一種強化學活性、高溫易蒸發液態金屬液位的測量系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種特殊液態金屬，尤其是堿金屬的液位的測量系統，涉及聚變反應堆領域，具體為一種強化學活性、高溫易蒸發液態金屬液位的測量系統。
【背景技術】
[0002]在近年的核聚變研宄中，流動的液態金屬的研宄逐漸被廣泛的關注和實驗。例如:流動的液態鋰作為托卡馬克裝置的第一壁不僅可以有效地降低裝置中的雜質水平、抑制邊界再循環，提高對等離子體的約束能力；另一方面，具有自修復能力的流動的液態鋰第一壁可以有效地解決高熱負荷和粒子的排出問題，避免高溫等離子體對固態第一壁的腐蝕，解決的傳統第一壁使用壽命的問題。而且流動的液態鋰壁能夠實現損傷第一壁的自我修復、移除等離子體轟擊產生的熱及解決D/T的飽和問題，已經成為一個研宄的熱點。流動的鈉-鉀合金材料可以作為良好的反應堆冷卻劑，作為未來聚變堆的包層及偏濾器等關鍵高熱負載區域的冷卻劑。流動的液態鋰鉛包層是國際上普遍關注和最有發展潛力的聚變堆包層概念設計之一。
[0003]上述流動的液態金屬在核聚變裝置中的應用過程中不可避免的涉及到液態金屬液位的測量問題。液態金屬液位的傳統測量方法有三種，第一種方法是通過在液態金屬的儲藏罐頂部的蓋子上安裝長短不一的金屬棒，通過讀取浸入液態金屬中金屬棒的數量來粗略地得到鋰罐中液態金屬的液位，這種方法比較粗糙，測量的精度難以保證，這種方法在鋰鉛回路中得到廣泛應用。第二種方法是通過在液態金屬儲藏罐中放入金屬刻度尺，通過讀取金屬刻度尺的值來獲得液態金屬的液位，但是這種方法比較適合敞口的液態金屬罐液位的測量，對于強化學活性的易氧化變性的堿金屬則很難實現。第三種方法是通過測量放置在液態金屬中的金屬條的電阻的方法來間接測量液態金屬儲藏罐中液位的深度，通過實驗的數據擬合出液態鋰的深度與金屬條阻值之間的函數關系，然后根據測量到的金屬條阻值來推算出液態金屬的液位信息。這種測量方法存在缺陷，在不同溫度下，液態金屬對金屬條的粘附性有所不同，從而在金屬條上的粘附的液態金屬的長度及厚度都有所不同，這將會改變金屬條的阻值，所以這種方法也很難給出不同溫度下液態金屬液位的精確值。第四種方法采用激光測距的方式測量。激光傳感器發射不同頻率的可見激光束，接收從被測物返回的散射激光，將接收到的激光信號與參考信號進行比較，最后用微處理器計算出相應相位偏移所對應的物體間距離。在傳統的制鋁業中已經開始使用激光液位儀的方式來測量鋁液的液位，能夠給出比較精確的液位信息。但是對于強化學活性及高溫易蒸發的液態金屬，尤其是堿性金屬液位的測量，既要避免液態金屬的與空氣接觸造成液態金屬的污染，又要避免液態金屬在高溫下蒸發對玻璃觀察窗口鍍膜，還要考慮長時間工作條件下玻璃觀察窗口的清洗與重新安裝等問題，故需要設計一套強化學活性及高溫易蒸發的液態金屬液位的測量系統。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是彌補已有技術的不足，提供了一種長時間及高精度對強化學活性、高溫易蒸發液態金屬液位的測量系統，利用此系統實現對強化學活性、高溫易蒸發的液態金屬液位長時間及高精度的測量，以解決現有技術中對強化學活性、高溫易蒸發的液態金屬液位的測量問題。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為:
[0006]一種強化學活性、高溫易蒸發液態金屬液位的測量系統，其特征在于:包括有用于放置液態金屬的儲藏罐、激光液位儀，儲藏罐外包裹著加熱器，通過加熱器加熱實現金屬的液化，儲藏罐的底部設有液態金屬的流出管道，流出管道上設有閥門，通過流出管道與外圍的液態金屬實驗系統相連，儲藏罐的正上方設有真空隔斷插板閥，真空隔斷插板閥上端通過刀口密封結構與不銹鋼加長管道相連，不銹鋼加長管道的側壁上及儲藏罐的上端側壁上分別設有抽氣結構接口，抽氣結構接口與真空抽氣機組相連，系統通過真空抽氣機組實現真空運行，避免強化學活性的液態金屬表面氧化變性；所述的不銹鋼加長管道的頂部安裝帶有真空密封結構的石英玻璃觀察窗口，不銹鋼加長管道的側壁上還固定安裝有支撐結構，激光液位儀通過支撐結構安裝在石英玻璃觀察窗口的正上方，激光液位儀與液位的采集系統電連接，液位的采集系統實時的獲得并存儲液態金屬的液位信息。
[0007]所述的強化學活性、高溫易蒸發液態金屬液位的測量系統，其特征在于:所述的抽氣結構接口包括有標準的KF40法蘭接口及兩端為KF40接口的角閥。
[0008]所述的強化學活性、高溫易蒸發液態金屬液位的測量系統，其特征在于:所述的液態金屬的儲藏罐及流出管道均采用不銹鋼材料316L制得，并采用刀口密封結構。
[0009]所述的強化學活性、高溫易蒸發液態金屬液位的測量系統，其特征在于:所述的真空抽氣機組由分子泵和機械泵集成構成。
[0010]所述的強化學活性、高溫易蒸發液態金屬液位的測量系統，其特征在于:所述的不銹鋼加長管道的尺寸為長1.0-1.lm，直徑0.05-0.06m。
[0011]所述的強化學活性、高溫易蒸發液態金屬液位的測量系統，其特征在于:所述的激光液位儀的測量范圍為0.l-30m，測量精度為0.1mm。
[0012]本實用新型的優點是:
[0013]本實用新型利用真空抽氣及測量系統實現系統的真空狀態運行，阻止強化學活性的液態金屬的污染；利用液態金屬的流出管道及閥門實現的液態金屬的流動與關斷，利用高溫液態金屬蒸汽運動的平均自由程較小，且遇冷易凝固沉積的特點，設計不銹鋼加長管道減弱甚至阻止高溫蒸發的液態金屬蒸汽對石英玻璃觀察窗口的鍍膜；通過真空隔斷插板閥的開啟實現在實驗所需時段液位的測量，避免蒸汽對石英玻璃觀察窗的鍍膜；通過關閉真空隔斷插板閥實現對石英玻璃觀察窗口的拆卸與清