CN105427905B - 一种模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种核反应堆设备去污研究装置。为解决我国快中子反应堆粘钠设备堆外去污研究问题，本发明提供了一种模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置。该试验装置包括配液罐、去污罐、废液罐、真空泵、循环泵和温控器；所述去污罐顶部低于配液罐底部，所述废液罐顶部低于去污罐底部。本发明的试验装置适用性广，能够用于开展多种粘钠设备去污方法的去污试验研究，具有安全性和可靠性强，建造费用低，操作便捷，废液易回收等优点，便于去污剂种类、去污温度、去污时间、去污剂流速等条件的选择，有效解决了我国快中子反应堆粘钠设备堆外去污研究问题。

Description

一种模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置
技术领域
本发明涉及一种核反应堆设备去污研究装置，特别涉及一种模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置。
背景技术
为掌握设备运行状态，保障运行的安全稳定，快中子反应堆(简称快堆)经过一段时间的运行后，需要对一回路钠循环泵、中间热交换器等设备进行检修。此时这些设备表面粘附了22Na、24Na等放射性物质，并附着有堆内裂变产物，以及扩散进入材料基体的54Mn、60Co、58Co、51Cr等活化腐蚀产物。为减少设备检修期间各种放射性物质对工作人员的伤害及对环境的污染，需要对这些设备进行一定程度的去污。
核设施去污是一门涉及多学科的技术，包括物理去污、化学去污、电化学去污和物理化学联合去污等去污机制。化学去污被广泛应用于去除设备表面上的固定放射性污染物，其去污效果通常与去污剂种类、浓度、作用时间、温度、搅拌情况等诸多因素有关，常用的化学试剂有以下几类：无机酸类、有机酸类、氧化还原类、螯合剂类、碱类、表面活性剂类、缓蚀剂类等，实际应用时常常从其中适当选择一种至几种，单独或复配组成去污体系。
对于快中子反应堆来说，其待检修设备表面粘附的22Na、24Na和堆内裂变产物通过氮气-水蒸汽处理、除盐水的方式即可清除；但待检修设备表面的腐蚀产物沉积层，尤其是材料表层数十微米内的高放射性物质54Mn、60Co、58Co等，无法通过水蒸汽处理和除盐水的方式直接清除。由于目前我国对快中子反应堆大型粘钠设备暂未进行过实际的去污处理，对去污剂和相关去污方法缺少参考资料及必要的操作运行经验，为此，若要实现我国对快中子反应堆的深入研究及产业应用，就需要研制一种模拟试验装置，以便于快中子反应堆粘钠设备堆外去污研究的开展。
发明内容
为解决我国快中子反应堆粘钠设备堆外去污研究问题，本发明提供了一种模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置。
该试验装置包括配液罐、去污罐、废液罐、真空泵、循环泵和温控器；所述配液罐上设有进液口、排液口、伸入配液罐内部的通气管、配液罐排气口、配液罐压力表以及配液罐测温装置，配液罐顶部还通过带有阀门的管路与所述真空泵相连接，所述进液口、排液口、伸入配液罐内部的通气管以及配液罐排气口均采用阀门控制；所述去污罐顶部低于配液罐底部，去污罐上设有去污罐排气口、去污罐压力表以及去污罐测温装置，去污罐上部通过管路与配液罐的排液口相连接，去污罐底部通过带有阀门的管路与所述循环泵相连接，所述循环泵还通过管路与配液罐的排液口相连接；所述废液罐顶部低于去污罐底部，废液罐通过带有阀门的管路与去污罐底部相连接；所述配液罐和去污罐的外壁上均设有加热装置。
所述加热装置均优选为加热丝。
所述加热丝优选为铠装加热丝。
所述加热装置外部设有保温棉为优选。
所述配液罐测温装置采用热电偶为优选。
所述去污罐测温装置采用热电偶为优选。
去污罐上部连接的管路上设有流量计为优选。
本发明的试验装置包括配液罐、去污罐、废液罐三个罐体；其中，配液罐用来盛放去污剂，结合由通气管通入的氩气鼓泡，也可实现去污剂的除氧；去污罐用于粘钠设备的去污，是本装置的核心部件；废液罐用于接收废弃的去污剂或清洗废液；真空泵用于对本装置进行整体抽真空，使其内部处于低氧环境；循环泵用于驱动去污剂或清洗液在去污回路中流动，达到有效去污或清洗的目的；加热装置和温控器用于配液罐和去污罐温度的调控。
本发明的模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置适用性广，能够用于开展多种粘钠设备去污方法的去污试验研究，具有安全性和可靠性强，建造费用低，操作便捷，废液易回收等优点，便于去污剂种类、去污温度、去污时间、去污剂流速等条件的选择，有效解决了我国快中子反应堆粘钠设备堆外去污研究问题。
附图说明
图1本发明的模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置示意图。
附图标记：1.配液罐，2.去污罐，3.废液罐，4.真空泵，5.循环泵，6.温控器，7.进液口，8.排液口，9.通气管，10.配液罐排气口，11.配液罐压力表，12.配液罐测温装置，13.去污罐排气口，14.去污罐压力表，15.去污罐测温装置，16.加热装置，17.流量计，V101、V102、V103、V201、V202、V203、V204、V205：阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1
采用本发明的试验装置对某快堆粘钠设备进行堆外去污研究，去污方法采用混合酸一步去污法，其主要步骤如下：
1)将快堆粘钠设备置入去污罐内；
2)关闭阀门V102、V103、V201、V204、V205，开启阀门V202、V203，开启真空泵对试验装置内部抽真空，持续15min；然后关闭真空泵及阀门V101，开启阀门V103，充氩气至常压；重复上述抽真空操作一次，然后充氩气至微正压；
3)关闭阀门V202，轻微开启阀门V102和V103，向配液罐内通入少量氩气，开启阀门V201，通过进液口向配液罐内注入配制好的硫酸和磷酸混合酸去污剂，之后关闭所有阀门；
4)轻微开启阀门V102、V103，以5L/min的流量向配液罐去污剂中通入氩气鼓泡除氧30min，之后关闭阀门V102、V103；将去污剂加热至预定温度；
5)将去污罐加热至预定温度后，关闭阀门V204，开启阀门V202、V203，轻微开启阀门V205通入氩气，使配液罐内的去污剂充入去污罐及相应管路中；然后，关闭阀门V103、V205、V202，开启循环泵，通过调节阀门V203使去污剂流量大小达到预定值，开始试验；
6)试验完成后，关闭循环泵，开启阀门V102、V205、V202、V204，将使用后的去污剂排至废液罐中，之后关闭所有阀门；
7)开启阀门V201、V102，向配液罐内注入适量去离子水；开启阀门V202、V203、V205，使去离子水注入去污回路；关闭阀门V202、V205、V204，开启循环泵对去污后的快堆粘钠设备、去污罐及相应管路进行循环清洗；清洗后，开启阀门V102、V205、V202、V204，将清洗废液排入废液罐；
8)最后，由去污罐中取出清洗后的快堆粘钠设备，完成试验。
实施例2
采用本发明的试验装置对某快堆粘钠设备进行堆外去污研究，去污方法采用盐—酸两步去污法，其主要步骤如下：
1)将快堆粘钠设备置入去污罐内；
2)关闭阀门V102、V103、V201、V204、V205，开启阀门V202、V203，开启真空泵对试验装置内部抽真空，持续15min；然后关闭真空泵及阀门V101，开启阀门V103，充氩气至常压；重复上述抽真空操作一次，然后充氩气至微正压；
3)关闭阀门V202，轻微开启阀门V102和V103，向配液罐内通入少量氩气，开启阀门V201，通过进液口向配液罐内注入配制好的碱性高锰酸钾去污剂，之后关闭所有阀门；
4)轻微开启阀门V102、V103，以5L/min的流量向配液罐去污剂中通入氩气鼓泡除氧30min，之后关闭阀门V102、V103；将去污剂加热至预定温度；
5)将去污罐加热至预定温度后，关闭阀门V204，开启阀门V202、V203，轻微开启阀门V205通入氩气，使配液罐内的去污剂充入去污罐及相应管路中；然后，关闭阀门V103、V205、V202，开启循环泵，通过调节阀门V203使去污剂流量大小达到预定值，开始试验；
6)完成第一步试验后，关闭循环泵，开启阀门V102、V205、V202、V204，将使用后的去污剂排至废液罐中；
7)开启阀门V201、V102，向配液罐内注入适量去离子水；开启阀门V202、V203、V205，使去离子水注入去污回路；关闭阀门V202、V205、V204，开启循环泵对去污后的快堆粘钠设备、去污罐及相应管路进行循环清洗；清洗后，开启阀门V102、V205、V202、V204，将清洗废液排入废液罐；检查排出的清洗废液pH值，如pH值过高，则重复清洗至排出的清洗废液pH值为7左右；
8)向配液罐内注入配制好的草酸溶液去污剂，参照步骤3)-7)进行第二步试验；
9)最后，由去污罐中取出清洗后的快堆粘钠设备，完成试验。

Claims (7)

1.一种模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置，其特征在于：该试验装置包括配液罐、去污罐、废液罐、真空泵、循环泵和温控器；所述配液罐上设有进液口、排液口、伸入配液罐内部的通气管、配液罐排气口、配液罐压力表以及配液罐测温装置，配液罐顶部还通过带有阀门的管路与所述真空泵相连接，所述进液口、排液口、伸入配液罐内部的通气管以及配液罐排气口均采用阀门控制；所述去污罐顶部低于配液罐底部，去污罐上设有去污罐排气口、去污罐压力表以及去污罐测温装置，去污罐上部通过管路与配液罐的排液口相连接，去污罐底部通过带有阀门的管路与所述循环泵相连接，所述循环泵还通过管路与配液罐的排液口相连接；所述废液罐顶部低于去污罐底部，废液罐通过带有阀门的管路与去污罐底部相连接；所述配液罐和去污罐的外壁上均设有加热装置。
2.如权利要求1所述的模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置，其特征在于：所述加热装置均为加热丝。
3.如权利要求2所述的模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置，其特征在于：所述加热丝为铠装加热丝。
4.如权利要求1所述的模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置，其特征在于：所述加热装置外部设有保温棉。
5.如权利要求1所述的模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置，其特征在于：所述配液罐测温装置采用热电偶。
6.如权利要求1所述的模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置，其特征在于：所述去污罐测温装置采用热电偶。
7.如权利要求1所述的模拟快堆粘钠设备堆外去污研究的试验装置，其特征在于：去污罐上部连接的管路上设有流量计。
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