卧式反应器

随着全球核能发展趋势，国际上将核电站的发展分为四代。第一代核电站，是指上世纪50、60年代初期开发的核电站。第二代核电站，是指从60年代后期到90年代前期进一步开发和建造的发电功率达30万千瓦的大型商用核 电站。第三代核电站，是从上世纪90年代中后期到2010年开始运行的具有更高安全指标的先进核电站。正在开发中的第四代核电站，具有经济性好、安全性高、产生废物少、核资源可持续、核扩散可防止等优点。其中铅基反应堆（LFR）由于其突出的优点成为第四代反应堆系统具有发展潜力的两种堆型之一。铅基反应堆使用铅或者铅铋共晶合金（LBE）作为冷却剂材料，且最早在前苏联开发用于阿尔法级核潜艇，但由于LBE是一种腐蚀材料，结构钢材在LBE环境会发生液态金属腐蚀（LMC）和液态金属脆化（LME），LMC和LME以及氧浓度成为影响铅基反应堆性能的关键问题。因此为了研究液态铅铋环境下结构材料的力学特性，亟需开发一种可模拟不同氧浓度高温液态铅铋环境的力学试验系统。图1 一到四代核反应堆发展及代表堆型氧控方案 液态LBE控氧技术主要包括气态控氧和固态控氧，其中气态控氧技术又分为两种。如图2所示，第一种是将Ar/H2还原性混合气体或Ar/O2氧化性混合气体通入液态LBE内部或覆盖在表面，通过化学反应实现对氧浓度的控制。如图3所示，另一种气态控氧方式为在液态LBE表面通入Ar/H2/H2O三元混合气体，通过控制H2和H2O的组分比例来使液态LBE氧浓度达到目标值并稳定。第一种气态控氧方式控氧速率较快，但是控氧精度较差且容易失控，第一种气态控氧方式可以获得稳定的氧浓度且波动较小，但时控氧时间较长。图2 第一种气态控氧方式及控氧曲线图3 第二种气态控氧方式及控氧曲线氧传感器及氧浓度测量原理 氧传感器是氧控系统中的关键部件，要求其在低浓度的氧含量范围内准确地、稳定地测量，同时具有长期的运行稳定性。用于液态金属中溶解氧的电化学氧传感器利用了固体电解质的离子导体性质，可以用于测量极低的氧含量。目前，一般采用氧化锆基固体电解质为主要材料，利用电化学浓差式电池原理制作氧传感器。其原理如图4所示，根据 Nernst原理，当固态电解质两端有氧浓度梯度时，氧离子会从高浓度的一侧穿过固态电解质到低浓度的一侧，于是会在固态电解质的阴阳两极之间形成一个可以反映两边氧浓度差值的电动势（EMF）。在一定的温度下，这个EMF的理论值可以通过公式算出： E为理论电动势EMF，单位为V；R=8.31441J/(molK)，为理想气体常数；F=96484.6C/mol，为法拉第常数；T为温度，单位是K；PO2,ref为参比电极氧分压；PO2是被测介质中的氧分压。在一定的温度下，参比电极中的氧分压是一定的，那么被测介质中的氧分压就可以通过测量电动势E的值获得。图4 氧传感器原理图 根据参比电极的不同类型，可将氧传感器分为两种，一种是金属-空气氧传感器，如Pt-空气氧传感器，另一种是金属-金属氧化物传感器如Bi-Bi2O3、Cu-CuO2氧传感器。国内外均有多家机构研发了LBE氧传感器，考虑到金属-空气参比电极传感器需要和空气连通，电解质破裂可能会造成回路泄漏，优先开发金属-金属氧化物参比电极氧传感器。且Bi-Bi2O3在应用温度范围、准确性、响应速度、稳定性等方面综合性能优异，基于以上原因，优先开发 Bi-Bi2O3参比电极传感器。 自行设计的Bi-Bi2O3氧传感器结构图如图5-a所示，实物图如图5-b所示，图6为不同温度下氧传感器的稳定性测试结果，测试结果误差稳定在2mV以内。图5 Bi-Bi2O3型氧传感器结构图(1) BNC 接头；(2) 密封法兰；(3) 氟胶圈；(4) 密封陶瓷片；(5) 螺纹压紧件；(6) 锥形环；(7) 散热片；(8) CF法兰；(9) 氧化铝陶瓷管；(10) 电极引线；(11) YSZ陶瓷锥管图6 不同温度下氧传感器稳定性测试结果(a) 500 ℃；(b) 450 ℃；(c) 400 ℃；(d) 350 ℃试验装置 主要构成包括：凯尔测控力学测试系统（卧式/立式），高温液态LBE储液系统，高温液态铅铋试验腔，氧控系统，高温引伸计（卧式）/LVDT位移传感器（立式），保温系统以及支撑台架。其中凯尔测控力学测试系统为测试主体，最大载荷50kN，最大试验频率15Hz。高温液态LBE储液系统储液温度可达550℃，最大储液量15L，可进行液态铅铋氧浓度的预控制。高温液态铅铋试验腔单次试验仅需1.5L液态铅铋，氧控系统包含氧传感器及配套气瓶以及控制系统，可实现动态精确控氧气，误差可控制在2mV以内。根据氧浓度需求，高温液态铅铋试验腔可分为氧饱和液态铅铋试验腔体、贫氧液态铅铋试验腔以及控氧液态铅铋试验腔体。保温系统控温550℃及以上，温差±1℃，隔热效果良好。 高温引伸计/LVDT位移传感器可在550℃氧饱和液态铅铋试验环境下使用，精度达到0.002mm，且配套有特制的固定移动装置，图7为高温液态铅铋环境卧式单轴疲劳试验系机结构图，展示了高温引伸计的安装方式及安装实物图。贫氧液态铅铋试验腔以及控氧液态铅铋试验腔体通过数字图像技术（DIC）进行应变测量。 卧式试验装置方便装夹高温引伸计且节省铅铋，立式试验装置节省占地面积，集成度较高，可根据需要设计卧式或立式结构。图7高温液态金属环境卧式单轴疲劳试验系机结(a) 主机结构；(b) 引伸计安装示意图；(c) 引伸计安装实物图参考文献[1]Rivai A K , Kumagai T , Takahashi M . Performance of oxygen sensor in lead-bismuth at high temperature[J]. Progress in Nuclear Energy, 2008, 50(2-6):575-581.[2]秦博,付晓刚,马浩然,等.铅铋合金气相氧含量控制初步实验研究[J].材料导报, 2019, 33(11):4.DOI:CNKI:SUN:CLDB.0.2019-11-010.凯尔测控公司介绍 凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业，自2008年成立以来一直致力于发展新的测试方法。先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所建立密切合作，持续在航空、航天、核电等关键领域进行技术研发与投入。公司拥有各类力学性能试验机四个系列四十余个品种，主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等测试系统打破国外设备的垄断。凭借着过硬的技术、性能优良的产品和专业妥善的服务，凯尔测控赢得了众多用户的信赖。 凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业，自2008年成立以来一直致力于发展新的测试方法。先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所建立密切合作，持续在航空、航天、核电等关键领域进行技术研发与投入。公司拥有各类力学性能试验机四个系列四十余个品种，主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等测试系统打破国外设备的垄断。凭借着过硬的技术、性能优良的产品和专业妥善的服务，凯尔测控赢得了众多用户的信赖。

王女士的套二房子装修后，卧室的苯污染竟是客厅的30倍，家具、涂料都是一样的，这是怎么回事?当检测员束手无策的时候，衣橱里的樟脑球为我们揭开了谜底，都是它释放的。近日，记者跟随青岛福莱仕空气检测治理有限公司室内污染检测员一起排查“有毒物 ”。你可能想象不到，一个很小的橱柜是让你头疼的罪魁祸首。 　　苯超30倍是樟脑球惹的祸 　　家住市北区的刘先生，今年8月份新房装修完毕，用的都是豪华家具，墙面涂料也是上等的，然而检测却发现二甲苯超标25倍。经过一上午的排查，检测员找到了元凶——一面墙，颜色太花哨，不停释放二甲苯。“没有请装修公司，主要是自装或是社会装修，家具主要是华谊家具。家庭装修过于花哨，每面墙的颜色都不相同，虽然很好看，但是存在很多隐患。经过检测，卧室甲醛超标1.2倍，二甲苯超标25倍，TVOC超标7倍 客厅甲醛超标0.9倍，甲苯超标21倍，二甲苯超标23倍，TVOC超标7倍。”检测员介绍说。 　　王女士，家住西藏路，2012年5月装修好房子。房子未找装修公司，属于雇人自装。所用家具主要是德尔、金柜、酷漫居等品牌。经过检测，卧室甲醛超标1.2倍，苯超标近30倍，甲苯超标20倍，二甲苯超标近20倍，TVOC超标6倍 客厅甲醛超标0.7倍，苯未超标，甲苯超标21倍，二甲苯超标23倍，TVOC超标6倍。 　　这个检测结果让检测员王先生摸不着头脑了。到底是怎么回事?最后，才发现是樟脑球的问题。王先生告诉记者，卧室与客厅相比，最大的区别在苯，原因是卧室的大衣橱中放置了几包樟脑球，以前的樟脑球是天然樟脑做的，但因成本过高，后被化工合成的樟脑代替。近几年的新闻多次报道了樟脑球含苯，对人体有害，请慎用。其他几种有害气体的超标都是涂料、墙面漆、油漆等惹的祸。 　　这几天，记者先后跟随王师傅探访了三次室内污染检测过程。可能你想象不到，3个瓶子就搞定整个过程。首先在甲醛检测的时候师傅会从盒子里拿出三个瓶子。第一个试剂是酚试剂，把酚试剂放在水里(酚试剂溶于水)。 　　第二个试剂是蒸馏水。摇晃均匀酚后倒入甲醛测试仪的吸气口的试管里，进行甲醛空气采样，这时候你会看到由于空气压力试管的水吸入空气在冒泡，一般取样是十分钟，结束后开始下个环节。第三个试剂是酸性溶液。仪器停止采样后把刚才的酸性溶液(确切地说现在应该是嗪试剂)倒入试剂三，与试剂三中的高铁离子氧化形成兰绿色化合物、过程大约需要七八分钟。反应过后，根据试剂颜色的轻重来辨别甲醛的含量是否超标。整个检测过程大约1个小时的时间。 　　超标可试试这些方法 　　对于室内污染问题，青岛福莱仕空气检测治理有限公司检测员王先生向记者介绍说，可以试试这几种方法，是我个人总结的。“通风法这是最有效的一种方法。但是不适宜急于入住的人们使用。甲醛是一种慢性挥发气体，无色无味，而且甲醛的挥发点是18℃左右，挥发时长3～15年。如果您装修好房屋，等个三五年入住，这是最好的一种方法。但是急于入住的人们，不要认为通风3～5个月没味了，就可以了，要知道，甲醛是无色无味的，如果感觉到刺激性气味，说明已经很严重了。” 　　“活性炭去除法是市场上最常见的除甲醛的东西，而且有的还带有各种芳香气味，家庭污染较轻可以用，但不可用带香味的。空气净化器去除甲醛，这是现在高科技的产物，对于污染较轻，对于非常注重室内空气质量的家庭来说，可以采用。现在的空气净化器除了除尘、除菌、加湿的作用外，都加入了除甲醛的作用，当然也是甲醛挥发才可以起作用，所以适合室内污染较轻的场所使用。它的主要作用是除尘、除菌、加湿，改善室内空气的指数。”

近日，IKA推出其全新的实验室反应系统LR 1000，它是一种高性价比，模块化的实验室反应器，旨在优化各种需要进行混合、分散、加热和冷却处理的化学反应过程，以及实验室级别需在真空条件下进行的化学反应过程。 IKA LR 1000实验室反应系统使用方便，可以根据所选的配件进行调配以适用于广泛的应用领域。该系统拥有基本型和控制型两种型号，它是一种优化的通用实验室设备，可用于有特殊应用需求的化妆品、制药、食品以及生物科技行业。基本型和控制型均配备了1L反应容器，加热器和搅拌桨，以及温度传感器以对介质温度进行准确控制。另外，通过选择使用恰当的配件可以轻松添加一些额外功能，如引用真空，对介质进行冷却和分散处理等等。通过USB数据接口还可连接labworldsoft® 实验室软件对所有的实验过程进行控制和记录。 此外，运行该实验室反应器已不再需要连接恒温循环器，因为在反应容器底部已并入了加热器。拥有这项功能可以避免在恒温循环系统中对油进行处理，也就不需要使用连接管连接反应容器和恒温循环系统。主机背后拥有可外接冷源的接口，可以快速冷却反应容器内的产品。 LR 1000实验室反应器和其他所有的IKA产品一样，操作安全性永远都是第一要义。这一点在该产品主要体现在两个功能上：可调安全回路，可对允许达到的最高温度进行限制；智能安全停机功能，若反应容器离开底座或釜盖打开搅拌桨将自动停止工作。实验结束后，反应容器易于清洁，拆卸方便。 LR 1000实验室反应系统随机配置PT 100温度传感器，可以用于对介质的搅拌，加热以及控温处理进行监控。数字显示转速和温度参数。 该系列的基本型号和控制型号概念类似，不过控制型号配备了一些强化功能。例如，控制型号拥有大型TFT显示屏可以提供更优质的显示质量和便捷的导航，此外还拥有可以连接labworldsoft® 实验室软件对实验的流变变化以及扭矩变化趋势等有关参数进行控制和记录的USB数据接口，以及连接pH电极的功能。 2013年，IKA LR 1000 控制型实验室反应器荣获红点设计大奖&mdash 2013产品设计。获得该奖项的实验室反应器不仅代表着卓越的设计品质更表明设计是IKA 创新产品开发不可或缺的重要部分！ IKA推出的全新的实验室反应系统LR 1000在2013红点设计大奖中获奖，是一种高性价比，模块化的实验室反应器，旨在优化各种需要进行混合、分散、加热和冷却处理的化学反应过程，以及实验室级别需在真空条件下进行的化学反应过程。 关于 IKA ( www.ika.cn ) IKA 集团是实验室前处理、 量热分析和混合分散工业技术的市场领导者。 磁力搅拌器、顶置式搅拌器、分散均质机、 混匀器、恒温摇床、研磨机、旋转蒸发仪、加热板、量热仪、实验室反应釜等相关产品构成了IKA实验室分析的产品线；而工业技术主要包括用于规模生产的混合设备、 分散乳化设备、 捏合设备、以及从中试到扩大生产的整套解决方案。集团总部位于德国南部的Staufen，在美国、中国、印度、马来西亚、日本、巴西、韩国等国家都设有分公司。 IKA成立于1910年，IKA集团现在可以自豪地回顾过去100年的历史。