[发明专利]一种模拟核废液存储罐气液界面腐蚀的测试装置及方法

说明书

本发明提出了一种模拟核废液存储罐气液界面腐蚀的测试装置及方法。本发明包括密封装置，密封装置的内部具有腔体，密封装置的顶部设有密封盖；腔体内设有气体发生器，密封盖上在气体发生器的正上方设有输液管；气体发生器的一侧设有电解池，电解池内设有核废液模拟液，密封盖上在电解池的上方设有参比电极、工作电极、对电极和测量探头；本发明还给出了在上述测试装置上模拟核废液存储罐气液界面腐蚀的测试方法。本发明真实模拟了气液交界处核废液对存储罐内壁的腐蚀特性，通过改变密封装置内部气氛中的气相组分浓度，探索了该区域的腐蚀规律与腐蚀机制，气相组分浓度控制精确，测试装置简单，成本低，操作简单，实验效率高，具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及电化学腐蚀的技术领域，特别是指一种模拟核废液存储罐气液界面腐蚀的测试装置及方法。

背景技术

核电站的运行、维护和退役过程中均会产生大量的放射性废水，即核废液，加上历史上核武器所带来的核废液，这些核废液放射性，危害很大，不能直接排放，目前需要通过存储罐进行临时性存放。核废液分为中低放核废液和高放射性核废液，高放射性核废液是指辐射浓度大于3.7×10¹⁰Bq/L的废液，此类放射性核废液不能安全释放入环境，只能在严格管理条件下加以贮存处理。高放射性核废液往往呈碱性，在存储过程中其对存储罐内壁可能造成的局部腐蚀是不容忽视的。

在核废液存储罐的气液界面发生的腐蚀是气、液、固三相共同作用的结果，该区域的腐蚀具有特殊性；气液之间的相互作用会造成局部溶液性质的变化，并且可能随深度变化呈现一定的浓度梯度，因此固相(即存储罐)的腐蚀表现出与常规液相或气相中的腐蚀不同的特征。气相与液相交界处的腐蚀主要包括水线腐蚀(waterline corrosion)和气液界面腐蚀(liquid-air interface corrosion，即LAI corrosion)两类，水线腐蚀发生时，由于氧气浓度在界面处最大，因此界面处往往成为阴极，而腐蚀发生的部位作为阳极，出现在界面以下；由于其需要阴极和阳极反应同时在材料表面发生，因此水线腐蚀仅在开路(自然浸泡)条件下出现。气液界面腐蚀则与水线腐蚀不同，机理也更为复杂，一般出现在交界面处而非以下，在开路和阳极极化条件下均可发生，气液界面腐蚀属于局部腐蚀，危险性较大，一旦发现往往已对材料造成不可逆转的破坏，其研究具有重要的意义。受限于目前的测试手段和测试技术，核废液气液交界处的腐蚀难以精准测试，相应的化学变化无法进行探测。

发明内容

本发明提出一种模拟核废液存储罐气液界面腐蚀的测试装置及方法，模拟了核废液存储罐内壁的腐蚀情形，解决了现有技术中的电化学腐蚀测试方法无法模拟核废液存储罐内壁的腐蚀而无法得到其腐蚀机理的直接证据的问题。

本发明的一种模拟核废液存储罐气液界面腐蚀的测试装置，其技术方案是这样实现的：包括一密封装置，所述密封装置的内部具有腔体，所述密封装置的顶部设有对所述腔体进行密封的密封盖；所述腔体内设有气体发生器，所述气体发生器内盛装有固体反应物，所述密封盖上在所述气体发生器的正上方设有输液管，所述输液管可向所述气体发生器内输送能够与固体反应物发生化学反应产生二氧化碳/氧气的液体反应物，所述输液管与外界空气不联通；所述气体发生器的一侧设有电解池，所述电解池内盛装有核废液模拟液，所述核废液模拟液包括以下摩尔浓度的组分：氯化镁0.05-0.08mol/L、硝酸钠2.50-3.00mol/L、亚硝酸钠0.18-0.22mol/L、氢氧化钠0.08-0.12mol/L，所述密封盖上在所述电解池的上方设有参比电极、工作电极、对电极和测量探头。