液态铅铋合金中固态氧控实验设计与研究

摘要

加速器驱动次临界系统(ADS)被认为是能够有效嬗变核废料的途径之一。液态铅铋合金(LBE)是ADS系统中加速器散裂靶和次临界堆冷却剂的首选材料，但与结构材料的相容性严重限制了LBE的应用。研究表明一定浓度的溶解氧可以抑制LBE对结构材料的腐蚀，但前提是实现对液态LBE中氧浓度的精确控制。因此，液态LBE中的氧控技术成为研究热点之一。基于这一研究背景，本文工作开展了利用固态氧化铅(PbO)颗粒在液态LBE中的溶解和析出实现氧浓度控制（即固态氧控）的研究。
　　氧浓度的精确探测、PbO的制备以及质量交换器的设计是固态氧控技术的关键，本工作在这三方面进行了理论和实验的探索。
　　实验被设计用于测试和校准现有的氧传感器，为用于高温液态LBE氧传感器的自主开发提供了理论和实验基础。
　　开发了微波烧结PbO颗粒技术，并对PbO颗粒进行了相关的机械性能测试。结果表明，利用微波烧结技术制备的PbO颗粒在机械性能方面较传统烧结技术更优异，为固态氧控技术提供了优质的氧源。
　　设计了用于LBE验证固态氧控技术的液态非等温回路和用于固态氧控的旁路质量交换器，并进行了相关的热工、溶解和扩散的理论推导和计算，为固态氧控技术的实现提供了设计上的参考和理论上的依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 加速器驱动次临界系

1．2 铅铋合金特性简介

1．3 液态铅铋合金的氧控技术研究概况

1．3．1 氧浓度控制的必要性

1．3．2 国内外氧浓度控制技术研究进展

1．3．3 小结

1．4 本文主要研究内容和结构

第2章 固态氧控原理

2．1 氧浓度合理范围

2．1．1 氧浓度上限

2．1．2 氧浓度下限

2．1．3 氧浓度范围选取

2．2 固态氧浓度控制技术原理

2．3 本章小结

第3章 研究基础

3．1 氧传感器选择及准确性验证

3．1．1 氧传感器原理

3．1．2 参比电极选择

3．1．3 信号输出

3．1．4 氧传感器准确性验证

3．2 PbO制备及性能测试

3．2．1 PbO颗粒制备

3．2．2 PbO颗粒性能测试

3．3 本章小结

第4章 固态氧控实验设计及控制参数

4．1 液态LBE回路实验方案

4．2 旁路质量交换器设计方案

4．3 控制参数计算

4．3．1 热工计算

4．3．2 PbO溶解与氧浓度计算

4．4 本章小结

第5章 总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢