一种高温钠燃烧反应实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于化学反应装置技术领域，涉及一种高温钠燃烧反应实验装置。所述的实验装置包括密封的手套箱、气体接入口、反应容器、钠导入口、加热板、电源、天平、气溶胶收集容器、气溶胶采集容器、气溶胶采集管路、气溶胶采集口、抽气泵、气体收集管路、气体采集口、气体收集袋。本发明专利技术的高温钠燃烧反应实验装置能够更好的用于高温钠燃烧反应的实验研究。

【技术实现步骤摘要】
一种高温钠燃烧反应实验装置
本专利技术属于化学反应装置
，涉及一种高温钠燃烧反应实验装置。
技术介绍
金属钠是钠冷快中子反应堆的冷却剂，在核电领域有重要应用。钠冷快堆中有众多含钠设备长期在高温状态运行，这些设备(尤其是钠回路管道和钠阀门等)包覆有保温棉以保证系统的正常运行。在钠冷快堆发生钠泄漏事故时，设备管道外层保温棉可能会与高温钠发生直接接触，甚至引发保温棉与高温钠的燃烧反应，如何避免这样的燃烧反应对于保证设备管道的正常运行，保障运行维护人员安全等具有重要意义。因此，开展相关条件下高温钠与保温材料等的相容性研究是必要且必须的，通过该研究获得高温钠与保温棉燃烧时的温度参数，观察燃烧的现象，分析燃烧后反应的产物，评估保温材料与高温钠的相容性能。金属钠在大气中的燃烧反应具有如下特殊的性质及现象：(1)暴露于大气中的金属钠迅速发生化学反应，表面失去金属光泽，极易吸氧、吸水；(2)150℃-250℃的钠在大气中可发生直接燃烧，同时产生大量气溶胶，气溶胶会迅速向周围环境扩散，并充满空间；(3)钠燃烧的温度可达到600℃-800℃，同时释放大量热量。开展金属钠燃烧反应相关实验研究的时候，因钠具有极强的化学活泼性，在大气中与其它物质发生反应而燃烧时温度较高，燃烧过程激烈，并产生大量对人体有害的气体及气溶胶，因此需要采用特殊的密闭实验装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高温钠燃烧反应实验装置，以能够更好的用于高温钠燃烧反应的实验研究。为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，所述的实验装置包括密封的手套箱、气体接入口、反应容器、钠导入口、加热板、电源、天平、气溶胶收集容器、气溶胶采集容器、气溶胶采集管路、气溶胶采集口、抽气泵、气体收集管路、气体采集口、气体收集袋，所述的反应容器、加热板、天平、气溶胶收集容器、气溶胶采集容器设置在所述的手套箱内；通过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的气体接入口向所述的反应容器内通入含氧气的气体，通过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的钠导入口向所述的反应容器内通入钠，以在所述的反应容器内实现高温钠燃烧反应；所述的加热板在所述的电源供电下实现对所述的反应容器的加热；所述的天平用于称量所述的反应容器中物质的总重量，从而监测钠喷射量；所述的气溶胶收集容器用于钠燃烧反应中所述的手套箱内沉降的气溶胶的收集；所述的气溶胶采集容器用于钠燃烧反应中采集所述的手套箱内漂浮的气溶胶；所述的气溶胶采集管路穿过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的气溶胶采集口，两端分别连接所述的气溶胶采集容器与所述的手套箱外的所述的抽气泵；所述的气体收集管路穿过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的气体采集口，两端分别连接所述的手套箱内气体空间与所述的手套箱外的所述的抽气泵；所述的抽气泵用于在钠燃烧反应中通过抽气将所述的手套箱内的气溶胶定量收集到所述的气溶胶采集容器，或用于将所述的手套箱内气体通过所述的气体收集管路抽气给所述的手套箱外的所述的气体收集袋。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，其中所述的天平为电子天平。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，其中所述的含氧气的气体为空气或氧气与惰性气体的混合气体。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，其中所述的实验装置还包括钠喷射罐、钠喷射管，设置在所述的手套箱外的所述的钠喷射罐中储存的钠通过穿过所述的钠导入口的所述的钠喷射管通入所述的反应容器中。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，其中所述的实验装置还包括热电偶，用于测量所述的钠喷射罐中钠的温度。在一种更加优选的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，其中所述的实验装置还包括温控加热器，用于控温加热所述的钠喷射罐中的钠至目标温度。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，其中所述的实验装置还包括红外热像仪、红外观察窗，所述的红外热像仪位于所述的红外观察窗的外侧，用于对钠燃烧反应的燃烧温度进行监测；所述的红外观察窗设置在所述的手套箱的外壁上，用于为所述的红外热像仪提供观察窗口。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，其中所述的实验装置还包括设置在所述的手套箱的外壁上的视觉观察窗，用于为所述的手套箱内的常规操作及视觉观察提供观察窗口。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，其中所述的实验装置还包括压力表，用于实时监测所述的手套箱内的压力。在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种高温钠燃烧反应实验装置，其中所述的实验装置的所有接口均采取焊接或螺纹连接的密封措施。本专利技术的有益效果在于，本专利技术的高温钠燃烧反应实验装置能够更好的用于高温钠燃烧反应的实验研究。本专利技术的实验装置可用于开展高温钠在大气等环境中与高温棉燃烧的实验，可控制喷射钠的量和温度，可控制燃烧环境内气氛中的氧含量，可监测反应过程中的燃烧温度，可收集反应过程产生的气溶胶等产物，可收集反应后的气溶胶产物，因此可较为容易地实现温度检测、环境氧含量控制、观察燃烧现象、收集反应产物等功能要求。因此，本专利技术的实验装置为开展保温棉与高温钠的相容性研究不可或缺的实验设备，可为保温棉在快堆领域的应用提供可靠数据支持与使用依据。本专利技术的有益效果具体体现在：(1)针对喷射罐钠加热的问题，本专利技术的实验装置配备喷射罐加热丝，热电偶及温控器，实现精确控温加热；(2)针对喷射罐高密封要求，本专利技术的实验装置对所有接口均采取焊接、螺纹连接等密封措施；(3)针对液态金属钠高温下易氧化，燃烧温度高，会产生大量气溶胶等危险性问题，本专利技术的实验装置依托密封性高的手套箱进行实验操作；(4)针对钠喷射量监测的问题，本专利技术的实验装置用手套箱内电子天平实现检测；(5)针对钠及保温棉燃烧时温度监测的问题，本专利技术的实验装置可通过红外热成像仪实现检测；(6)针对保温棉加热保温及定量钠加热燃烧的问题，本专利技术的实验装置可通过手套箱内放置加热板加热实现；(7)针对钠与保温棉燃烧过程中气体供应的问题，本专利技术的实验装置可通过连接手套箱的气路系统实现供给空气或特定比例的氧气等；(8)针对钠与保温棉燃烧过程中气溶胶收集的问题，本专利技术的实验装置可通过抽气泵连通手套箱内气溶胶采集容器实现；(9)针对钠与保温棉燃烧过程中气体收集的问题，本专利技术的实验装置可通过抽气泵连接手套箱气体采集管路实现；(10)针对钠燃烧反应后气溶胶收集的问题，本专利技术的实验装置可通过在手套箱内放置收集容器采集实现。附图说明图1为第一种示例性的本专利技术的高温钠燃烧反应实验装置的组成结构图。图2为第二种示例性的本专利技术的高温钠燃烧反应实验装置的组成结构图。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温钠燃烧反应实验装置，其特征在于：所述的实验装置包括密封的手套箱、气体接入口、反应容器、钠导入口、加热板、电源、天平、气溶胶收集容器、气溶胶采集容器、气溶胶采集管路、气溶胶采集口、抽气泵、气体收集管路、气体采集口、气体收集袋，/n所述的反应容器、加热板、天平、气溶胶收集容器、气溶胶采集容器设置在所述的手套箱内；/n通过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的气体接入口向所述的反应容器内通入含氧气的气体，通过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的钠导入口向所述的反应容器内通入钠，以在所述的反应容器内实现高温钠燃烧反应；/n所述的加热板在所述的电源供电下实现对所述的反应容器的加热；/n所述的天平用于称量所述的反应容器中物质的总重量，从而监测钠喷射量；/n所述的气溶胶收集容器用于钠燃烧反应中所述的手套箱内沉降的气溶胶的收集；/n所述的气溶胶采集容器用于钠燃烧反应中采集所述的手套箱内漂浮的气溶胶；/n所述的气溶胶采集管路穿过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的气溶胶采集口，两端分别连接所述的气溶胶采集容器与所述的手套箱外的所述的抽气泵；/n所述的气体收集管路穿过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的气体采集口，两端分别连接所述的手套箱内气体空间与所述的手套箱外的所述的抽气泵；/n所述的抽气泵用于在钠燃烧反应中通过抽气将所述的手套箱内的气溶胶定量收集到所述的气溶胶采集容器，或用于将所述的手套箱内气体通过所述的气体收集管路抽气给所述的手套箱外的所述的气体收集袋。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高温钠燃烧反应实验装置，其特征在于：所述的实验装置包括密封的手套箱、气体接入口、反应容器、钠导入口、加热板、电源、天平、气溶胶收集容器、气溶胶采集容器、气溶胶采集管路、气溶胶采集口、抽气泵、气体收集管路、气体采集口、气体收集袋，
所述的反应容器、加热板、天平、气溶胶收集容器、气溶胶采集容器设置在所述的手套箱内；
通过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的气体接入口向所述的反应容器内通入含氧气的气体，通过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的钠导入口向所述的反应容器内通入钠，以在所述的反应容器内实现高温钠燃烧反应；
所述的加热板在所述的电源供电下实现对所述的反应容器的加热；
所述的天平用于称量所述的反应容器中物质的总重量，从而监测钠喷射量；
所述的气溶胶收集容器用于钠燃烧反应中所述的手套箱内沉降的气溶胶的收集；
所述的气溶胶采集容器用于钠燃烧反应中采集所述的手套箱内漂浮的气溶胶；
所述的气溶胶采集管路穿过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的气溶胶采集口，两端分别连接所述的气溶胶采集容器与所述的手套箱外的所述的抽气泵；
所述的气体收集管路穿过在所述的手套箱的外壁上开有的所述的气体采集口，两端分别连接所述的手套箱内气体空间与所述的手套箱外的所述的抽气泵；
所述的抽气泵用于在钠燃烧反应中通过抽气将所述的手套箱内的气溶胶定量收集到所述的气溶胶采集容器，或用于将所述的手套箱内气体通过所述的气体收集管路抽气给所述的手套箱外的所述的气体收集袋。


2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金权，龙斌，阮章顺，秦博，付晓刚，马浩然，陶柳，王树兴，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11