科创中国
一种液态金属冷却剂中溶解氧控制系统
成果类型：: 实用新型专利
发布时间: 2023-01-09 11:08:57
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 博士科技 | 2023-01-09 11:08:57
本实用新型提供一种液态金属冷却剂中溶解氧控制系统，包括：盛有液态金属冷却剂的容器，安装在所述容器上用于给所述液态金属冷却剂注氧的注氧器，与所述注氧器通信连接用于控制所述注氧器的注氧控制器；安装在所述容器上用于检测液态金属冷却剂中含氧量的氧传感器，安装在所述容器上的工作电极；所述氧传感器与所述注氧控制器通信连接；所述注氧器包括氧化锆陶瓷探头，在所述氧化锆陶瓷探头内设置有用于将氧分子离解成氧离子的催化剂。
通过采用催化剂将空气中的氧分子离解成氧离子，在外加电势作用下将氧离子注入液态金属冷却剂中，由于注入氧离子的通量是由外加电势和注氧器探头的活化面积决定，因此注氧速率能更好地被控制，实现优异的氧控效果。
目前主要的控氧方式有气相氧控和固相氧控。气相氧控的基本原理是利用PID控制方法自动控制通入液态金属中的氧化性气体和还原性气体的流量实现控氧目的。当氧含量较高时，通入还原性气体，当氧含量较低时，通入氧化性气体。氧化性气体可以采用一定比例的Ar+O 2 或Ar+H 2 O等混合气体，混合气比例和液态金属体积等决定了供氧的灵敏度。还原性气体可以采用纯氢或者一定比例的Ar+H 2 等混合气体。该方法已在国内外很多液态金属实验回路和装置中得到成功应用。固态氧控的原理是在主回路的旁路上安装很多氧化铅小球，通过调控流经氧化铅小球区域的铅铋流量和温度，从而控制氧化铅小球的分解速率，达到对主回路中溶解氧含量的自动控制。这种方法在俄罗斯的液态铅铋核反应堆中得到了工程应用。但是，上述两种控氧方式无法对溶解氧进行精细调控。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种液态金属冷却剂中溶解氧控制系统，旨在解决现有技术中对液态金属冷却剂进行控氧时，难以实现溶解氧精细调控的问题。
第一发明人简介：龚星，博士，深圳大学特聘副研究员，深圳市海外高层次人才。2008年和2011年在中南大学获得粉体材料科学与工程学士和硕士学位。2015年在比利时鲁汶大学（KU Leuven）和比利时核能研究中心（SCK·CEN）获得博士学位，期间从事欧盟加速器驱动液态铅铋冷却核嬗变快中子反应堆结构材料的液态金属腐蚀与脆化机理研究，随后留在SCK·CEN担任Scientific Collaborator，从事欧盟核电站延寿技术研究。2016年在中广核研究院从事事故容错核燃料研究。
本实用新型提供一种液态金属冷却剂中溶解氧控制系统，系统包括：盛有液态金属冷却剂的容器，安装在所述容器上用于给所述液态金属冷却剂注氧的注氧器，与所述注氧器通信连接用于控制所述注氧器的注氧控制器；安装在所述容器上用于检测液态金属冷却剂中含氧量的氧传感器，以及安装在所述容器上的工作电极；所述氧传感器与所述注氧控制器通信连接；所述注氧器包括氧化锆陶瓷探头，且在所述氧化锆陶瓷探头内设置有用于将氧分子离解成氧离子的催化剂。通过采用催化剂将空气中的氧分子离解成氧离子，由注氧控制器调控注氧探头上的电势，使氧离子注入液态金属冷却剂中，由于注入氧离子的通量是由控制电势和注氧器探头的活化面积决定，因此注氧速率能更好地被控制，并且当活化面积较小时，注氧速率能在很小的范围内进行，有利于将氧浓度控制在极低水平。
一次性转让，转让价格20万元起。
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