【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于氧濃度傳感，具體為一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器。
技術介紹
1、液態鉛鉍合金具有低熔點、高沸點、良好的中子學性能、導熱性能和抗輻照性能等諸多優點，被認為是第四代反應堆鉛基快堆冷卻劑的首選材料。液態鉛鉍合金在高溫下對結構材料有較強的腐蝕，研究表明，合理控制鉛鉍的氧濃度可以使結構材料生成致密的氧化膜，從而抑制液態鉛鉍合金對結構材料的腐蝕。
技術實現思路
1、針對
技術介紹
中存在的問題，本專利技術提供了一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，提供用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，能夠對用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器進行一定高溫高壓測試，滿足后續應用需求，技術方案包括：直通卡套、變徑卡套、電極側保護鋼套、直通側保護鋼套、固體氧化物電解質、內絕緣管、正電極引線和參比電極，其中正電極引線的下端插入參比電極中，參比電極與直通卡套固定；
2、正電極引線設置在直通側保護鋼套的中央，電極側保護鋼套和直通側保護鋼套分別從上方和下方與變徑卡套通過螺紋相連，電極側保護鋼套的下端通過螺紋與直通卡套相連；電極側保護鋼套內設置有固體氧化物電解質，電極側保護鋼套的內部設置有固體氧化物電解質，直通側保護鋼套的內部設置有絕緣套管。
3、所述固體氧化物電解質和所述電極側保護鋼套由內耐高溫陶瓷密封膠固定，固體氧化物電解質與電極側保護鋼套間預留有鉛鉍流動的縫隙。
4、所述參比電極采用的材料為lscf，呈粉末狀，粒徑為5～10μm，純度為9
5、所述直通卡套與不銹鋼反應釜或者測試管道進行密封，液態鉛鉍合金與固體氧化物電解質、參比電極、負電極引線、正電極引線、電壓信號采集端、形成一個完整的原電池回路，電壓信號采集端與電壓表相連。
6、負電極引線、正電極引線采用的材料為316l，純度為99.9％。
7、電壓信號采集端連接電腦顯示信號，采用的是大于10gω的高輸入電阻電壓采集卡。
8、還提供了一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器的測試方法，技術方案包括：
9、步驟1、初始準備；
10、步驟2、關閉1號熔化罐排氣閥和2號熔化罐進氣閥，防止氣體流入或流出測試系統；
11、步驟3、開啟伴熱絲加熱：啟動伴熱絲加熱系統，通過纏繞伴熱絲提供熱量，保持主管道中鉛鉍合金處于液態流動狀態，對管道內的回路式氧濃度傳感器在300℃以上進行激活：
12、步驟4、注入氬氣使主管道充滿鉛鉍：打開1號熔化罐進氣閥，將氬氣通入1號熔化罐，氬氣的壓力將推動1號熔化罐中的液態鉛鉍通入1號液態金屬閥和主管道直至主管道充滿鉛鉍；
13、步驟5、液態鉛鉍流向2號熔化罐：逐漸打開2號液態金屬閥，通過主管道流向2號熔化罐；
14、步驟6、調整鉛鉍流速：在主管道充滿后，繼續通過調整氬氣的氣壓，控制1號熔化罐內的壓力，以調整鉛鉍合金的流速，使其保持在設定的穩定流速下在主管道內循環流動；
15、步驟7、測試開始：當鉛鉍的流動速率穩定后，開始進行回路式氧濃度傳感器信號的測量與測試，記錄回路式氧濃度傳感器的響應數據，并觀察不同條件下傳感器的工作性能；最低工作溫度為200℃；
16、步驟8、測試實驗結束后，打開1號液態金屬閥門、2號液態金屬閥門、1號熔化罐排氣閥和2號熔化罐排氣閥，液態鉛鉍由于重力回收到1號熔化罐和2號熔化罐中。
17、所述步驟1包括：
18、步驟11、建立測試系統：將倒u形的主管道的兩端分別通過1號液態金屬閥和2號液態金屬閥固定在1號熔化罐和2號熔化罐的法蘭中央；1號熔化罐的法蘭上還設置有通過1號熔化罐排氣閥與排氣口相連的管道、以及通過壓力傳感器和1號熔化罐進氣閥與進氣口相連的管道，2號熔化罐的法蘭上還設置有通過2號熔化罐排氣閥與排氣口相連的管道、以及通過2號熔化罐進氣閥與進氣口相連的管道，主管道上安裝有熱電偶，同時多個實施例回路式氧濃度傳感器通過變徑卡套與主管道的管壁固定，每個回路式氧濃度傳感器的參比電極均伸入主管道中；
19、步驟12、安裝回路式氧濃度傳感器：將多個回路式氧濃度傳感器安裝在主管道上，測試將監測該傳感器的信號；
20、步驟13、熔化罐填充合金：1號熔化罐和2號熔化罐中裝有滿足實驗要求的液態鉛鉍合金；1號熔化罐和2號熔化罐的鉛鉍裝量需滿足實驗時間內不間斷流動的需求；
21、步驟14、安裝伴熱絲加熱系統：纏繞在主管道外的伴熱絲加熱系統，用于維持管道中的鉛鉍溫度，防止其凝固。
22、所述步驟7中，通過調節1號熔化罐的氣空間壓力,以及主管道液態鉛鉍合金的溫度,對不同壓力不同溫度條件下所屬回路式氧濃度傳感器的密封性進行測試；在整個測試過程確保了在恒定溫度和壓力條件下，對鉛鉍合金的流動狀態進行控制，從而能夠精確測量回路式氧濃度傳感器的反應。
23、本專利技術的有益效果在于：
24、1.設計了一種回路式氧濃度傳感器，相比于一般的回路式氧濃度傳感器，更適用于液態鉛鉍循環回路中，直接測量管道處的氧濃度。所屬的參比電極采用lscf粉末，在之前的測試中，最低工作溫度在200℃，滿足各項需求。
25、2.設計了配套的測試方法，實現了在工作環境溫度和管道內的不同溫度\不同壓力的測試需求。
26、3.通過高輸入電阻(>10gω)電壓表直觀獲得氧離子電動勢，由能斯特方程求解得到液態鉛鉍合金系統溶解氧濃度，能夠實時監測液態鉛鉍合金冷卻劑系統的溶解氧濃度。
27、4.并提供了一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器以及其該類型回路式氧濃度傳感器的密封性測試方案，由上部的直通側保護鋼套和中下部的電極側保護鋼套兩個部分組成的保護鋼套方便安裝和移動。
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1.一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，包括：直通卡套(6)、變徑卡套(3)、直通側保護鋼套(41)、電極側保護鋼套(42)、固體氧化物電解質(5)、內絕緣管(2)、正電極引線(1)和參比電極(7)，其中正電極引線(1)的下端插入參比電極(7)中，參比電極(7)與直通卡套(6)固定；
2.根據權利要求1所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，所述固體氧化物電解質(5)和所述電極側保護鋼套(41)由內耐高溫陶瓷密封膠固定，固體氧化物電解質與電極側保護鋼套間預留有鉛鉍流動的縫隙。
3.根據權利要求1所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，所述參比電極(7)采用的材料為LSCF，呈粉末狀，粒徑為5～10μm，純度為99.9％。
4.根據權利要求1～3之一所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，所述直通卡套(6)與不銹鋼反應釜或者測試管道進行密封，液態鉛鉍合金與固體氧化物電解質、參比電極、負電極引線、正電極引線、電壓信號采集端、形成一個完整的原電池回路，電壓信
5.根據權利要求4所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，負電極引線、正電極引線采用的材料為316L，純度為99.9％。
6.根據權利要求4所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，電壓信號采集端連接電腦顯示信號，采用的是大于10GΩ的電阻電壓采集卡。
7.一種如權利要求1所述的用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器的測試方法，其特征在于，包括：
8.根據權利要求7所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器的測試方法，其特征在于，所述步驟1包括：
9.根據權利要求7所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器的測試方法，所述步驟7中，通過調節1號熔化罐的氣空間壓力以及主管道液態鉛鉍合金的溫度，對不同壓力不同溫度條件下所屬回路式氧濃度傳感器的密封性進行測試；在整個測試過程確保了在恒定溫度和壓力條件下，對鉛鉍合金的流動狀態進行控制，從而能夠精確測量回路式氧濃度傳感器的反應。
...【技術特征摘要】
1.一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，包括：直通卡套(6)、變徑卡套(3)、直通側保護鋼套(41)、電極側保護鋼套(42)、固體氧化物電解質(5)、內絕緣管(2)、正電極引線(1)和參比電極(7)，其中正電極引線(1)的下端插入參比電極(7)中，參比電極(7)與直通卡套(6)固定；
2.根據權利要求1所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，所述固體氧化物電解質(5)和所述電極側保護鋼套(41)由內耐高溫陶瓷密封膠固定，固體氧化物電解質與電極側保護鋼套間預留有鉛鉍流動的縫隙。
3.根據權利要求1所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，所述參比電極(7)采用的材料為lscf，呈粉末狀，粒徑為5～10μm，純度為99.9％。
4.根據權利要求1～3之一所述的一種用于液態鉛鉍循環回路的回路式氧濃度傳感器，其特征在于，所述直通卡套(6)與不銹鋼反應釜或者測試管道進行密封，液態鉛鉍合金與固體氧化物電解質、參比電極、負電極引線、正電極引線、電壓信號采集端...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王升飛，耿騰駿，盛振華，劉芳，呂海財，郭聞韜，
申請(專利權)人：華北電力大學，
類型：發明
國別省市：
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