CN104036839B - 液态金属钠连续喷射的方法及所用回路 - Google Patents

Abstract

本发明属于快堆冷却剂特性技术领域，公开了液态金属钠连续喷射的方法及所用回路，该方法是将钠加热后使钠经过沉降、冷阱除杂后，在喷射支路中的钠喷射接收罐中实现连续喷射；该回路包括钠回路、阻塞计测量旁路、喷射支路。该方法及回路能够在线监测钠中杂质含量，使液态金属钠连续喷射、不堵塞喷射装置。

Description

液态金属钠连续喷射的方法及所用回路

技术领域

本发明属于快堆冷却剂特性技术领域，具体涉及液态金属钠连续喷射的方法及所用回路。

背景技术

快堆采用液态金属钠作为冷却剂，为解决退役后大量放射性钠的处理，需要全面开展快堆退役后放射性钠处理技术研究工作，而实施钠的连续喷射是连续处理大量放射性钠的前提条件。因而急需一种能够实现液态金属钠连续喷射的方法，并建立一条钠喷射的回路，来保证钠连续喷射的顺利实施。

发明内容

（一）发明目的

根据现有的技术需求，本发明提供了一种能够使液态金属钠连续喷射的方法及回路。

（二）技术方案

本发明提供的液态金属钠连续喷射的方法，是将钠加热后使钠经过沉降、冷阱除杂后，在喷射支路中的钠喷射接收罐中实现连续喷射，其包括以下步骤：

（1）除杂

将钠加热到150℃～250℃后输送到沉降罐中初步沉降，将沉降后的钠输送到膨胀箱中，并通过电磁泵使钠在扩散型冷阱、膨胀箱中循环流动，钠通过扩散型冷阱时进一步将杂质除去。

（2）测量

通过阻塞计测量旁路对净化后的钠进行在线测量，当杂质含量小于50ppm，将钠输送至喷射支路。

（3）钠的喷射

小流量喷射时，将钠先注入到钠计量筒，再将其注入喷射支路；大流量喷射时，将膨胀箱中钠通过电磁泵驱动输送到喷射支路的钠喷射接收罐，实现钠的连续雾化喷射。

本发明提供的实现液态金属钠连续喷射的回路，该回路包括钠回路、阻塞计测量旁路、喷射支路；

所述钠回路由电磁泵、扩散型冷阱、膨胀箱、电热元件组成，原料钠首先输送到沉降罐中将钠中的杂质初步沉降，杂质经沉降罐下方的排放管排出，将初步净化后的钠排入储钠罐后注入膨胀箱，关闭V117，通过电磁泵将膨胀箱的钠在钠回路中运行，钠中的杂质在扩散型冷阱中进一步除去。

所述阻塞计测量旁路主要由阻塞计构成，在线监测钠中杂质含量。

所述喷射支路由钠计量筒和钠喷射接收罐构成，小流量喷射时，将钠由膨胀箱先注入标定的钠计量筒，再将其注入钠喷射接收罐。大流量喷射时，膨胀箱中钠通过电磁泵驱动输送到钠喷射接收罐。

其中钠喷射接收罐钠主要由引流装置、喷嘴、钠接收盘、导向装置、导排装置组成，所述的喷嘴为叶片式窄角实心锥形喷嘴。引流装置从钠喷射接收罐的顶部进入其内部，其上配备有电加热及保温装置，该喷射装置将液体钠喷射到密闭容器中；导向装置位于钠接收盘的下方，实现对钠接收盘的过渡支撑。钠接收盘位于密闭容器的下部，用于接收喷射的钠，其边缘的弧形导流板能将喷射到钠接收盘边缘的钠滴引流到支撑架上设置的漏钠口中；从漏钠口流出的钠经排放口进入钠导排装置。支撑架位于导向装置的下方，用于支撑钠接收盘。

（三）有益效果

采用本发明提供的液态金属钠连续喷射的方法及所用回路，使钠在喷射前经过沉降罐及扩散型冷阱两步除杂，并且在回路中还有阻塞计测量装置，能够在线监测钠中杂质含量，使液态金属钠连续喷射、不堵塞喷射装置。回路中的钠喷射接收罐可以实现在密闭环境下对钠进行喷射、轨迹和温度测量及导排。

附图说明

图1：液态金属钠连续喷射的回路示意图；

1.沉降罐；2.钠蒸汽阱；3.钠计量筒；4.1号加热器；5.阻塞计；6.冷阱；7.1号风机；8.电磁泵；9.膨胀箱；10.电热元件；11.储钠罐；12.钠喷射接收罐；13.风机；14.真空泵；

图2：钠喷射接收罐；

15.引流装置、16.多支式热电偶装置、17.密闭容器、18.窥视窗、19.钠接收盘、20.导向装置、21.钠排放口、22.电加热装置、23.导排装置、24.氩气保护用输送装置、25. 支撑架、26.漏钠口、27.喷嘴。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。

本发明提供的液态金属钠连续喷射的方法，是将钠加热到150℃～250℃，使钠经过沉降、冷阱除杂后，在喷射支路中的钠喷射接收罐12中实现连续喷射，其包括以下步骤：

（1）除杂

将钠加热到150℃～250℃后输送到沉降罐1中初步沉降，将沉降后的钠输送到膨胀箱9中，并通过电磁泵8使钠在扩散型冷阱6、膨胀箱9中循环流动，钠通过扩散型冷阱6时进一步将杂质除去。

（2）测量

通过阻塞计测量旁路对净化后的钠进行在线测量，当杂质含量小于50ppm，将钠输送至喷射支路。

（3）钠的喷射

小流量喷射时，将钠先注入到钠计量筒3，再将其注入喷射支路；大流量喷射时，将膨胀箱9中钠通过电磁泵8驱动输送到喷射支路的钠喷射接收罐12，实现钠的连续雾化喷射。

本发明提供的实现液态金属钠连续喷射的回路，如图1所示，该回路包括钠回路、阻塞计测量旁路、喷射支路；

所述钠回路由电磁泵8、扩散型冷阱6、膨胀箱9、电热元件10组成，原料钠首先输送到沉降罐1中将钠中的杂质初步沉降，杂质经沉降罐1下方的排放管排出，将初步净化后的钠排入储钠罐11后注入膨胀箱9，关闭V117，通过电磁泵8将膨胀箱9的钠在钠回路中运行，钠中的杂质在扩散型冷阱6中进一步除去。

所述阻塞计测量旁路主要由阻塞计5构成，在线监测钠中杂质含量。

所述喷射支路由钠计量筒3和钠喷射接收罐12构成，小流量喷射时，将钠由膨胀箱9先注入标定的钠计量筒3，再将其注入钠喷射接收罐12。大流量喷射时，膨胀箱9中钠通过电磁泵8驱动输送到钠喷射接收罐12。

如图2所示，钠喷射接收罐12主要由引流装置15、喷嘴27、钠接收盘19、导向装置20、导排装置23组成，所述的喷嘴27为叶片式窄角实心锥形喷嘴。引流装置15从钠喷射接收罐12的顶部进入其内部，其上配备有电加热及保温装置，该喷射装置将液体钠喷射到密闭容器中；导向装置20位于钠接收盘19的下方，实现对钠接收盘19的过渡支撑。钠接收盘19位于密闭容器的下部，用于接收喷射的钠，其边缘的弧形导流板能将喷射到钠接收盘19边缘的钠滴引流到支撑架25上设置的漏钠口26中；从漏钠口26流出的钠经钠排放口21进入钠导排装置23。支撑架25位于导向装置20的下方，用于支撑钠接收盘19，并且在支撑架25上设置有漏钠口26。

实施例 1

将原料钠加热到150℃分多次输送到沉降罐1中，当沉降罐1中钠液位达到高液位时，停止从外界进钠。然后将沉降罐1中的钠加热到300℃，并自然冷却到120℃，然后将阀门打开，将沉积在罐底的杂质排出。随后将储钠罐11及沉降罐与储钠罐11间的管道等设备预热到250℃，将沉降罐1中的钠充入到储钠罐11的高液位为止。钠回路运行前，将储钠罐11中的钠注入到膨胀箱9中，关闭V117阀门。将钠回路及设备预热到250℃，启动电磁泵使钠在回路中运行，并通过调节冷阱温度，将钠中的杂质沉积在冷阱中，连续运行1周后，启动阻塞计回路，在线测量钠中杂质含量，杂质含量为30ppm。开启喷射支路钠阀V115、V116、V119、V121和V122将纯钠引向钠喷射接收罐12，带压的液态钠与喷射装置中的扰流叶片接触后，被迫产生高速旋转进入涡流室，液态钠在涡流室内雾化后沿着喷口呈实心圆锥形高速喷射到钠喷射接收罐12中，对喷射钠的轨迹及粒径进行测量分析，为快堆退役中放射性钠处理技术的研究提供设计依据，并推动快堆退役技术的发展。

实施例 2

与实施例1中所用的方法及回路相同，将原料钠加热到200℃。

实施例 3

与实施例1中所用的方法及回路相同，将原料钠加热到250℃。

Claims (3)

1.一种液态金属钠连续喷射所用回路，其特征在于，该回路包括钠回路、阻塞计测量旁路、喷射支路；

所述钠回路由电磁泵、扩散型冷阱、膨胀箱、电热元件组成，在沉降罐中初步净化后的原料钠被排入储钠罐后注入膨胀箱，电磁泵将膨胀箱的钠在钠回路中运行，扩散型冷阱将钠中的杂质进一步除去；

所述阻塞计测量旁路主要由阻塞计构成，在线监测钠中杂质含量；

所述喷射支路由钠计量筒和钠喷射接收罐构成，小流量喷射时，将钠由膨胀箱先注入标定的钠计量筒，再将其注入钠喷射接收罐；大流量喷射时，膨胀箱中钠通过电磁泵驱动输送到钠喷射接收罐。

2.根据权利要求1所述的液态金属钠连续喷射所用回路，其特征在于，所述的钠喷射接收罐钠主要由引流装置、喷嘴、钠接收盘、导向装置、电加热装置、导排装置组成，所述的喷嘴为叶片式窄角实心锥形喷嘴。

3.根据权利要求2所述的液态金属钠连续喷射所用回路，其特征在于，所述的引流装置从钠喷射接收罐的顶部进入其内部，其上配备有电加热及保温装置；导向装置位于钠接收盘的下方，实现对钠接收盘的过渡支撑；钠接收盘位于密闭容器的下部，用于接收喷射的钠，其边缘的弧形导流板能将喷射到钠接收盘边缘的钠滴引流到支撑架上设置的漏钠口中；从漏钠口流出的钠经排放口进入钠导排装置；支撑架位于导向装置的下方，用于支撑钠接收盘。