高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置制造方法及图纸

本申请公开了一种高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，包括：真空炉，其内为一腔体，所述真空炉包括炉体，所述炉体的顶部开设有开口，所述炉体的炉壁上开设有入射窗口、透射窗口和荧光窗口，其中所述入射窗口与透射窗口同轴共线设置，所述荧光窗口的轴线与所述入射窗口的轴线位于同一水平面；设于所述真空炉的腔体内熔盐池和加热装置；设于所述真空炉的开口处的挡板；三电极系统，用于对所述熔盐池内的体系提供电化学反应，三个所述电极通过导线连接电化学工作站。采用本发明专利技术的装置不仅能够实现高温下的电化学反应，而且能够用荧光探测模式检测电化学过程中物质的变化。

【技术实现步骤摘要】
高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置
本专利技术涉及一种高温原位同步辐射研究装置，尤其涉及一种高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置。
技术介绍
为了实现核能的可持续发展，我国正在开发新一代核能系统，而新一代核能系统所产生的乏燃料比放射性更强、释热率更高、裂片元素含量增多，需要积极开发干法后处理技术。干法后处理，一般是指在非水介质中，将锕系元素(An)与其他裂片元素进行分离的过程。目前最有前途的干法后处理技术是基于熔盐电解的熔盐电精炼流程。在电精炼过程中，乏燃料元素在熔盐中的化学种态非常重要，会直接影响其还原电位、与其它元素的分离效果、回收率等。但是由于An的放射性、高温熔盐的腐蚀性、高温操作的复杂性等，对于这个问题的研究极具挑战。第三代同步辐射光源可提供高品质的X射线，为熔盐中的研究提供很好的实验手段，例如扩展的X射线精细结构吸收谱(ExtendedX-rayAbsorptionFineStructure，简称：EXAFS)研究吸收熔盐中原子周围的近邻结构，得到原子间距、配位数、原子均方位移等参量。也可以对不同种类原子分别进行测量，给出指定元素原子的近邻结构，区分近邻原子的种类。利用强X射线源还可研究含量很少的原子的近邻结构状况，而且无论对于有序物质或无序物质均可进行研究。其数据收集时间也较短。这样，EXAFS就能用于解决其他方法难以或不能解决的高温电化学过程中物质结构的问题。中国专利技术专利公开说明书CN102590253A公开了一种高温熔盐同步辐射原位研究装置，包括一熔盐池，一加热装置，一真空炉，真空炉的炉壁开设有入射窗口、透射窗口和荧光窗口。该设计的优点在于能够实现对熔盐池均匀而准确的加热，荧光窗口的设计使其具有荧光探测模式，能够对待测元素重量百分比含量小于10％的试样进行测试。但是该设计并不能应用于熔盐电化学过程中原位EXAFS测量，因为其设置的样品池与外界没有联系，只能获得静态的物质结构的信息；没有涉及电极体系不能获得电化学过程中的动态物质结构变化。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，该装置不仅能够实现高温下的电化学反应，而且能够用荧光探测模式检测电化学过程中物质的变化。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，包括：真空炉，其内为一腔体，所述真空炉包括炉体，所述炉体的顶部开设有开口，所述炉体的炉壁上开设有入射窗口、透射窗口和荧光窗口，其中所述入射窗口与透射窗口同轴共线设置，所述荧光窗口的轴线与所述入射窗口的轴线位于同一水平面；熔盐池，其设于所述真空炉的腔体内；加热装置，其设于所述真空炉的腔体内，用于对所述熔盐池进行加热，所述加热装置上设有入射孔、透射孔和荧光孔，所述入射孔与所述入射窗口对应设置，所述透射孔与所述透射窗口对应设置，所述荧光孔与所述荧光窗口对应设置；挡板，其设于所述真空炉的开口处，用于对所述熔盐池引入电极，所述挡板上设有通孔；三电极系统，用于对所述熔盐池内的体系提供电化学反应，其包括三个电极，所述电极分别穿过挡板上对应的通孔，伸入所述熔盐池内；三个所述电极通过导线连接电化学工作站。本专利技术的装置由于使用了三电极系统，可以应用于熔盐电化学过程中原位EXAFS测量，能够获得熔盐电化学过程中的动态物质结构变化。优选地，还包括顶盖，所述顶盖设于所述挡板的顶部，用于对所述电极进行密封并引入导线，所述顶盖设有导线接口和出气口，所述导线接口用于输出导线，所述出气口能够提供一个气体通路，使真空炉内腔处于流动的惰性气体保护中。优选地，所述熔盐池的材质为热解石墨；和/或所述挡板的材质为氮化硼。优选地，所述电极的材质为金属或玻碳。优选地，所述加热装置包括加热基座、热电偶和加热电阻丝，所述加热基座内设有热电偶和加热电阻丝；所述加热基座沿其轴向方向开设有通孔，用以放置熔盐池；所述加热基座上设有入射孔、透射孔、荧光孔；所述加热基座的底面设有热绝缘底座，所述热绝缘底座上设有凹槽，所述凹槽用于固定所述熔盐池。优选地，所述凹槽的材质为氮化硼。优选地，所述加热基座与所述真空炉的炉壁之间设有空隙。优选地，所述入射孔、透射孔和荧光孔为直径1-2.5cm的圆孔；所述熔盐池为半圆柱体，其横截面半圆直径不小于1cm，熔盐池厚度为0.5-2.5mm。优选地，还包括：惰性气体供气装置，用于给样品提供惰性气氛保护，使样品以及熔盐池不受氧气水分的影响，其通过设于真空炉上的进气口与所述真空炉连接，所述惰性气体包括高纯氮气、氩气或者氦气；抽气装置，其通过设于真空炉上的抽气口与所述真空炉连接；温控装置，其与所述加热装置连接，所述温控装置用于控制真空炉内的温度，采用闭环控制方式控制加热装置对熔盐池进行加热，将温度控制在室温至800℃的工作温度内。优选地，还包括：冷却介质循环系统，所述炉体的炉壁内设有若干水冷循环腔，所述冷却介质循环系统通过设于炉体上的至少一个冷却介质进口和至少一个冷却介质出口与各个水冷循环腔导通连接，形成冷却介质回路，用于保证真空炉的外壳和、荧光窗口、入射窗口和透射窗口处于安全的工作温度下。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用本专利技术的装置进行测试时，试样放置在熔盐池池中，熔盐池放置在真空炉中，并且通过加热装置对其进行加热。熔盐变成液体状态后，通过挡板上的三电极系统对体系施加电化学信号。入射X光通过试样后从透射孔、透射窗口穿出，荧光信号依次通过荧光孔、荧光窗口穿出，外接荧光探测器收集荧光信号以对其进行后续分析。该装置不仅能够实现高温下的电化学反应，而且能够用荧光探测模式检测电化学过程中物质的变化。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术实施例提供的高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置的结构示意图；图2是本专利技术所述的高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置在一种实施方式中真空炉及顶盖的剖视图；图3是本专利技术所述的高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置在一种实施方式中电极及熔盐池立体结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置在一种实施方式中各实验装置的连接结构示意图。图中：1-真空炉，2-底盘，3-挡板，4-电极，5-入射窗口，6-透射窗口，7-荧光窗口，8-冷却介质进口，9-冷却介质出口，10-冷却介质循环腔，11-抽气口，12-进气口，13-温控装置接口，14-顶盖，15-出气口，16-导线，17-加热基座，18-熔盐池，19-热绝缘底座，20-凹槽，21-惰性气体供气装置，22-冷却介质循环系统，23-抽气装置，24-温控装置，25-电化学工作站，26-炉体，27-三电极系统。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。请参考图1至图3，一种高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，包括：真空炉1，其内为一腔体，真空炉1包括炉体26，炉体26的顶部开设有开口，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，其特征在于，包括：真空炉，其内为一腔体，所述真空炉包括炉体，所述炉体的顶部开设有开口，所述炉体的炉壁上开设有入射窗口、透射窗口和荧光窗口，其中所述入射窗口与透射窗口同轴共线设置，所述荧光窗口的轴线与所述入射窗口的轴线位于同一水平面；熔盐池，其设于所述真空炉的腔体内；加热装置，其设于所述真空炉的腔体内，用于对所述熔盐池进行加热，所述加热装置上设有入射孔、透射孔和荧光孔，所述入射孔与所述入射窗口对应设置，所述透射孔与所述透射窗口对应设置，所述荧光孔与所述荧光窗口对应设置；挡板，其设于所述真空炉的开口处，用于对所述熔盐池引入电极，所述挡板上设有通孔；三电极系统，用于对所述熔盐池内的体系提供电化学反应，其包括三个电极，所述电极分别穿过挡板上对应的通孔，伸入所述熔盐池内；三个所述电极通过导线连接电化学工作站。

【技术特征摘要】
1.一种高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，其特征在于，包括：真空炉，其内为一腔体，所述真空炉包括炉体，所述炉体的顶部开设有开口，所述炉体的炉壁上开设有入射窗口、透射窗口和荧光窗口，其中所述入射窗口与透射窗口同轴共线设置，所述荧光窗口的轴线与所述入射窗口的轴线位于同一水平面；熔盐池，其设于所述真空炉的腔体内；加热装置，其设于所述真空炉的腔体内，用于对所述熔盐池进行加热，所述加热装置上设有入射孔、透射孔和荧光孔，所述入射孔与所述入射窗口对应设置，所述透射孔与所述透射窗口对应设置，所述荧光孔与所述荧光窗口对应设置；挡板，其设于所述真空炉的开口处，用于对所述熔盐池引入电极，所述挡板上设有通孔；三电极系统，用于对所述熔盐池内的体系提供电化学反应，其包括三个电极，所述电极分别穿过挡板上对应的通孔，伸入所述熔盐池内；三个所述电极通过导线连接电化学工作站。2.如权利要求1所述的高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，其特征在于：还包括顶盖，所述顶盖设于所述挡板的顶部，用于对所述电极进行密封并引入导线，所述顶盖设有导线接口和出气口，所述导线接口用于输出导线，所述出气口能够提供一个气体通路，使真空炉内腔处于流动的惰性气体保护中。3.如权利要求1所述的高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，其特征在于：所述熔盐池的材质为热解石墨；和/或所述挡板的材质为氮化硼。4.如权利要求1所述的高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，其特征在于：所述电极的材质为金属或玻碳。5.如权利要求1所述的高温熔盐电化学原位同步辐射研究装置，其特征在于：所述加热装置包括加热基座、热电偶和加热电阻丝，所述加热基座内设有热电偶和加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：石伟群，刘雅兰，郑黎荣，袁立永，姚本林，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11