[发明专利]一种用于毛细管方法的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及到核素迁移研究领域，具体涉及到一种用于毛细管方法的实验装置。 

背景技术

核素迁移研究主要类型分为实验室研究和现场研究。而实验室研究主要是利用不同的扩散装置模拟高放废物地质处置条件下核素的迁移行为，从而取得表观扩散系数、有效扩散系数等一系列数据。毛细管扩散法是近几年开发的一种新型实验方法，具体讲就是将扩散介质(膨润土、蒙脱石或者岩粉等)以一定的压实密度填充进毛细管，并将一端密封；将填充好的毛细管放入含有放射性核素的源液中，使核素沿着毛细管开口一端向内扩散。这种方法的占地小，实验周期短，放射性源液用量少，并且可以很方便的控制温度，因此近些年发展较为迅速。 

在核素迁移研究中，一类重要的研究对象就是粘土，但是此类矿物都有着较强的水涨性，即经液体饱和后，会吸水使得体积发生一定的膨胀。因此，如果研究核素是诸如膨润土、蒙脱石类的粘土类矿物会有一个重大的缺点，即填入毛细管的粘土在遇水饱和后，会从未封口端冒出。粘土水涨性的特点决定了，无论在毛细管内最初装填的密度多大，在遇水饱和，毛细管内保留的粘土量都是相同的。而这种较低的填充密度和高放废物地质处置条件相去甚远。 

发明内容

本发明的目的在于克服以毛细管法研究粘士类矿物时介质水涨性对于实验的影响，设计了一种可以实现高填充密度的用于毛细管扩散的实验装置。 

本发明提出的实验装置，包括两旋盖、两滤膜压片、两滤膜、四定位销和中间套管。所述中间套管为一圆柱体，沿轴线方向有三个通孔为毛细管放置孔，两端另各有两个定位孔，两端外侧为螺纹结构；所述滤膜压片上有两个定位孔和三个扩散孔，在定位销的作用下能够保证三个扩散孔与中间套管上的三个毛细管放置孔分别同心，同时其特点为该三个扩散孔直径大于毛细管内径而小于毛细管外径；所述旋盖中心为通孔能够让开滤膜压片上的扩散孔。所述实验装置工作原理为将填充满粘土的毛细管放置在中间套管中，然后将滤膜放置在滤膜压片和中间套管中间，并在定位销作用下使得滤膜压片上的三个扩散孔与中间套管上的毛细管放置孔分别同心，两端滤膜压片在旋盖拧紧作用下将滤膜压紧在中间套管两端，使得毛细管与滤膜紧密接触，同时滤膜压片能够顶住毛细管防止其窜动，从而保证毛细管固定在里面和扩散时阻滞粘土溶胀冒出。 

本发明由于采用了上述技术方案，因此具有以下优点：1，采用316不锈钢(仅作为实例，并不限于此材料)，这种材质其化学稳定性好，实验时无杂质溶出，可以有效避免对于实验结果的影响；2，采用尼龙滤膜(仅作为实例，并不限于此材料)，其耐腐蚀性与机械强度较好，可以在实验周期能有效阻滞粘土从毛细管内涨出但可以使得扩散物质较易进入管内。3，采用模块化设计，中间套管可以设计为不同长度， 以适应不同实验条件下所需的毛细管长度，滤膜压片、旋盖都是通用设计，此时无需更换。4，中间套管采取三孔设计，即一次实验可以得到三只毛细管的平行实验数据。5，本发明通过1个月的运行，发现可以有效阻滞粘土类矿物的溶胀冒出，将毛细管内介质维持在所需的较高压实密度，工作状态稳定，完全实现了设计目标。综上所述，本发明的应用有望拓展核素迁移研究的实验条件，为评估放射性核素在高填充密度的粘土类介质中的扩散提供可靠的实验平台，具有良好的应用通过前景。 

附图说明

图1是毛细管扩散装置零件分解图 

图2是毛细管扩散装置三视图 

具体实施方法

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。 

如图1、2所示，本发明提出的实验装置，包括两旋盖1、两滤膜压片3、两滤膜4、四定位销2和中间套管5。中间套管5为一圆柱体，沿轴线方向有三个通孔为毛细管放置孔，两端另各有两个定位孔，两端外侧为螺纹结构；滤膜压片3上有两个定位孔和三个扩散孔，在定位销2的作用下能够保证三个扩散孔与中间套管上的三个毛细管放置孔分别同心，同时其特点为该三个扩散孔直径大于毛细管内径而小于毛细管外径；所述旋盖1的中心为通孔能够让开滤膜压片上的扩散孔。 

上述实施例中，通过更换不同长度的中间套管5，毛细管长度兼容性为：最短25毫米，最长50毫米。 

上述实施例中，中间套管5中放置的毛细管外径兼容性为：最小1.59毫米，最大外径3.18毫米。 

本发明使用时，其应用操作流程如下： 

将填充满粘土的毛细管放置在中间套管5中，然后将滤膜4放置在滤膜压片3和中间套管5中间，并在定位销2作用下使得滤膜压片3上的三个扩散孔与中间套管5上的毛细管放置孔分别同心，两端滤膜压片3在旋盖1拧紧作用下将滤膜4压紧在中间套管5两端，使得毛细管与滤膜4紧密接触，同时滤膜压片3能够顶住毛细管防止其窜动，从而保证毛细管固定在里面和扩散时阻滞粘土溶胀冒出。