本实用新型属于百万千瓦级核电站去污系统技术领域，尤其涉及一种化学清洗去污模拟试验装置。
背景技术：
核电厂在运行一段时间后，主回路管道、设备及堆内构件表面放射性核素的沉积将导致辐射水平升高，在役检查、设备维修、堆芯换料、系统改造及事故处理等工作开展前，为降低工作人员辐照剂量，方便设备处理，都需要进行去污。特殊情况下，当核电厂因异物进入主回路产生放射性污染，以及核电厂退役前处理均需要进行去污作业。
对于已经发生放射性污染的设备和系统，降低辐射水平最有效的措施就是放射性去污。根据去污的机理，去污方法可分为物理去污、化学去污和电化学去污三大类。每一类去污方法都根据去污介质、对象或目的而发展出多种技术，常见的物理去污方法有擦拭、打磨、喷砂、超声、泡沫、超声波、涂膜剥离、干冰喷洗、激光刻蚀、高压水冲洗、等离子体喷丸等技术，化学去污根据清洗剂成分的分类和命名更是种类繁多，既有药剂浓度高低之分，还有无机酸类、有机酸类、氧化还原类、络合类、催化分解类等工艺过程的区分。
本项目研究的放射性化学清洗是针对在役压水堆核电厂核辅助系统及设备内表面的现场在线化学去污，不同于一般的物理及机械去污技术，也不同于传统的高浓度化学去污和电化学去污，它采用低浓度(≤0.1％)化学试剂循环清洗工艺，利用布置在核岛和燃料厂房的移动式去污系统，通过柔性管与回路相连，现场就地去除主回路或核辅助系统内大部分放射性腐蚀产物，使待去污区域环境剂量率在短时间(通常1～3天)内降至原来的1/2～1/10，并且对机组重新运行无不良影响。在役期间的化学去污对去污因子不过分追求，但要求去污化学试剂对管道、阀门、换热器及泵等设备材料的影响尽可能小，去污工期尽可能短，次生放射性废水和废物量尽可能少。
压水堆核电厂在运行周期内，一回路系统腐蚀产物及杂质不断产生及累积，部分随冷却剂在堆芯被活化，受温度、压力、流速及水化学环境的影响在堆芯外系统内迁移，一些无法被化学容积控制系统过滤和净化的便不断在系统内沉积，导致在一回路系统形成一定分布的放射性辐照场。
压水堆核电厂核岛和核辅助厂房内广泛使用奥氏体不锈钢，一般认为其表面氧化膜有内致密层和外氧化沉积层，其组成是一种具有反尖晶石结构的类似Fe3O4的物质(NixCryFe3-x-yO4)，氧化膜厚度约0.4～2.5μm。内致密层是基体金属内表面原位腐蚀产生的氧化层，其组成与基体金属成分、冷却剂的化学物理条件有关。内致密氧化层会在反应堆运行的最初几周快速形成，具有较强的保护作用，一旦形成后将基体金属与水隔离，基体金属的腐蚀速率降低，维持钝态不腐蚀。外氧化沉积层是循环冷却剂系统杂质的沉积以及金属物理冲刷及化学腐蚀溶解形成的，其组成与杂质成分有关。
根据调研资料，在压水堆还原性水化学工况下，内致密氧化层的铬含量相对较高，主要化学组成Cr2O3、FeCr2O4和NiCr2O4；外氧化沉积层主要化学组成为Fe3O4、NiFe2O4和Fe2CrO4。
一回路裂变产物和活化腐蚀产物随冷却剂在主回路及核辅助系统金属氧化膜上吸附沉积形成了固定污染物，常见的放射性核素有Co-58，Co-60，Ag-110m，Cs-137，Sb-124，Sb-122，Cr-51，Fe-59，Mn-54，Zn-65等。
化学清洗去污的实质是通过氧化、还原、络合等化学作用使得去污设备表面的氧化层都溶解，把构成放射性核素的载体的金属氧化物溶解或剥离而去除放射性污染。
但是清洗去污过程与多种因素有关，目前还没有装置对去污过程进行参数试验，常规试验装置无法得知化学清洗时实际浓度、pH值、温度、时间及流速等工艺参数对去污效果及材料失重的影响，无法进一步优化清洗工艺。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种化学清洗去污模拟试验装置，旨在解决现有技术中无法进行化学清洗时实际浓度、温度、时间及流速等工艺参数对去污效果及材料失重的影响测试技术问题。
本实用新型是这样实现的，一种化学清洗去污模拟试验装置，用于对化学清洗过程进行动态模拟，包括循环泵、测速试样机构、用于储液的储液机构，用于依次连接所述储液机构、所述循环泵、所述测速试样机构以构成一清洗模拟回路的连接管以及控制装置，所述储液机构包括用于加热所述储液机构内的储液的加热器，所述循环泵用于驱动所述清洗液从所述储液机构流动至所述测速试样机构并再循环回所述储液机构，所述测速试样机构包括一测速试样组件，所述测速试样组件包括悬挂有需测定试样的试样管，所述控制装置用于控制所述加热器和所述循环泵。
本实用新型相对于现有技术的技术效果是：本实用新型填补了核电站放射性腐蚀产物的去除领域试验装置的空白，能够同时对化学清洗时实际浓度、温度、时间及流速等工艺参数进行单因素试验，进一步优化清洗工艺；本实用新型还通过设置测速试样管组使得清洗试验能够在同一温度、pH及储液浓度的情况下将流速作为单一变量进行试验研究，保证了试验精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的化学清洗去污模拟试验装置示意图。
附图标记说明：
101 氧化剂罐 301 第一试样流量计
102 还原剂罐 302 第二试样流量计
103 清洗剂罐 303 第三试样流量计
201 第一试样管 304 第四试样流量计
202 第二试样管 305 第五试样流量计
203 第三试样管 306 第一主回路流量计
204 第四试样管 307 第二主回路流量计
205 第五试样管 601 第一自循环阀
4 循环泵 602 第二自循环阀
5 泄压阀 801 入口温度计
701 压力表 802 出口温度计
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
本实用新型实施例请参照附图1。
本实用新型实施例提供一种化学清洗去污模拟试验装置，用于对化学清洗过程进行动态模拟，包括循环泵4、测速试样机构、用于储液的储液机构，用于依次连接所述储液机构、所述循环泵4、所述测速试样机构以构成一清洗模拟回路的连接管以及控制装置，所述储液机构包括用于加热所述储液机构内的储液的加热器，所述循环泵4用于驱动所述清洗液从所述储液机构流动至所述测速试样机构并再循环回所述储液机构，所述测速试样机构至少包括两组测速试样组件，各所述测速试样组件并接设置，所述测速试样组件包括悬挂有需测定试样的试样管，所述控制装置用于控制所述加热器和所述循环泵。
本实用新型填补了核电站放射性腐蚀产物的去除领域试验装置的空白，能够同时对化学清洗时实际浓度、温度、时间及流速等工艺参数进行单因素试验，进一步优化清洗工艺；本实用新型还通过设置测速试样管组使得清洗试验能够在同一温度、pH及储液浓度的情况下将流速作为单一变量进行试验研究，保证了试验精度。
具体地，所述测速试样组件包括连接于所述储液机构和所述试样管之间的试样调节阀。试验之前先通过调节所述试样调节阀初步进行流量设定。
具体地，任一所述测速试样组件包括连接于所述循环泵4和所述试样管之间的试样流量计，所述试样流量计用来测定通过所述试样管的液体流量，根据所述试样流量计的流量显示再次精确调节所述试样调节阀至设计流量。
具体地，所述测速试样机构包括五个所述测速试样组件，分别为第一测速试样组件、第二测速试样组件、第三测速试样组件、第四测速试样组件、第五测速试样组件，所述第一测速试样组件包括第一试样管201以及第一试样流量,301，所述第二测速试样组件包括第二试样管202以及第二试样流量计302，所述第三测速试样组件包括第三试样管203以及第三试样流量计303，所述第四测速试样组件包括第四试样管204以及第四试样流量计304，所述第五测速试样组件包括第五试样管205以及第五试样流量计305。这样便可以在同一温度、浓度和pH值下同时进行五组不同流速的试验，同时获得五组试验，节省了实验时间，确保了试验精度。
具体地，所述储液机构至少包括两个储液组件，各所述储液组件并接设置。这样当试验需要更换反应溶剂时，不需先排出储液在进行清洗更换新的储液，节省实验步骤，方便试验的顺畅进行。
具体地，所述储液组件包括储液箱、连接于所述储液箱和所述循环泵4之间的出液调节阀、连接于所述试样管和所述储液箱之间的进液调节阀、连接于所述储液箱的排液阀、连接于所述储液箱并用于测量所述储液温度的储液温度计以及连接于所述储液箱并用于测量所述储液pH的pH计。试验时，先关闭所述出液调节阀、所述进液调节阀，关闭所述排液阀，加入储液，通过加热器加热并调节pH值至温度计和pH计至设计值，打开所述出液调节阀、所述进液调节阀，所述储液从所述储液箱通过出液调节阀流出，再通过进液调节阀流回储液箱完成循环回路。试验完成后，关闭所述出液调节阀、所述进液调节阀，打开所述排液阀将储液排出循环回路。
具体地，所述储液机构包括用于储存氧化剂的第一储液组件、用于储存还原剂的第二储液组件以及用于储存清洗液的第三储液组件。所述第一储液组件包括用于储存氧化剂的氧化剂罐101，所述第二储液组件包括用于储存还原剂的还原剂罐102，所述第三储液组件包括用于储存清洗剂的清洗剂罐103。这样所述化学清洗去污模拟试验装置可以在不更换储液的情况下分别完成化学清洗的氧化过程、还原过程和清洗过程。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置还至少包括一个与所述测速试样机构并接设置的自循环辅助机构，所述自循环辅助机构通过所述连接管依次连接所述储液机构、所述循环泵4并构成一自循环回路组，所述自循环辅助机构包括自循环调节阀。自循环系统是对整个装置的自身清洗。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置还包括设于所述连接管上并用于测量所述连接管内液体流速的主回路流量计，所述主回路流量计包括位于所述测速试样机构和所述循环泵4之间的第一主回路流量计306和位于所述测速试样机构和所述储液机构之间的第二主回路流量计307。两个流量计能够分别测量与试样反应前后的流量大小，用于计算通过测速试样机构的反应过程流量损失。
具体地，所述自循环回路组包括通过所述连接管依次连接所述储液机构、所述循环泵4所构成的第一自循环回路以及通过所述连接管依次连接所述储液机构、所述循环泵4、所述第一主回路流量计306、第二主回路流量计307所构成的第二自循环回路。所述第一自循环回路包括第一自循环阀601，所述第二自循环回路包括第二自循环阀602，所述第一自循环回路用于冲洗循环泵4及部分连接管中残留的反应液，所述第二自循环回路用于冲洗整个化学清洗回路的连接管。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置还包括设于所述第二主回路流量计307与所述储液机构之间的所述连接管上并用于测量从所述测速试样机构流出的液体温度的出口温度计802，以及设于所述循环泵4与所述第一主回路流量计306之间的所述连接管上并用于测量流入所述测速试样机构的液体温度的入口温度计801。用于测定储液流入和流出测速试样机构时的温度。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置还包括设于所述连接管上并用于测量所述连接管内液压值且位于所述测速试样机构和所述循环泵4之间的压力表701。用于测定试验过程中连接管内的压力大小。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置还包括设于所述连接管上并用于降低所述连接管内液压值且位于所述测速试样机构和所述储液机构之间的泄压阀5。当试验过程中连接管内压力过大时，开启泄压阀5释放压力，以确保试验装置安全运行。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置至少包括一个设于所述连接管上并用于排出所述连接管中液体的出液管。用于在某一试验过程完成后排出反应液以便进行下一操作。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置还包括设于所述出液管上并用于导通或截断所述出液管和所述连接管之间的连通的出液阀。开启所述出液阀以在需要的时候从连接管中排出反应液。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置还包括与所述储液箱连通的加液斗，所述加液斗的斗口朝上设置。所述加液斗用于向所述储液箱内添加储液，所述斗口朝上以便液体可以靠自身重力流入所述储液箱，节省能耗。
具体地，所述加液斗设于所述清洗箱的上部，以确保添加液体路径通畅且添加量最大。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置还包括设于所述加液斗和所述清洗箱之间并用于导通或截断所述加液斗和所述清洗箱之间的连通的供液阀。
具体地，所述储液箱开设有取样口，用于将所述储液箱内的液体取出，以便循环反应过程中随时对反应液浓度进行测定。
具体地，所述化学清洗去污模拟试验装置包括连接于所述储液箱下部的取样口处的取样阀，所述取样阀用于控制所述储液箱内的储液从所述取样口处流出。
具体地，所述加热器设于所述清洗箱内，以便减少加热能耗。
化学清洗试验步骤如下：
步骤1.五组所述试样管中安装同一规格的试样；
步骤2.关闭所述第三储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，在所述清洗剂罐103中加入清洗液备用；
步骤3.关闭所述第一储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，在所述氧化剂罐101中配制符合试验要求的浓度、温度及pH的氧化剂；
步骤4.通过所述加热器将氧化剂加热到设定温度；
步骤5.打开并调节所述试样调节阀，设定好氧化过程氧化剂通过各个所述试样管的流速，关闭所述第一自循环回路和所述第二自循环回路的所述自循环调节阀，关闭所述泄压阀5，开启所述第一储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，关闭所述第一储液组件的所述排液阀，关闭所述第二储液组件和所述第三储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀；
步骤6.启动所述循环泵4进行氧化循环，氧化剂完成从所述氧化剂罐101流入各个所述试样管再流回所述氧化剂罐101的循环过程；
步骤7.在所述还原剂罐102中配制符合试验要求的浓度、温度及pH的还原剂；
步骤8.通过所述加热器将还原剂加热到设定温度并保温；
步骤9.达到设定的氧化时间(如6小时)时，停止所述循环泵4，关闭所述第一储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，打开所述出液阀，将所述连接管中氧化剂排出并输送回所述氧化剂罐101中；
步骤10.开启所述第三储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，启动所述循环泵4，使得清洗液得以冲洗循环回路；
步骤11.停止所述循环泵4，关闭所述第三储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，打开所述出液阀，将所述连接管中清洗剂排出并输送回所述清洗剂罐103中；
步骤12.调节所述试样调节阀，设定好还原过程还原剂通过各个所述试样管的流速，开启所述第二储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，启动所述循环泵4，还原剂完成从所述还原剂罐102流入各个所述试样管再流回所述还原剂罐102的循环过程；
步骤13.到达设定的还原时间(如5小时)时，停止所述循环泵4，关闭所述第二储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，打开所述出液阀，将所述连接管中还原剂排出并输送回所述还原剂罐102中；
步骤14.开启所述第三储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，启动所述循环泵4，使得清洗液得以冲洗循环回路；
步骤15.关闭所述测速试样机构的所述试样调节阀，开启所述第一自循环回路的所述自循环调节阀，启动所述循环泵4，使得清洗液得以冲洗所述第一自循环回路；
步骤16.关闭所述循环泵4，关闭所述第一自循环回路的所述自循环调节阀，开启所述第二自循环回路的所述自循环调节阀，启动所述循环泵4，使得清洗液得以冲洗所述第二自循环回路；
步骤17.停止所述循环泵4，关闭所述第三储液组件的所述进液调节阀和所述出液调节阀，打开所述出液阀，将所述连接管中清洗剂排出并输送回所述清洗剂罐103中。
试验时可以将核电站活化腐蚀产物或者制备的含铬氧化物作为试样置于所述试样管中进行试验，由于并联设置了所述氧化剂罐、所述还原剂罐、所述清洗剂罐以及五组所述测速试样组件，本化学清洗去污试验得以在同一装置内对试样进行氧化反应、还原反应及冲洗，试验时五组所述测速试样组件可以同时设置五组不同的流量，方便进行单因素试验，使得实验数据更精准有效，两组自循环系统用于对整个装置进行清洁，确保本装置的使用寿命。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。