CN106338575A - 一种液态金属净化实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液态金属净化实验装置，包括熔化罐、净化罐、储藏罐和高压气瓶，法兰三上设置真空阀组，熔化罐侧面的下部设有热电偶，熔化罐的底部与净化罐的侧壁的上部通过管道一连接，净化罐的侧壁的下部设有热电偶二，净化罐的底部中心和储藏罐的侧壁的上部通过管道二连接，净化罐上部的管道一和净化罐底部的管道二之间设有压差计，法兰二上设有液位计和气体阀门，气体阀门通过管道与高压气瓶连接，储藏罐侧壁的下部设有热电偶三，储藏罐的底部中心位置通过管道三与熔化罐的侧壁的上部连接。本发明的技术方案，液态金属可循环，循环方式通过高压气体和阀门控制进行，省去了回路中常见的液态金属泵，大大节约了实验成本，提高了实验效率。

Description

一种液态金属净化实验装置

技术领域

本发明属于液态金属回路设备技术领域，具体涉及一种液态金属净化实验装置。

背景技术

液态金属因其熔点低、沸点高、热导率好成为新一代液态金属反应堆冷却剂的首选，如铅基反应堆中使用铅做冷却剂，加速器驱动次临界系统中使用铅铋合金作冷却剂，已经在世界范围内开展广泛研究。在液态金属反应堆或回路中，面临的一个重要的问题是液态金属对结构材料的腐蚀所产生的杂质，以及检修，装卸料和原料中引入的杂质等，这些杂质容易堵塞换热器流道和回路管道，降低传热效率等。

为保证回路和反应堆的安全运行，必须对冷却剂进行净化，但目前净化技术不成熟，故需要净化装置以开展实验，通常净化实验在液态金属回路中进行，但回路运行成本高，实验代价大，且液态金属中的杂质来源为液态金属长时间腐蚀回路管道所致，实验时间长，效率低下。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种液态金属回路用净化装置，可以开展净化实验，且可以通过熔化罐添加杂质，以模拟真实工况，另外其运行成本低，实验效率高，且可以对各种滤芯进行测试。

本发明采用的技术方案是：

一种液态金属净化实验装置，包括熔化罐、净化罐、储藏罐和高压气瓶，所述熔化罐上端通过法兰三密封，所述法兰三上设置真空阀组，所述熔化罐侧面的下部设有热电偶，所述熔化罐的底部与净化罐的侧壁的上部通过管道一连接，所述净化罐上端通过法兰一密封，所述净化罐的侧壁的下部设有热电偶二，所述净化罐的底部中心和所述储藏罐的侧壁的上部通过管道二连接，所述净化罐上部的所述管道一和所述净化罐底部的所述管道二之间设有压差计，所述储藏罐上部通过法兰二密封，所述法兰二上设有液位计和气体阀门，所述气体阀门通过管道与所述高压气瓶连接，所述储藏罐侧壁的下部设有热电偶三，所述储藏罐的底部中心位置通过管道三与所述熔化罐的侧壁的上部连接，所述管道一、所述管道二和所述管道三上分别设有阀门一，阀门二和阀门三。

本发明所述的液态金属净化实验装置，其中，所述熔化罐、所述净化罐、所述储藏罐、所述管道一、所述管道二和所述管道三的外壁均缠绕有加热丝，所述加热丝外面设有保温层，所述保温层外部温度小于50℃。

本发明所述的液态金属净化实验装置，其中，所述熔化罐、所述净化罐、所述储藏罐、所述管道一、所述管道二、所述管道三、所述法兰一、所述法兰二和所述法兰三的材料均为316L不锈钢。

本发明所述的液态金属净化实验装置，其中，所述高压气瓶内气体为惰性气体。

本发明技术效果：

（1）本发明液态金属可循环，循环方式通过高压气体和阀门控制进行，省去了回路中常见的液态金属泵，大大节约了实验成本，提高了实验效率。

（2）本发明净化罐采用法兰密封，净化罐液态金属进出口装有压差计，可以对不同种类滤芯进行测试。

（3）本发明通过熔化罐添加杂质，可以模拟真实腐蚀工况产生的杂质净化。

附图说明

图1为本发明所述的液态金属净化实验装置结构示意图。

图中：真空阀组1；熔化罐2；热电偶一3；阀门一4；管道一5；法兰一6；净化罐7；热电偶二8；阀门二9；压差计10；管道二11；法兰二12；液位计13；储藏罐14；气体阀门15；高压气瓶16；热电偶三17；阀门三18；管道三19；法兰三20。

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

如图1所示，一种液态金属净化实验装置，包括熔化罐2、净化罐7、储藏罐14和高压气瓶16，熔化罐2上端通过法兰三20密封，法兰三20上设置真空阀组1，熔化罐2侧面的下部设有热电偶3，用于检测熔化罐2的温度，熔化罐2的底部与净化罐7的侧壁的上部通过管道一5连接，净化罐7上端通过法兰一6密封，净化罐7的侧壁的下部设有热电偶二8，净化罐7的底部中心和储藏罐14的侧壁的上部通过管道二11连接，净化罐7上部的管道一5和底部的管道二11之间设有压差计10，储藏罐14上部通过法兰二12密封，法兰二12上设有液位计13和气体阀门15，气体阀门15通过管道与高压气瓶16连接，储藏罐14侧壁的下部设有热电偶三17，储藏罐14的底部中心位置通过管道三19与熔化罐2的侧壁的上部连接，管道一5、管道二11和管道三19上分别设有阀门一4，阀门二9和阀门三18。熔化罐2、净化罐7、储藏罐14、管道一5、管道二11和管道三19的外壁均缠绕有加热丝，所述加热丝外面设有保温层，所述保温层外部温度小于50℃。熔化罐2、净化罐7、储藏罐14、管道一5、管道二11、管道三19和法兰三20、法兰一6和法兰二12材料均为316L不锈钢，高压气瓶16内气体为惰性气体。

本发明的工作过程如下：打开法兰三20，将铸锭装载进熔化罐2，装载完成，封上法兰三20，打开真空阀组1、阀门一4、阀门二9和阀门三18，关闭气体阀门15，抽真空，到目标真空度后，关闭真空阀组1，同时关闭阀门一4和阀门三18，接通电源，使用缠绕在储藏罐14和管道一5、管道二11和管道三19表面的加热丝进行缓慢加热，热电偶一3、热电偶二8和热电偶三17的测量值达到实验目标温度后，停止加热，保温，然后开启阀门一4，在重力作用下液态金属从熔化罐2底部流出，流经净化罐7，经由管道二11，进入储藏罐14。待熔化罐和净化罐的液态金属全部进入储藏罐14后，一次净化实验完成。如果进行第二次净化实验，则关闭阀门二9和阀门一4，打开阀门三18，缓慢打开气体阀门15，此时高压气瓶内的气体进入到储藏罐14，通过惰性气体压力，将储藏罐14内液态金属压入熔化罐2，通过液位计13可以查看储藏罐内液态金属液面高度，从而判断是否全部进入到熔化罐，待液态金属完全进入到熔化罐后，关闭气体阀门15和阀门三18，至此一个循环完成。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种液态金属净化实验装置，其特征在于：包括熔化罐（2）、净化罐（7）、储藏罐（14）和高压气瓶（16），所述熔化罐（2）上端通过法兰三（20）密封，所述法兰三（20）上设置真空阀组（1），所述熔化罐（2）侧面的下部设有热电偶（3），所述熔化罐（2）的底部与净化罐（7）的侧壁的上部通过管道一（5）连接，所述净化罐（7）上端通过法兰一（6）密封，所述净化罐（7）的侧壁的下部设有热电偶二（8），所述净化罐（7）的底部中心和所述储藏罐（14）的侧壁的上部通过管道二（11）连接，所述净化罐（7）上部的所述管道一（5）和所述净化罐（7）底部的所述管道二（11）之间设有压差计（10），所述储藏罐（14）上部通过法兰二（12）密封，所述法兰二（12）上设有液位计（13）和气体阀门（15），所述气体阀门（15）通过管道与所述高压气瓶（16）连接，所述储藏罐（14）侧壁的下部设有热电偶三（17），所述储藏罐（14）的底部中心位置通过管道三（19）与所述熔化罐（2）的侧壁的上部连接，所述管道一（5）、所述管道二（11）和所述管道三（19）上分别设有阀门一（4），阀门二（9）和阀门三（18）。

2.根据权利要求1所述的液态金属净化实验装置，其特征在于：所述熔化罐（2）、所述净化罐（7）、所述储藏罐（14）、所述管道一（5）、所述管道二（11）和所述管道三（19）的外壁均缠绕有加热丝，所述加热丝外面设有保温层，所述保温层外部温度小于50℃。

3.根据权利要求2所述的液态金属净化实验装置，其特征在于：所述熔化罐（2）、所述净化罐（7）、所述储藏罐（14）、所述管道一（5）、所述管道二（11）、所述管道三（19）、所述法兰一（20）、所述法兰二（6）和所述法兰三（12）的材料均为316L不锈钢。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的液态金属净化实验装置，其特征在于：所述高压气瓶（16）内气体为惰性气体。