具体实施方式

如图1所示，本发明模拟乏燃料后处理沸腾硝酸腐蚀磨损实验装置，具有腐蚀磨损测试系统、支撑系统、传动系统、电化学测试系统、液面控制系统、冷凝及尾气处理系统及电控系统30，该实验装置主要包括：循环水箱1、电化学工作站2、冷凝管3、尾气处理装置4、盐桥5、密封垫6、玻璃盖板7、参比电极8、辅助电极9、压头及配重部分10、聚四氟乙烯夹具杆11、温度传感器12、工作台13、样品14、热电偶15、聚四氟乙烯软管16、升降机构17、聚四氟乙烯罐体18、角铁19、聚四氟乙烯釜体20、聚四氟乙烯密封垫21、螺栓I22、螺栓II23、感应计数器24、摩擦承力机械臂25、滑块26、偏心曲轴连杆27、螺钉28、旋转转盘29、电控系统30、滑轨31、电机32、底部支架33、釜体底部框架34、可调节高度活动螺栓35、螺栓III36、螺栓IV37、配重块38、连接杆39、玻璃压头固定套40、玻璃压头41、配重腔体42、配重腔体夹具43、聚四氟乙烯螺帽44、玻璃盐桥主体45、聚四氟乙烯塞子46、多孔纳米陶瓷47、聚四氟乙烯薄垫片48、聚四氟乙烯垫片I49、聚四氟乙烯垫片II50、底座51，具体结构如下：

腐蚀磨损测试系统的聚四氟乙烯釜体20和传动系统由不锈钢材料制成的支撑系统支撑，支撑系统设有底部支架33、釜体底部框架34、底座51，底部支架33通过螺栓IV37安装于底座51上，釜体底部框架34通过可调节高度活动螺栓35安装于底部支架33上，通过调节釜体底部框架34的高度，使一端伸至聚四氟乙烯釜体20内的聚四氟乙烯夹具杆11与传动系统的摩擦承力机械臂25保持在同一水平高度，方便用配套的螺栓I 22、密封垫21将夹具杆11与摩擦承力机械臂25连接。传动系统的电机32通过螺栓III36安装于底部支架33上，聚四氟乙烯釜体20置于釜体底部框架34上，聚四氟乙烯釜体20的侧面下部通过连接件与釜体底部框架34上的螺栓II23固定连接。

聚四氟乙烯釜体20内的工作台13上的样品14作为工作电极与外部的电化学工作站2相连接，并采用三电极体系进行电化学测量，聚四氟乙烯釜体20内的聚四氟乙烯夹具杆11与传动系统的摩擦承力机械臂25通过螺栓I 22连接，摩擦承力机械臂25运动时，固定在支撑部位上的感应计数器24记录下运动次数并传递给电控系统30，釜体20内底部是用聚四氟乙烯保护的热电偶15，温度传感器12设置于釜体20内的硝酸中，热电偶15用聚四氟乙烯保护的导线穿过釜体20与电控系统30相连，温度传感器12用聚四氟乙烯保护的导线穿过玻璃盖板7与电控系统30相连，可以进行温度控制；冷凝及尾气处理系统中的冷凝管3一端通过玻璃盖板7一处小孔伸入釜体20，另一端连接尾气处理装置4；液面控制系统通过聚四氟乙烯软管16穿过聚四氟乙烯釜体20的侧壁伸入到釜体20内，并利用升降机构17对釜体20内的硝酸液面进行高度调节。腐蚀磨损测试系统模拟后处理工况条件下的沸腾硝酸环境，传动系统通过电机32带动样品14上方的玻璃压头41在样品14表面摩擦，实现腐蚀磨损测试，电化学测试系统实现对硝酸腐蚀磨损测试电化学数据的测量，液面控制系统通过控制硝酸液面实现对不同干湿环境下的腐蚀磨损测试，冷凝及尾气处理系统实现对硝酸蒸汽的循环以及对废气的回收。

腐蚀磨损测试系统设有聚四氟乙烯釜体20、聚四氟乙烯工作台13、聚四氟乙烯夹具杆11、压头及配重部分10、用聚四氟乙烯保护的热电偶15，聚四氟乙烯工作台13位于聚四氟乙烯釜体20内底部的中央，工作台13上放置用于腐蚀磨损测试的样品14，玻璃压头41固定在用聚四氟乙烯保护的压头及配重部分10底部，压头及配重部分10通过聚四氟乙烯夹具杆11固定在工作台13上方，被保护的热电偶15排布在釜体20内底部。

腐蚀磨损测试系统的聚四氟乙烯釜体20顶部设有玻璃盖板7，其内底部安装有热电偶15及工作台13，聚四氟乙烯釜体20侧面下部开孔与液面控制系统通过聚四氟乙烯软管16相连，聚四氟乙烯釜体20可以容纳1～5L的硝酸，顶部玻璃盖板7上开了四个小孔及一个大孔，其中：电化学测试用的辅助电极9、样品14及控制温度用的温度传感器12置于釜体20内的硝酸中，辅助电极9、样品14的引出导线通过小孔伸出釜体与电化学工作站2相连，温度传感器12的引出导线通过小孔伸出釜体与电控系统30相连，盐桥5通过小孔伸入釜体内部，四个小孔处分别设有密封垫6；冷凝管3穿过大孔伸至釜体20内腔，冷凝管3的下端位于釜体20内硝酸液面的上方，整个玻璃盖板7用安装在聚四氟乙烯釜体20外的角铁19固定于釜体20。

如图2所示，腐蚀磨损测试系统中，聚四氟乙烯工作台13位于聚四氟乙烯釜体20内底部中央，工作台13由自上而下设置的聚四氟乙烯薄垫片48、聚四氟乙烯垫片I49、聚四氟乙烯垫片II50用聚四氟乙烯铆钉、螺丝固定而成，工作台13顶部为聚四氟乙烯薄垫片48，聚四氟乙烯薄垫片48中心窗口处可放置腐蚀磨损的样品14，可实现不同形状、不同尺寸样品的腐蚀磨损测试。

如图3所示，腐蚀磨损测试系统中，热电偶15排布在聚四氟乙烯釜体20底部，用聚四氟乙烯套管保护，热电偶15以环形排布在釜体20底部工作台13周围，样品14设置于工作台13上，被聚四氟乙烯保护的热电偶15和温度传感器12通过用聚四氟乙烯套管保护的导线与电控系统30相连，可实现对硝酸溶液在20～200摄氏度内的精确温度控制。

如图4所示，压头及配重部分10包括玻璃压头41、聚四氟乙烯制成可密封的配重腔体42、配重块38，玻璃压头41通过玻璃压头固定套40安装在配重腔体42底部中心盲孔处，玻璃压头41安装于玻璃压头固定套40中心孔处，玻璃压头41的下端与样品14相对应，在实验中对样品表面进行磨损，配重腔体42内部可放置不同质量的配重块38，可实现在10g～5000g的配重，整个配重腔体42顶部通过聚四氟乙烯螺帽44密封，实验时配重腔体42被固定在聚四氟乙烯制成的配重腔体夹具43上，配重腔体夹具43的侧面沿水平方向开设螺纹孔，聚四氟乙烯夹具杆11的一端通过连接杆39与所述螺纹孔连接。

传动系统设有摩擦承力机械臂25、电机32、偏心曲轴连杆27、摩擦行程感应计数器24，摩擦承力机械臂25采用不锈钢材料制成螺杆结构，摩擦承力机械臂25水平设置，其一端通过螺栓I22与夹具杆11连接，其另一端通过滑块26与偏心曲轴连杆27一端通过螺钉连接，偏心曲轴连杆27另一端通过螺钉28与电机32输出端安装的旋转转盘29连接，滑块26设置于滑轨31上且与滑轨31呈滑动配合，通过电机32带动偏心曲轴连杆27控制摩擦承力机械臂25的往复运动，电机32通过导线与电控系统30相连接，摩擦承力机械臂25与聚四氟乙烯夹具杆11连接处的下方放有一个感应计数器24，并通过导线与电控系统30相连，可以精确记录玻璃压头41在样品表面来回摩擦的次数。

电化学测试系统由三电极系统构成，工作电极、辅助电极9、参比电极8分别外接电化学工作站2进行电化学测试，工作电极是通过用聚四氟乙烯保护的导线与样品14相连组成的，辅助电极9是用聚四氟乙烯密封的电极，参比电极8放在装有饱和氯化钾水溶液的烧杯中，用盐桥5将釜体20中的硝酸与所述烧杯中的饱和氯化钾水溶液相连，保证了参比电极8在使用温度范围了正常使用，实现了在沸腾硝酸下腐蚀磨损的电化学实时测试。

如图5所示，盐桥5由玻璃盐桥主体45、聚四氟乙烯塞子46、多孔纳米陶瓷47组成，玻璃盐桥主体45为倒置的U型管状结构，其两端与溶液接触的部位安装多孔纳米陶瓷47，玻璃盐桥主体45中部有一个向上的开口部位，所述开口部位通过聚四氟乙烯塞子46进行封闭，保证了参比电极8在正常使用温度下工作。

液面控制系统包括聚四氟乙烯软管16、升降机构17及聚四氟乙烯罐体18，聚四氟乙烯罐体18通过聚四氟乙烯软管16与腐蚀磨损测试系统的聚四氟乙烯釜体20相连通，聚四氟乙烯软管16可以上下活动，聚四氟乙烯罐体18设置于升降机构17上，通过升降机构17可以调节实验过程中釜体20内部硝酸液面的高度，釜体20液面高于样品14则发生湿磨，釜体20液面低于样品14则发生干磨，液面控制系统可以实现干湿交替下的材料腐蚀磨损测试。

冷凝及尾气处理系统设有冷凝管3、循环水箱1、尾气处理装置4，竖向冷凝管3一端向下通过聚四氟乙烯釜体20的玻璃盖板7上的小孔，与釜体20内腔相连，冷凝管3另一端弯折向下连接橡胶管通入到尾气处理装置4(装有水的烧杯)中，循环水箱1通过循环管路包覆冷凝管3的中部，通过循环水箱1来控制冷凝管3中冷凝水的流速和温度，实现了对硝酸蒸汽的循环以及对废气的回收。

电控系统30设有温度控制部分、移速控制部分、摩擦次数记录部分，其中：温度控制部分与热电偶15及温度传感器12相连，通过实时监控硝酸溶液的温度可以精确控制溶液的温度；移速控制部分与电机32相连，通过控制电机32的不同转速来调节摩擦承力机械臂25的移速；摩擦次数记录部分与感应计数器24相连，可以直接读出摩擦的次数。

实验时，腐蚀磨损样品安装在工作台上，样品通过导线与外界的电化学工作站连接，向聚四氟乙烯釜体内注入硝酸，以传动系统的机械臂带动固定在聚四氟乙烯夹具上的玻璃压头在样品表面往复摩擦，实现腐蚀磨损模拟测试。本发明在真实模拟乏燃料后处理工况条件下，研究材料在沸腾硝酸中腐蚀磨损行为，可精确控制硝酸溶液温度、摩擦速度、摩擦行程等试验参数及模拟材料干湿交替下的腐蚀磨损，实现不同腐蚀磨损形式的切换及腐蚀磨损样品的在线电化学监测和失重测试。

以上所述，仅是本发明的较最佳的案例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。