一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法技术

本发明专利技术涉及一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法。方法包括以下步骤：(1)制备金属容器；(2)准备样品；(3)所述金属容器检漏；(4)辐照所述样品；(5)气体测试。本发明专利技术提供的方法能获得屏障材料在射线作用下气体数据，并根据获得的数据推导反应规程以及演化规律。

【技术实现步骤摘要】
一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法
本专利技术属于放射性废物处理处置
，具体涉及一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法。
技术介绍
在放射性废物的处理处置中，废物体自身核素衰变将产生射线。例如，高水平放射性废物(HLW)的深地质处置中，从废物体放入金属包装容器后，该容器就将处于射线照射中。已有研究表明，辐照作用会加速金属包装材料腐蚀，也就是说辐照作用将加速气体的消耗和产生，同时辐照作用还可能引起缓冲材料中某些成分的分解。这些气体的产生和消耗一方面会影响近场氧化还原环境，进而会影响核素迁移等过程；另一方面如果近场中聚集大量的气体(尤其是H2)，这将严重影响整个处置库的安全性。因此需要对辐射作用下工程屏障材料中气体的演化规律开展相关的研究，建立适用于近场辐射环境下气体的测试方法，推导气体反应的过程和规律。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法，能获得屏障材料在射线作用下气体数据，并根据获得的数据推导反应规程以及演化规律。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法，包括以下步骤：(1)制备金属容器；(2)准备样品；(3)所述金属容器检漏；(4)辐照所述样品；(5)气体测试。进一步的，所述步骤(1)具体包括：1)制备金属空心圆柱体；2)制备法兰，第一法兰和第二法兰配套，其直径大于金属空心圆柱体，在其边沿按预设间距套取有安装螺栓的孔；第一法兰中心设置与金属空心圆柱体内径大小一致的圆孔，在与第二法兰对接面靠近边沿处加工有凹槽；第二法兰中心焊接阀门，在与第一法兰凹槽对应的位置加工有刀口；3)组装。进一步的，所述步骤(2)具体包括：按预设先调节膨润土的含水率；再按预设比例将所述样品与所述膨润土混合；将所述混合物装入所述金属容器中并将所述金属容器密封。进一步的，预设膨润土的含水为17％。进一步的，金属粉体/湿土质量比20/80。进一步的，步骤(3)具体包括：按照QJ3253-2005《气泡检漏试验方法》对所述金属容器进行检漏。进一步的，所述步骤(4)中具体包括：若所述金属容器密封良好，则将容器放入钴源房进行γ射线辐照。进一步的，进行γ辐照时辐照的累积剂量分别为0MGy、1MGy、2MGy和3MGy。进一步的，所述步骤(5)具体包括：记录辐照结束时气体测试结果；记录辐照结束放置预设时间后的测试结果。进一步的，预设时间为100天。本专利技术的效果在于，采用本专利技术所述的方法有以下优点：1)本方法可以测得γ辐照作用下，近场工程屏障材料(缓冲材料和金属包装材料)中气体数据，并根据测试数据获得演化规律；2)本方法可以测得γ辐照作用下，金属腐蚀产生和消耗的气体情况，进而可推断出腐蚀反应的过程机理；3)通过使用高分辨的质谱仪，可以进行极低H2产生量下的测量，从而可为辐照作用下金属腐蚀速率的计算提供参考；4)该方法简单，可快速测试，便于批量样品测试。附图说明图1是本专利技术所述方法一实施例的流程示意图；图2是本专利技术提供的金属容器一实施例的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例的技术方案作进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。如图1所示，图1是本专利技术所述方法一实施例的流程示意图，所述方法包括以下步骤：步骤101：制备金属容器。图2是本专利技术提供的金属容器一实施例的结构示意图。金属容器200包括：金属空心圆柱体201、第一法兰202和第二法兰203。先制备金属空心圆柱体201。具体的，选取预设厚度的金属材料按照预设的直径和高度卷成空心圆柱体，焊接连接处和桶底制成金属空心圆柱体201。再制备法兰。金属容器200包括配套的第一法兰202和第二法兰203。具体的，选取预设厚度的金属材料加工第一法兰202和第二法兰203，其直径都大于金属空心圆柱体201。在第一法兰202和第二法兰203的边沿套取安装螺栓的孔。在第一法兰202的中心加工出与金属空心圆柱体201内径大小一致的圆孔，并在与第二法兰203对接面靠近边沿处加工凹槽，用于放置铜垫片。在第二法兰203的中心加工出一个安装孔，用于阀门204的安装，并在与第一法兰202凹槽对应的位置加工刀口。将第一法兰202与金属空心圆柱体201焊接在一起，并将阀门204焊接到第二法兰203上。进一步的，为了更方便的移动金属容器200，金属容器200还包括一对吊耳205。吊耳205焊接在第二法兰203上，且对称分布在阀门204两侧。最后将上述部件进行组装，从而获得金属容器200。步骤102：准备样品。先按预设先调节膨润土的含水率，再按预设比例将所述样品与所述膨润土混合，最后将所述混合物装入所述金属容器中并将所述金属容器密封。在一个具体的实施例中，将膨润土的含水率调节至17％，然后掺入金属粉体(金属粉体/湿土质量比20/80)并混合均匀后，装入金属容器中。步骤103：金属容器检漏。必须对放入样品并组装后的容器进行密封性检查，确保容器的密封性良好。检查方法按照QJ3253-2005《气泡检漏试验方法》进行检漏，检漏过程中无规律性气泡产生时，视为组装合格容器，可开展后续试验。步骤104：辐照样品。确定放入样品的容器密封良好后，将容器放入钴源房进行γ射线辐照，辐照的累积剂量根据实际需要确定。在一个具体的实施例中，确保容器密封性良好后，进行γ辐照，辐照的累积剂量分别为0MGy、1MGy、2MGy和3MGy。步骤105：气体测试。气体测试具体为记录辐照结束时气体测试结果以及记录辐照结束放置预设时间后的测试结果。在一个具体的实施例中，记录辐照结束时气体测试结果以及记录辐照结束放置100天后的测试结果。从辐照结束测试结果来看，辐照作用加速了H2的产生，且随着累积剂量的增加有增加的趋势；同时辐照作用也加速了O2的消耗，在累积辐照剂量达到1MGy及以上时，已经消耗了绝大部分的O2，而此时空气中的H2O含量与参考样基本相当，也即H2O还未参与反应。从辐照结束放置100天后的数据可以看出，当放置100天后，三种累积辐照剂量下的样品中主要是产生了大量的H2，此时H2O也已绝大部分被消耗了。结合两个表的数据来看，金属腐蚀反应的过程大致为首先与空气中的O2反应，并产生H2，当O2反应完全后，开始与H2O发生反应，并进一步产生H2。辐照结束测试结果如下表所示：辐照结束放置100天后测试结果如下表所示：区别于现有技术特征，本专利技术提供的一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法，通过模拟高水平放射性废物地质处置中废物体核素衰变的环境能获得屏障材料在射线作用下气体数据，并根据获得的数据推导反应规程以及演化规律。本领域技术人员应该明白，本专利技术所述的方法和系统并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本专利技术的目的，并非用于限制本专利技术。本领域技术人员根据本专利技术的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本专利技术的技术创新范围，本专利技术的保护范围由权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制备金属容器；(2)准备样品；(3)所述金属容器检漏；(4)辐照所述样品；(5)气体测试。

【技术特征摘要】
1.一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制备金属容器；(2)准备样品；(3)所述金属容器检漏；(4)辐照所述样品；(5)气体测试。2.根据权利要求1所述一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：1)制备金属空心圆柱体；2)制备法兰，第一法兰和第二法兰配套，其直径大于金属空心圆柱体，在其边沿按预设间距套取有安装螺栓的孔；第一法兰中心设置与金属空心圆柱体内径大小一致的圆孔，在与第二法兰对接面靠近边沿处加工有凹槽；第二法兰中心焊接阀门，在与第一法兰凹槽对应的位置加工有刀口；3)组装。3.根据权利要求1所述一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：按预设先调节膨润土的含水率；再按预设比例将所述样品与所述膨润土混合；将所述混合物装入所述金属容器中并将所述金属容器密封。4.根据权利要求3所述一种工程屏障材料在辐照作用下气体的测试方法，其特征在于，预设膨润...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，叶盾毅，杨仲田，梁栋，李洪辉，贾梅兰，赵帅维，毛亮，刘建琴，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14