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高温高压水流体-固体相互作用大型水热实验平台

时间:2018-08-15  来源:本站原创文本大小:【 |  | 】  【打印

  ※ 主要设备及型号

  高温高围压差异应力下水流体-固体相互作用大型实验平台,自主研制。

  ※ 实验室简介

  众所周知,(1)地球内部固体物质除受到各向同性的静水压力作用外,还广泛受到差异应力作用;(2)差异应力与温度和静水压力一样,对物质的自由能具有重要贡献,因此是约束地球内部物质体系组成、结构、构造、性状及过程极为重要的热力学变量之一;(3)在地壳浅部,广泛存在水流体-固体相互作用。因此,差异应力下地壳浅部的高温高压水流体-固体相互作用是地球科学家们遇到的一类基本科学问题。然而迄今为止,国内外一直缺少能模拟地壳浅层温度、围压和差异应力等热力学条件并在结构和空间上具备集成多种原位观测技术的高温高压水流体-固体相互作用实验平台,严重阻碍了人们对此类科学问题的研究。本实验室近几年针对此类科学问题和国内外相应实验平台现状,成功地自主研发出了带差异应力作用功能且可同时集成多种原位观测技术的高温高压水流体-固体相互作用大型实验平台,并建立了解决此类科学问题的专门实验室。该实验平台由集温度、围压、空隙压和差异应力发生和控制于一体平台主机,以及集成在主机高温压力容器上的应力-应变、同聚焦显微拉曼与白光像、腐蚀电化学、组合化学传感器等四个原位观测子系统组成,各子系统的技术指标均领先国际水平。实验室部分功能于2018年投入实际使用,部分正在联调测试中。

  ※ 设备功能和技术参数

  1. 主机:①最高工作温度、围压、孔隙压和轴向负载:873 K、1 kbar、800 bar、200 kN;②样品:圆柱状或方柱状,直径或对角线小于30 mm,高小于60 mm。

  2. 应力-应变原位测量:径向或横向应变以及轴向应变测量精度2 mm;最高工作温度823 K,最高工作压力与主机同。

  3、同聚焦显微拉曼光谱原位观测:高信噪比,白光像分辨率2 mm;最高工作温度823 K,最高工作压力与主机同。

  4、组合化学传感器:包括氧/氢/水逸度/活度、pH值和Eh值;最高工作温度与压力与主机同。

  5、腐蚀电化学原位测量:包括工作电极的开路电位、界面阻抗谱、Tafel曲线;最高工作温度与压力与主机同。

  ※ 设备应用范围

  可广泛用于高温高压水流体-固体相互作用过程中的力学-化学耦合相互作用实验研究。

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