液态铅铋系统氧传感器初步研制性能测试.pdf

University ofScience and Technology ofChina Adissertation forMaster’Sdeg ree Preliminary Design and performance test on theoxygen sensor forliquid lead·-bismuth system Author’SName: Gaiying Wang speciality: Nuclear Energy Science andEngineering Supervisor: Associate Bai Finished time: June 2眦,20 12 中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名:—嵫签字日期: 加l≥、6.}} 中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。一公开口保密(——年) 作者签名: 五圣塾蒸签字日期: 趁!至:』!!! 导师签名: 签字日期: 摘要摘要液态铅铋合金( Eutectic,LBE)因其优良的中子学性能、抗辐照性能、传热和安全特性,是加速器驱动次临界反应堆以及快中子反应堆的主要冷却剂候选材料。但与铅铋合金相关的一些关键科学问题还有待解决,如铅铋合金与材料相容性、铅铋合金成分控制与纯化技术、氧浓度测量与控制系统的研制等问题,其中氧浓度是影nI甸LBE对结构材料腐蚀的关键因素之一,氧浓度过高将导致结构材料的氧化腐蚀,氧浓度过低又不足以在结构材料表面形成保护性氧化膜而会发生结构材料组分元素的溶解等腐蚀。因此,需要将氧浓度严格控制在一定范围内,以有效降低LBE对结构材料的腐蚀,延长结构材料的使用寿命。液态铅铋系统氧传感器是实现LBE中氧浓度精确测量的重要部件,该仪器因有精确度高、耐高温、抗腐蚀、密封性好、使用寿命长等一系列需求和技术难题,目前国内尚无成功开发液态铅铋系统氧传感器的经验,且国际上尚无商业化的产品,需自主研发。本文基于国际上现有的氧传感器结构特点,自主研制了一种铋/三氧化二铋(Bi/Bi203)型氧传感器,初步开展了氧饱并I]LBE中的氧浓度测量实验,对不同温度下,氧传感器在LBE中的灵敏性、准确度等性能进行了分析测试。实验结果显示,℃的氧饱和ILBE中,氧传感器的电压信号(E)随温度(T)变化的实验曲线与理论曲线变化趋势相吻合;相对于300。C<T<350。C 温度范围,氧传感器在350℃<T<400。C范围内的测量精确性更好,仪器本身的系统误差约为17mV。上述研究结果将为液态铅铋氧浓度控制系统的研制及铅铋合金与结构材料相容性实验等关键技术的研究提供实验条件和重要参考,并为铅铋冷却反应堆技术方案的优化和工程应用提供必要的技术支持。关键词;铅铋合金氧传感器氧浓度电压信号木本论文工作得到中国科学院战略性先导科技专项“ADS嬗变系统”项目(XDA03040000),中国科学院知识创新工程重要方向项目“加速器驱动次临界系统(ADS)前期研究”(-N37)等项目的支持。 Abstract ABSTRACT Liquid Lead Bismuth Eutectic(LBE)has been chosen as the main candidate coolant material of fast neutron reactors and the Accelerator Driven Subcritical reactors due toitsgood properties ofneutrons,excellent anti—radiationproperties,heat transfer performance and security ,some key scientific issues associated with lead-bismuth alloy have yet toberesolved,such patibility of LBE with str