CN101807441B - 高温钠热对流试验回路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高温钠热对流试验回路，包括主回路系统、储钠罐、进钠排钠系统、覆盖气体净化及真空系统、取样箱和温控系统，其中，在高温试验段底部与进钠阀之间增设了钠取样口，在取样箱底部的密封盖板和高温试验段之间加接一段带有钠蒸气挡热阀的空管，空管外壁绕上冷却管道，在取样箱顶部开孔处增加了试样转换器，试样转换器与取样箱顶部开孔之间安装了真空闸板阀。该高温钠热对流试验回路，它既能排放回路中杂质含量较高的钠，又能灌装纯度较高的新钠；既保持回路的气密性又使得气相试验空间操作通道全口径畅通，能同时进行钠及钠蒸气的腐蚀试验；取样箱能始终在氩气保护气氛下完成试样的取放操作而不受空气污染。
Description
技术领域
本发明属于材料腐蚀领域，具体涉及一种高温钠热对流试验回路。
背景技术
结构材料在杂质含量较高的金属钠中会受到腐蚀，从而使结构部件的安全性和使用寿命受到威胁。因此，当把金属钠用作快中子反应堆的冷却剂时，除了需要对钠进行妥善处理外，还必须进行其结构材料与高温钠的相容性试验研究。高温钠热对流试验回路能有效模拟该类结构材料所处的工况条件，从而获得结构材料的高温钠腐蚀性能数据，以保证系统部件的完整性和安全运行。
现有技术中，龙斌等人发表的《高温钠热对流试验回路》一文中，公开了一种高温钠热对流试验回路，这种回路存在的技术问题是：一、当回路进行了多次试验后，回路中钠的杂质含量较高，不易再次净化时，又不能将旧钠排入储钠罐，这样会把储钠罐污染，只有将整个回路本体和回路钠一起废弃，重新更换新的回路本体，这样操作复杂而且也很耗材。二、高温试验段上端与取样箱的密封盖直接相连，高温钠蒸气将直逼密封盖板的橡胶密封圈，为了防止密封圈气密性的破坏，必须在高温试验段上端的外部采用强迫水冷，但这样的结构会导致试验通道上端被冷冻钠堵塞，使试样的取放十分困难，同时气相的材料试验空间也被冷冻钠堵塞，无法进行气相试验。三、在试样取放时均需打开取样箱上方的盖子，为了减少取样箱被空气污染就需多次抽真空和充氩气，其操作十分繁琐。
发明内容
(一)发明目的
针对现有技术中存在的技术问题，本发明旨在提供一种高温钠热对流试验回路，它既能排放回路中杂质含量较高的钠，又能灌装纯度较高的新钠；既保持回路的气密性又使得气相试验空间操作通道全口径畅通，能同时进行钠及钠蒸气的腐蚀试验；取样箱确保能始终在氩气保护气氛下完成试样的取放操作而不受空气污染。
(二)技术方案
一种高温钠热对流试验回路，包括主回路系统、储钠罐、进钠与排钠系统、覆盖气体净化及真空系统、取样箱和温控系统，其中，主回路系统由回路本体、膨胀罐和指状扩散冷阱组成，回路本体采用竖直四边形结构，由高温试验段、低温段及上下水平管构成循环回路，膨胀罐处在主回路系统的最高点，膨胀罐设有液位计和报警装置，在低温段的下端设有指状扩散冷阱；储钠罐处于整个所述试验回路的最低位置，储钠罐设有液位计和报警装置，上部与覆盖气体相连；进钠与排钠系统由进钠阀、排钠阀和排钠管道组成，通过进钠阀向主回路系统进钠，在主回路系统对钠进行排空时，通过排钠阀和排钠管道将主回路中的钠排入储钠罐；覆盖气体净化及真空系统由氩气瓶、除水罐、缓冲罐、净化罐以及真空泵组成；在高温试验段的上端设有取样箱，取样箱顶部开有一个孔，底部有密封盖板，由温控系统对回路进行温度控制与监控，另外，在高温试验段底部与进钠阀之间增设了钠取样口；在取样箱底部的密封盖板和高温试验段之间加接一段带有钠蒸气挡热阀的空管，空管外壁绕上冷却管道；在取样箱顶部开孔处增加了试样转换器，试样转换器与取样箱顶部开孔之间安装了真空闸板阀。
(三)发明效果
当回路进行了多次试验后，回路中钠的杂质含量较高，不易再净化时，可以通过钠取样口将回路中的脏钠直接排出，再重新灌装新钠，这样就不用重新更换回路本体，即节约了材料，而且操作简便。另外，钠取样口还可以很方便的对回路钠随时进行取样分析，因为要模拟该类结构材料所处的工况条件，对钠中杂质含量有一定要求。
在取样箱密封盖板和高温试验段之间增加了带钠蒸气挡热阀的一段空管，空管外壁绕上冷却管道，高温钠产生的钠蒸气被隔绝在钠蒸气挡热阀的下方，这样对气相钠进行冷却时，试验段上方将不会被冷凝钠堵塞，密封盖板的橡胶密封圈也不会因高温而破坏，即能保证取样箱的气密性，同时又使得气相试验空间操作通道全口径畅通，在钠蒸气挡热阀的下方可以同时进行高温热对流钠和钠蒸气的腐蚀试验。
在取样箱上部增加了带高真空闸板阀的试样转换器操作装置，能够保证取样箱始终处在氩气保护气氛下完成试样的取放操作而不受空气污染。
附图说明
图1高温钠热对流试验回路
1样品转换器、2真空闸板阀、3膨胀罐、4取样箱、5钠蒸气挡热阀、6高温试验段、7低温段、8氩气瓶、9除水罐、10缓冲罐、11净化罐、12真空泵、13钠取样口、14指状扩散冷阱、15储钠罐、23进钠阀、24排钠阀、25排钠管道、26密封盖板、27手套。
图2钠蒸气挡热阀
16环形卡位沟槽、17圆弧形密封面、18样品盒挂钩。
图3样品转换器
19滑杆、20密封垫圈、21转换筒、22样品盒、28密封压盖。
具体实施方式
实施例1：
下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步阐述。
如图1所示，本发明提供的高温钠热对流试验回路，包括主回路系统、储钠罐15、进钠与排钠系统、覆盖气体净化及真空系统、取样箱4和温控系统，其中，主回路系统由回路本体、膨胀罐3和指状扩散冷阱14组成，回路本体采用竖直四边形结构，由高温试验段6、低温段7及上下水平管构成循环回路，膨胀罐3处在主回路系统的最高点，膨胀罐3设有液位计和报警装置，在低温段7的下端设有指状扩散冷阱14；储钠罐15处于整个所述试验回路的最低位置，储钠罐15设有液位计和报警装置，上部与覆盖气体相连；进钠与排钠系统由进钠阀23、排钠阀24和排钠管道25组成，通过进钠阀23向主回路系统进钠，在主回路系统对钠进行排空时，通过排钠阀24和排钠管道25将主回路中的钠排入储钠罐15；覆盖气体净化及真空系统由氩气瓶8、除水罐9、缓冲罐10、净化罐11以及真空泵12组成；在高温试验段6的上端设有取样箱4，取样箱4顶部开有一个孔，底部有密封盖板26，由温控系统对回路进行温度控制与监控，另外，在高温试验段6底部与进钠阀23之间增设了钠取样口13；在密封盖板26和高温试验段6之间加接一段带有钠蒸气挡热阀5的空管，空管外壁绕上冷却管道；在取样箱4顶部开孔处增加了试样转换器1，试样转换器1与取样箱4顶部开孔之间安装了真空闸板阀2。当回路进行了多次试验后，回路中钠的杂质含量较高，不易再净化时，可以通过钠取样口13将回路中的脏钠直接排出，再重新灌装新钠，这样就不用重新更换回路本体，即节约了材料，而且操作简便。另外，钠取样口13还可以很方便的对回路钠随时进行取样分析，因为要模拟该类结构材料所处的工况条件，对钠中杂质含量有一定要求。
上述的钠蒸气挡热阀5由环形卡位沟槽16、圆弧形密封面17和样品盒挂钩18组成，环形卡位沟槽16的边沿开有钩形卡口，钩形卡口与密封盖板26上的试样取放抓钩相互匹配；圆弧形密封面17与高温试验段6上端管内壁的凹形密封面相互匹配；钠蒸气挡热阀5下端设置了所述的样品盒挂钩18。在取样箱密封盖板和高温试验段之间增加了钠蒸气挡热阀5，钠蒸气挡热阀5外套了空管，空管外壁绕上冷却管道，高温钠产生的钠蒸气被隔绝在钠蒸气挡热阀5的下方，这样对气相钠进行冷却时，取样箱4下部的试验段上方将不会被冷凝钠堵塞，密封盖板26的橡胶密封圈也不会因高温而破坏，即能保证取样箱4的气密性，同时又使得气相试验空间操作通道全口径畅通，在钠蒸气挡热阀5的下方可以同时进行高温热对流钠和钠蒸气的腐蚀试验。
上述的试样转换器1，由滑杆19、密封压盖28、密封垫圈20、转换筒21和样品盒22组成，转换筒21下端与真空闸板阀2顶部的螺纹孔相连接，取样箱4顶部开孔处与真空闸板阀2底部的法兰相连接，转换筒21上端配有密封垫圈20，密封垫圈20通过密封压盖28压紧，滑杆19穿过密封压盖28、密封垫圈20伸入转换筒21内，滑杆19下端是样品盒22。在往回路系统放置样品时，将装有样品的试样转换器1与真空闸板阀2顶部的螺纹孔连接后，通过真空系统抽真空后再充完氩气，然后打开真空闸板阀2的闸板，通过取样箱4中的手套27操作，将样品转移到取样箱4内，通过手套27再将取样箱内的样品挂在钠蒸气挡热阀5下端的样品盒挂钩18上，即可进行高温热对流钠和钠蒸气试验。在取出样品时，再进行反向操作。经过试样转换器1的过度，能够保证取样箱4始终处在氩气保护气氛下完成试样的取放而不受空气污染。
Claims (2)
1.一种高温钠热对流试验回路，包括主回路系统、储钠罐（15）、进钠与排钠系统、覆盖气体净化及真空系统、取样箱（4）和温控系统，其中，主回路系统由回路本体、膨胀罐（3）和指状扩散冷阱（14）组成，回路本体采用竖直四边形结构，由高温试验段（6）、低温段（7）及上下水平管构成循环回路，膨胀罐（3）处在主回路系统的最高点，膨胀罐（3）设有液位计和报警装置，在低温段（7）的下端设有指状扩散冷阱（14）；储钠罐（15）处于整个所述试验回路的最低位置，储钠罐（15）设有液位计和报警装置，上部与覆盖气体相连；进钠与排钠系统由进钠阀（23）、排钠阀（24）和排钠管道（25）组成，通过进钠阀（23）向主回路系统进钠，在主回路系统对钠进行排空时，通过排钠阀（24）和排钠管道（25）将主回路系统中的钠排入储钠罐（15）；覆盖气体净化及真空系统由氩气瓶（8）、除水罐（9）、缓冲罐（10）、净化罐（11）以及真空泵（12）组成；在高温试验段（6）的上端设有取样箱（4），取样箱（4）顶部开有一个孔，底部有密封盖板（26），由温控系统对回路进行温度控制与监控，其特征在于：在高温试验段（6）底部与进钠阀（23）之间增设了钠取样口（13）；在密封盖板（26）和高温试验段（6）之间加接一段带有钠蒸气挡热阀（5）的空管，空管外壁绕上冷却管道；在取样箱（4）顶部开孔处增加了试样转换器（1），试样转换器（1）与取样箱（4）顶部开孔之间安装了真空闸板阀（2）；所述的试样转换器（1），由滑杆（19）、密封压盖（28）、密封垫圈（20）、转换筒（21）和样品盒（22）组成，转换筒（21）下端与真空闸板阀（2）顶部的螺纹孔相连接，取样箱（4）顶部开孔处与真空闸板阀（2）底部的法兰相连接，转换筒（21）上端配有密封垫圈（20），密封垫圈（20）通过密封压盖（28）压紧，滑杆（19）穿过密封压盖（28）、密封垫圈（20）伸入转换筒（21）内，滑杆（19）下端是样品盒（22）。
2.根据权利要求1所述的高温钠热对流试验回路，其特征在于：所述的钠蒸气挡热阀（5）由环形卡位沟槽（16）、圆弧形密封面（17）和样品盒挂钩（18）组成，环形卡位沟槽（16）的边沿开有钩形卡口，钩形卡口与密封盖板（26）上的试样取放抓钩相互匹配；圆弧形密封面（17）与高温试验段（6）上端管内壁的凹形密封面相互匹配；钠蒸气挡热阀（5）下端设置了所述的样品盒挂钩（18）。
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