及防止生成氧化物沉淀。基于以上原因，监测液态铅铋合金中的氧浓度是十分必要的。
[0004]但是，现有监测液态铅铋合金中氧浓度的装置存在以下问题：占用空间范围大、氧浓度的测量值准确性较差，同时，上述装置也不能显示反应容器中液态铅铋合金中的液位信息。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在解决上述技术问题，即，解决现有高温液态金属中氧浓度测量准确性较低的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种液态金属氧浓度测量装置，用于对导电容器中的待检测高温液态金属的氧浓度进行测量，该液态金属氧浓度测量装置包括：陶瓷管，所述陶瓷管为上端具有敞开口且下端封闭的中空结构，所述陶瓷管的下端伸入所述导电容器内；密封件，所述密封件用于封闭所述敞开口；多个采集单元，所述多个采集单元设置于所述陶瓷管内，其中，任意相邻的两个所述采集单元之间具有立体空间；电压测量装置，每个所述采集单元均通过第一导线与所述电压测量装置电连接，所述电压测量装置与所述密封件之间通过第二导线电连接，所述电压测量装置用于检测每个所述采集单元与所述待检测高温液态金属之间的电势差；信号处理单元，所述信号处理单元根据检测到的电势差确定所述待检测高温液态金属的不同空间维度的多个第一氧浓度。
[0007]在上述液态金属氧浓度测量装置的优选技术方案中，所述液态金属氧浓度测量装置还包括温度补偿器，距离每个所述采集单元预定距离处设置一个所述温度补偿器。
[0008]在上述液态金属氧浓度测量装置的优选技术方案中，所述采集单元包括参比电极、隔离罩和电极引线，所述参比电极贴设于所述陶瓷管内壁上；所述隔离罩扣设在所述参比电极上；所述电极引线的一端贯穿所述隔离罩并与所述参比电极连接，所述电极引线的另一端与所述第一导线连接。
[0009]在上述液态金属氧浓度测量装置的优选技术方案中，所述参比电极的类型包括铂/空气类型或金属/金属氧化物类型；其中，所述参比电极为金属/金属氧化物类型时，金属所占摩尔比为0.8％～40％。
[0010]在上述液态金属氧浓度测量装置的优选技术方案中，所述隔离罩与所述陶瓷管固定连接；所述隔离罩上设置有供所述电极引线穿出的通孔，所述通孔位于所述隔离罩的顶部；所述隔离罩的材质包括绝缘陶瓷。
[0011]在上述液态金属氧浓度测量装置的优选技术方案中，所述电极引线的材质包括铂丝、不锈钢丝、钼丝中的一种；其中，所述电极引线上套设有耐高温绝缘体，所述耐高温绝缘体的底部与所述隔离罩抵接，所述耐高温绝缘体的顶部自所述密封件顶部穿出。
[0012]在上述液态金属氧浓度测量装置的优选技术方案中，所述电压测量装置为内部阻值大于10
13
欧的高阻抗采集卡。
[0013]在上述液态金属氧浓度测量装置的优选技术方案中，所述陶瓷管为氧化钇稳定型氧化锆固体电解质陶瓷管，其中，氧化钇的质量分数为4％～12％。
[0014]在上述液态金属氧浓度测量装置的优选技术方案中，所述信号处理单元还被配置为将所述第一氧浓度与氧饱和浓度理论值进行对比，以得到对比值，同时，将位于同一水平高度或位于同一垂直线上的任意两个所述采集单元所对应的第一氧浓度进行差值判断，得到测量误差；所述信号处理单元还被配置为依据所述对比值和所述测量误差对所述第一氧浓度进行修正，以得到作为最终测量值的第二氧浓度。
[0015]第二方面，本专利技术提供一种液态金属氧浓度测量装置的测量方法，包括以下步骤：将所述液态金属氧浓度测量装置安装于所述导电容器中；向所述导电容器内注入待检测高温液态金属；预定时间后，利用所述电压测量装置检测每个所述采集单元与所述待检测高温液态金属之间的电势差；基于所述电势差确定每个所述采集单元所对应的所述待检测高温液态金属的第一氧浓度；将所述第一氧浓度与氧饱和浓度理论值进行对比，以得到对比值，同时，将位于同一水平高度或位于同一垂直线上的任意两个所述采集单元所对应的第一氧浓度进行差值判断，得到测量误差；依据所述对比值和所述测量误差对所述第一氧浓度进行修正，以得到作为最终测量值的第二氧浓度。
[0016]在采用上述技术方案的情况下，本专利技术的液态金属氧浓度测量装置中将多个采集
单元间隔设置，且任意相邻的两个采集单元之间具有立体空间，电压测量装置检测每个采集单元与待检测高温液态金属之间的电势差，信号处理单元基于检测到的电势差确定待检测高温液态金属中不同空间维度的多个第一氧浓度，从而实现对液态金属中氧浓度的轴向和环向分布式的测量，有效提高了氧浓度测量的准确性。
附图说明
[0017]下面结合附图来描述本专利技术的优选实施方式，附图中：
[0018]图1是根据一示例性实施例示出的液态金属氧浓度测量装置的结构示意图；
[0019]图2是根据一示例性实施例示出的液态金属氧浓度测量装置的测量方法的流程图。
[0020]附图标记说明：
[0021]1、陶瓷管；2、密封件；3、采集单元；31、参比电极；32、隔离罩；33、电极引线；321、通孔；4、电压测量装置；5、导电容器；6、第一导线；7、第二导线、8、温度补偿器；9、耐高温绝缘体；10、信号处理单元。
具体实施方式
[0022]下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。
[0023]下面参照附图结合实施例进一步说明本专利技术。
[0024]如图1所示，本专利技术一示例性的实施例提供了一种液态金属氧浓度测量装置，液态金属氧浓度测量装置用于对导电容器中的待检测高温液体金属中的氧浓度进行测量。该液态金属氧浓度测量装置包括陶瓷管1、密封件2、多个采集单元3、电压测量装置4和信号处理单元10。
[0025]陶瓷管1为上端具有敞开本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种液态金属氧浓度测量装置，用于对导电容器中的待检测高温液态金属的氧浓度进行测量，其特征在于，所述液态金属氧浓度测量装置包括：陶瓷管，所述陶瓷管为上端具有敞开口且下端封闭的中空结构，所述陶瓷管的下端伸入所述导电容器内；密封件，所述密封件用于封闭所述敞开口；多个采集单元，所述多个采集单元设置于所述陶瓷管内，其中，任意相邻的两个所述采集单元之间具有立体空间；电压测量装置，每个所述采集单元均通过第一导线与所述电压测量装置电连接，所述电压测量装置与所述密封件之间通过第二导线电连接，所述电压测量装置用于检测每个所述采集单元与所述待检测高温液态金属之间的电势差；信号处理单元，所述信号处理单元根据检测到的电势差确定所述待检测高温液态金属的不同空间维度的多个第一氧浓度。2.根据权利要求1所述的液态金属氧浓度测量装置，其特征在于，所述液态金属氧浓度测量装置还包括温度补偿器，距离每个所述采集单元预定距离处设置一个所述温度补偿器。3.根据权利要求1所述的液态金属氧浓度测量装置，其特征在于，所述采集单元包括参比电极、隔离罩和电极引线，所述参比电极贴设于所述陶瓷管内壁上；所述隔离罩扣设在所述参比电极上；所述电极引线的一端贯穿所述隔离罩并与所述参比电极连接，所述电极引线的另一端与所述第一导线连接。4.根据权利要求3所述的液态金属氧浓度测量装置，其特征在于，所述参比电极的类型包括铂/空气类型或金属/金属氧化物类型；其中，所述参比电极为金属/金属氧化物类型时，金属所占摩尔比为0.8％～40％。5.根据权利要求3所述的液态金属氧浓度测量装置，其特征在于，所述隔离罩与所述陶瓷管固定连接；所述隔离罩上设置有供所述电极引线穿出的通孔，所述通孔位于所述隔离罩的顶部；所述隔离罩的材质包括绝缘陶瓷。6.根据权利要求3所述的液态金属氧浓度测量装置，其特征在于，所述电极引线的材质包括铂丝、不锈钢丝、钼丝中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：安徽中科超核科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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