CN110431638A - 更换铯阱的方法及其铯阱组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于更换铯阱的方法包括冷冻部分地包含铯并且位于屏蔽单元内的铯阱。然后，铯阱被去联接并从屏蔽单元中移除。第二铯阱被插入到屏蔽单元中并附接到屏蔽单元。

Description

更换铯阱的方法及其铯阱组件
本申请作为PCT国际专利申请于2018年3月29日提交，并要求于2017年3月29日提交的序列号为62/478,419的美国临时专利申请的优先权的权益，该美国临时专利申请的全部公开内容通过引用以其整体并入本文。
引言
核裂变反应堆包括增殖和焚烧快速反应堆(也被称为行波反应堆或TWR)。TWR指的是这样的反应堆，其将被设计成在启动后使用天然铀、贫化铀、乏轻水反应堆燃料或钍作为再填装燃料无限期运行，并且其中增殖并随后焚烧的波将相对于燃料传播。因此，在某些方面，TWR是运行在亚临界再填装燃料上的一次循环快速反应堆，该亚临界再填装燃料被增殖到有效态，并被就地焚烧。在TWR中，进行增殖和裂变的波(“增殖-焚烧波”)源自反应堆的堆芯，并相对于燃料移动。在燃料静止的情况下，增殖和焚烧波从点火点向外扩展。在一些情况下，燃料被移动，使得增殖和焚烧波相对于堆芯保持静止(例如，驻波)，但是相对于燃料移动；驻波被认为是TWR的一种。燃料组件的移动被称为“燃料倒换”，用于维持驻波和调节反应堆特性(热、通量、功率、燃料燃耗等)。核裂变发生在封装在反应堆容器中的堆芯中，在堆芯中燃料组件被倒换。燃料组件包括可裂变的核燃料组件和可增殖的核燃料组件。反应控制主要由控制棒组件完成，控制棒组件也位于堆芯中以用于调节反应堆特性。
由驻波产生的裂变能量产生了热能，热能通过一个或更多个热传输回路被连续传输到蒸汽发生器以产生电能，然后低温热量通过一组水冷真空冷凝器排出。冷却剂系统分为初级冷却剂回路和中级冷却剂回路，这有助于保持堆芯和初级冷却剂回路的完整性。在TWR中，初级冷却剂回路和中级冷却剂回路都使用液态钠。
概述
在一个方面中，本技术涉及一种替换铯阱的方法，该方法包括：冷冻其中至少部分含有铯的第一铯阱，其中第一铯阱位于屏蔽单元内；将第一铯阱与屏蔽单元去联接；将第一铯阱从屏蔽单元中移除；将第二铯阱插入到屏蔽单元中；以及将第二铯阱附接到屏蔽单元。在示例中，第一铯阱包括以下步骤中的至少一个：将在第一铯阱和屏蔽单元之间延伸的至少一个横向支撑锚远程去联接；将第一铯阱与钠处理线路远程去联接；以及将在第一铯阱和屏蔽单元之间延伸的电源附件和仪器控制附件远程去联接。在另一示例中，将至少一个横向支撑锚远程去联接包括移除连接构件，该连接构件将从屏蔽单元延伸的单元锚联接到从第一铯阱延伸的阱锚。在又一示例中，连接构件是销和螺栓中的至少一个。在又另一示例中，将第一铯阱与钠处理线路远程去联接包括：压合从第一铯阱延伸的至少一条钠管线；以及切割邻近压合的部分的至少一条钠管线，使得至少一条钠管线的第一部分从第一铯阱的顶部延伸，并且至少一条钠管线的第二部分保持为钠处理线路的一部分。
在上述方面的另一示例中，远程断开电源附件和仪器控制附件包括从设置在第一铯阱的顶部的相应接收器上拔下电源附件和仪器控制附件中的至少一个。在示例中，第一铯阱包括：将第一铯阱可释放地联接到吊装工具；以及经由吊装工具将第一铯阱吊出屏蔽单元，使得第一铯阱的底座与从屏蔽单元的底部延伸的至少一个定位销滑动地脱离。在另一示例中，该方法包括经由吊出操作将从第一铯阱延伸的冷却管线入口与从屏蔽单元延伸的固定的冷却管线分离。在又另一示例中，将第一铯阱可释放地联接到吊装工具包括旋转吊装工具的至少一个吊钩并将其吊装到设置在第一铯阱上的相应的吊眼内。在又一示例中，插入第二铯阱包括：将第二铯阱可释放地联接到吊装工具，其中，吊装工具包括至少一个吊钩，并且第二铯阱包括至少一个相应的吊眼；经由吊装工具将第二铯阱放置到屏蔽单元中；并且同时将第二铯阱的底座与从屏蔽单元的底部延伸的至少一个定位销对准。
在上述方面的另一示例中，该方法包括经由可滑动的接合将从第二铯阱延伸的冷却管线入口联接到从屏蔽单元延伸的固定的冷却管线。在示例中，附接第二铯阱包括以下步骤中的至少一个：将从屏蔽单元延伸的单元锚联接到从第二铯阱延伸的阱锚，形成在第一铯阱和屏蔽单元之间延伸的至少一个横向支撑锚；将从第二铯阱延伸的至少一条第一钠管线焊接到从钠处理线路延伸的至少一条第二钠管线；以及通过将电源附件和仪器控制附件插入到设置在第二铯阱的顶部的相应额接收器中连接这些附件。在另一示例中，第一铯阱包含预定量的铯，第二铯阱不包含铯。在又另一示例中，屏蔽单元是按需求设计的屏蔽单元(individualized shielded cell)。
在另一方面中，本技术涉及铯阱，其具有：具有顶部的主体，该主体包围过滤器和活性材料，该活性材料被配置为从钠流中去除铯；基本上围绕主体布置的冷却夹套；以及从顶部延伸的至少一条第一钠管线，其中，至少一条第一钠管线被配置成与钠处理线路的相应的至少一条第二钠管线流动连通地联接。在示例中，铯阱还包括从冷却夹套延伸的至少一个阱锚，其中，阱锚可释放地联接到从屏蔽单元延伸的至少一个相应的单元锚，从而形成至少一个横向支撑锚。在另一示例中，铯阱包括设置在顶部上的至少一个吊眼，该至少一个吊眼被配置为接收吊装工具，用于将铯阱放置到屏蔽单元中以及从屏蔽单元移除铯阱。在又另一示例中，铯阱包括从冷却夹套的底部延伸的入口冷却管线，其中，入口冷却管线具有自由端，自由端可释放地与屏蔽单元内相应的固定冷却管线流动连通地联接。在又另一示例中，铯阱包括设置在顶部上的至少一个接收器，其中，电源附件和仪器控制附件被配置成可释放地插入到至少一个接收器中。在另一示例中，铯阱包括联接到主体的底部的底座，其中，至少一个开口被界定在底座内，使得底座可经由至少一个相应的定位销定位在屏蔽单元的底部内。
在另一方面中，本技术涉及铯阱，其具有：具有顶部的主体，该主体包围过滤器和活性材料，该活性材料被配置为从包含铯和氩的钠流中去除铯；以及从顶部延伸的至少一条第一钠管线，其中，至少一条第一钠管线被配置成与钠处理线路的相应的至少一条第二钠管线流动连通地联接；其中，过滤器被定位以防止活性材料离开铯阱，同时允许钠和氩通过，并且过滤器具有40μm至160μm的平均孔径尺寸。在示例中，过滤器的平均端口尺寸的下限选自40、50、60、70、80和90μm。在又另一示例中，过滤器的平均端口尺寸的上限选自100、110、120、130、140、150和160μm。在又领一示例中，过滤器是烧结金属过滤器。在又另一示例中，烧结金属过滤器由不锈钢、镍、HT-9和钛中的一种或更多种烧结而成。
附图简述
构成本申请的一部分的以下附图示出了所描述的技术，并且不意味着以任何方式限制如所要求保护的技术的范围，该范围应以所附权利要求为基础。
图1以框图形式图示了行波反应堆的一些基本部件。
图2是示例铯阱组件的示意图。
图3是沿截面线3-3截取的图2中所示的铯阱组件的俯视图。
图4是示例铯阱的透视图。
图5是说明了更换铯阱的方法的流程图。
详细描述
图1以框图形式示出了行波反应堆(TWR)100的一些基本部件。通常，TWR 100包括包含多个燃料组件(未示出)的反应堆堆芯102。堆芯102被设置在容纳一定体积的液态钠冷却剂106的池104内。池104被称为热池，并且具有温度高于其周围冷池108的钠(由于由反应堆堆芯102中的燃料组件产生的能量)，冷池108也包含液态钠冷却剂106。通过凸角堡(redan)110，将热池104与冷池108分开。钠冷却剂106液面上方的顶部空间112填充有惰性保护气体，诸如氩气。反应堆容器114围绕反应堆堆芯102、热池104和冷池108，并用反应堆顶盖116密封。反应堆顶盖116提供进入反应堆容器114内部的各个接入点。
反应堆堆芯102的尺寸是基于许多因素来选择的，包括燃料的特性、期望的发电量、可供使用的反应堆100空间等等。根据需要或期望，TWR的各个实施例可用于低功率(约300MWe-约500MWe)、中等功率(约500MWe-约1000MWe)和高功率(约1000MWe及以上)应用。可以通过围绕堆芯102提供一个或更多个反射器(未示出)以将中子反射回到堆芯102中，来提高反应堆100的性能。此外，可增殖的和可裂变的核组件在堆芯102内部和周围移动(或“倒换”)，以控制其中发生的核反应。
钠冷却剂106经由初级钠冷却剂泵118在容器114内循环。初级冷却剂泵118从冷池108中抽取钠冷却剂106，并将其注入到反应堆堆芯102下方的增压室(plenum)中。冷却剂106被强制向上穿过堆芯，并且由于反应堆堆芯102内发生的反应而被加热。加热的冷却剂106从热池104中进入中级热交换器120，然后离开中级热交换器120并重新进入冷池108。因此，该初级冷却剂回路122使钠冷却剂106完全在反应堆容器114内循环。
中级热交换器120包括一段闭合的液体钠回路，该回路在任何时候都与初级钠池104和108物理上分离(即，中级钠和初级钠从不混合)。中级热交换器120将热量从(完全包含在容器114内的)初级冷却剂回路122传输到(仅部分位于容器114内的)中级冷却剂回路124。中级热交换器120穿过凸角堡110，从而桥接热池104和冷池108(以便允许钠106在初级冷却剂回路122其间的流动)。在实施例中，四个中级热交换器120分布在容器114内。可替代地，两个或六个中级热交换器120分布在容器114内。
中级冷却剂回路124使进入到管道中并经由反应堆顶盖116从容器114出来的钠冷却剂126循环。位于反应堆容器114外部的中级钠泵128使钠冷却剂126例如通过发电系统129循环。热量从初级冷却剂回路122的钠冷却剂106传输到中级热交换器120中的中级冷却剂回路124的钠冷却剂126。中级冷却剂回路124的钠冷却剂126穿过中级热交换器120内的多个管130。这些管130保持初级冷却剂回路122的钠冷却剂106与中级冷却剂回路124的钠冷却剂126分离，同时保持在其间传输热能。
通常在紧急情况下，直接热交换器132延伸到热池104中，并向初级冷却剂回路122内的钠冷却剂106提供冷却。直接热交换器132被配置成允许钠冷却剂106从热池104进入热交换器132和离开热交换器132。直接热交换器132具有与中级热交换器120类似的结构，其中管134保持初级冷却剂回路122的NaK(钠-钾)与直接反应堆冷却剂回路138的直接热交换器冷却剂(NaK)136分离，同时保持在其间传输热能。
此外，TWR反应堆100包括延伸到热池104中的钠处理线路140。钠处理线路140有助于引导钠(Na)冷却剂106穿过其中，以用于一个或更多个子系统的接收、存储、纯化和/或采样和分析。例如，钠处理线路140可以包括但不限于任何数量的现场储存罐、冷阱(例如，用于从钠中去除杂质的设备)、铯阱(例如，用于收集铯(Cs)的设备，这将在下面进一步详细讨论)、电磁泵、热交换器、管道、测试装备和/或控制阀。
其他辅助反应堆部件(同时在反应堆容器114的内部和外部)包括但不限于泵、止回阀、截止阀、法兰、排放箱等，这些虽没有被描述但对本领域技术人员来说是显而易见的。穿过反应堆顶盖116的另外的贯穿件(例如，初级冷却剂泵118的端口、惰性保护气体和检查端口、钠处理和保护气体端口等)未被描述。控制系统142用于控制和监测组成反应堆100的各个部件和系统。
概括地说，本公开描述了提高图1中描述的反应堆100的性能的构造。具体而言，下面参照图2-图5更详细地示出和描述了远程可移除铯阱组件的实施例、构造和布置。
一般来说，在反应堆运行期间，放射性铯将进入初级钠冷却剂。为了减少这种放射性核素的负面放射性影响，铯阱作为钠处理线路的一部分被安装。下面描述的铯阱组件使得装载有铯的铯阱能够从钠处理线路及其屏蔽单元中移除，并被另一个新的空铯阱替换，以促进从初级钠冷却剂中持续吸收和过滤放射性铯。例如，铯阱组件包括吊眼(liftingeye)、横向支撑锚、钠管线以及电源和控制附件，所有这些都位于铯阱的顶部，以增加远程访问和移除的便利性。此外，远程控制的工具和起重机使装载的铯阱能够从其屏蔽单元中移除，以运输到另一个位置，而无需直接访问放射性铯。一旦放射性铯被移除，就可以直接进入屏蔽单元来安装新铯阱，从而减少安装时间。
通过使铯阱能够被移除和替换，装载的铯阱不再存储在工厂和临近反应堆的适当位置。装载的铯阱可以被运输到厂外设施进行储存和/或准备处置。因此，可以减少与反应堆临近的屏蔽单元的数量，从而增加反应堆周围的生产空间。此外，通过远程访问装载的铯阱和直接访问新的铯阱，可以减少移除和更换时间，从而能够在反应堆继续运行的同时并在短时间内进行铯阱的更换。此外，以减少对执行替换的人员的暴露来替换高放射性铯阱。因此，降低了对工厂人员和工厂操作的这种风险，并且可以提高总体反应堆效率和寿命。
图2是示例铯阱组件200的示意图，以及图3是沿截面线3-3截取的铯阱组件200的俯视图。同时参考图2和图3，铯阱组件200包括设置在单个屏蔽单元206的内腔204内的可移除的铯阱202，该屏蔽单元206被配置为在其中包含放射性材料。单元206可以通过图2中以虚线示出的可移除盖208覆盖。
如下面进一步详细讨论的，在该示例中，铯阱202包括至少部分被冷却夹套212包围的主体210。铯阱202与至少形成钠处理线路140(如图1所示)的一部分的钠管线214流动连通地联接，使得钠流216可以被引导通过主体210。钠流216可以包含但不限于钠、铯和氩。例如，入口钠管线218在铯阱202的顶部220从主体210延伸，并且出口钠管线222也在顶部220从主体210延伸。此外，铯阱202与固定的冷却管线224流动连通地联接，使得冷却剂流226可以被引导通过冷却夹套212。入口冷却管线228从靠近铯阱202的底部230的冷却夹套212延伸，并包括自由端232。自由端232被配置成可释放地与固定的冷却管线224流动连通地联接。在一个示例中，自由端232具有扩大的直径，使得自由端232可以可滑动地接合在固定的冷却管线224之上和周围。在可替代的示例中，入口冷却管线228可以经由使得铯阱202能够如本文所述起作用的任何其他连接可释放地联接到固定的冷却管线224。出口冷却管线234也从冷却夹套212延伸，使得冷却剂流226可以被排放到内腔204中。
铯阱202在内腔204内联接到单元206。底座236联接到底部230，并包括被界定在其中的至少一个开口238。开口238对应于从单元206的底板242延伸的定位销240，并被配置成与定位销240滑动接合。定位销240包括弹头244或其他锥形尖端，以便于与开口238的接合和定位。此外，定位销240减少了地震事件期间过多的铯阱202下部移动。在该示例中，底座236的尺寸大于铯阱202，以增加单元206内的稳定性。铯阱202也经由支撑锚246联接在内腔204内，该支撑锚246被配置成支撑横向和竖直的载荷，诸如地震载荷。横向支撑锚246包括联接到单元的壁250并从壁250延伸的单元锚248和联接到冷却夹套212并从冷却夹套212延伸的阱锚252。单元锚248经由连接构件254可释放地联接到阱锚252并联接在阱锚252的顶部。连接构件254是位于单元锚248上的系留阳紧固件(captive male fastener)，该单元锚248具有弹头入口，以允许使用远程旋转设备将其从位于阱锚252上的相应的阴扣紧螺母(female capture nut)上旋出。在可替代的示例中，连接构件254可以是销、螺栓或使横向支撑锚246能够如本文所述起作用的任何其他连接构件。
铯阱202经由从单元206延伸的电源附件256和仪器控制附件258通信联接到控制系统，例如控制系统142。电源附件256和仪器控制附件258经由设置在顶部220的至少一个接收器260插入到铯阱202中。另外，铯阱202包括从顶部220延伸的至少一个吊眼262，例如两个或四个用于冗余。在一个示例中，吊眼262焊接到主体210上，而在其他示例中，吊眼262与主体210一体形成。吊眼262可以被配置成一旦被提起就便于铯阱202的旋转。
位于单元206上方的是可移动的移除屏蔽容器(removal cask)264，其便于更换单元206内的铯阱202。移除屏蔽容器264界定了内腔266，该内腔266被配置为包含其中的放射性材料。此外，底阀268位于单元206的上方，在移除盖208之后，底阀268可以闭合。移除屏蔽容器264包括远程吊装工具270，该远程吊装工具270可释放地联接到铯阱202并促进将铯阱202从单元206移除。例如，吊装工具270包括其上连接有板274的臂272。板274包括从其延伸的至少一个吊钩276。吊钩276可以基本上是“J”形的，并且对应于设置在铯阱202上的吊眼262。在可替代的示例中，吊装工具270具有能够实现本文所述功能的任何其他构造。
在内腔266内，移除屏蔽容器264还包括如下文进一步描述的便于压合和切割钠管线214的远程钠管线工具278、如下文进一步描述的便于去联接横向支撑锚的远程锚工具280以及如下文进一步描述的便于拔出电源附件256和仪器控制附件258的远程附件工具282。在该示例中，每个工具270、278、280和282可操作地联接到控制系统(例如，控制系统142)，以用于远程操作。另外，提供了一个或更多个摄像机(未示出)来辅助远程操作。在可替代的示例中，移除屏蔽容器264可以包括单个工具，该单个工具结合工具270、278、280和282的所有功能，使得移除屏蔽容器264可以如本文所述起作用。
如上文参考图1所述，在运行中，钠冷却剂106循环通过反应堆100。当钠冷却剂106被引导通过反应堆堆芯102时，可裂变燃料将热量传输给钠冷却剂106，此外，不稳定的裂变产物(诸如，铯)进入钠冷却剂106。钠冷却剂106的一部分216被引导通过钠处理线路140，包括入口钠管线218和出口钠管线222以及铯阱202，以部分去除其中包含的不稳定的裂变产物并降低任何不利的放射性影响。当钠流216被引导通过铯阱202时，其中包含的铯在被引导回到反应堆100中之前被吸收并从钠流216中过滤掉。铯阱202的操作将在下面进一步详细讨论。
在一些已知的反应堆中，铯阱被固定在屏蔽单元内，因此，一旦阱装载了提取的铯，整个铯阱和提取的放射性铯就被储存在适当的位置。然而，这种反应堆的长期运行可能产生装载有放射性铯的许多铯阱，其中许多放射性屏蔽单元位于反应堆堆芯附近。相比之下，上述铯阱组件200有助于移除和更换装载有放射性铯的铯阱202。因此，铯阱202和其中的放射性铯可以被转移到在现场和/或在偏远设施处的更合适长期存储位置。此外，反应堆堆芯周围的一些反应堆区域可用于其他反应堆系统和工艺。
一旦铯阱202包含预定量的铯，钠流216就被重定向远离铯阱202，且钠管线214和铯阱202内的剩余钠被允许进行冻结。例如，钠流216在208°华氏度被冻结，使得线路的电加热器(未示出)被切断，并且停止钠流216的流动有助于随着时间的推移冻结铯阱202。在可替代的示例中，冷却气体可以通过冷却夹套212循环，以增加冷冻时间。为了从屏蔽单元206移除铯阱202，将底阀268安装在单元206上方，以及将盖208从单元206移除并移动到现场的临时存储位置。底阀268是可闭合的，使得一旦盖208被移除，反应堆人员就免受来自铯阱202的高辐射(伽马)场的影响。移除屏蔽容器264与底阀268匹配，并且底阀268打开，以提供进入到单元206的内腔204中的入口，同时保持其密闭性。例如，底阀268、盖208和移除屏蔽容器264都可以经由起重机(未示出)放置在反应堆100内并可远程操作。在可替代的示例中，底阀268、盖208和移除屏蔽容器264可经由任何其他系统移动，该系统使铯阱202能够如本文所述被移除和替换。
当移除屏蔽容器264与底阀268匹配时，铯阱202可以与屏蔽单元206远程去联接。为了将铯阱202去联接，移除延伸到铯阱202的钠管线214、横向支撑锚246以及电源附件256和控制附件258。例如，远程操作钠管线工具278将其延伸到内腔204中，并且将铯阱202从钠处理线路140中去联接。钠管线工具278压合从铯阱202延伸的入口钠管线218和出口钠管线222，并切割邻近压合的部分284的钠管线218和222。因此，每个钠管线218和222现在包括两个部分，保持从铯阱202延伸的第一部分286和保持为钠处理线路140的一部分的第二部分288。远程操作锚工具280将其延伸到内腔204中，并且将在铯阱202和单元206之间延伸的横向支撑锚246去联接。锚工具280移除连接构件254(例如，销或螺栓)，使得阱锚252与单元锚248去联接。远程操作附件工具282将其延伸到内腔204中，并将电源附件256和仪器控制附件258与铯阱202断开。附件工具282将附件256和258从相关的接收器260中拔出。通过远程去联接铯阱202，减少了对放射性单元206的直接访问。此外，通过将钠管线214、横向支撑锚246以及附件256和258中的每一个放置在顶部220附近，增加了远程访问的便利性，从而减少了更换时间。
为了从屏蔽室206中移除铯阱202，吊装工具270延伸到内腔204中，并且可释放地联接到铯阱202。例如，吊装工具270旋转吊钩276，并将吊钩276吊起其到相应的吊眼262中，使得铯阱202是可移动的。吊装工具270将铯阱202从单元206垂直吊开，并吊装到移除屏蔽容器264中，使得底座236可与定位销240滑动地脱离。当吊装工具270垂直吊起铯阱202时，入口冷却管线228也与固定的冷却管线224去联接，因为自由端232自动可滑动地与固定的冷却管线224脱离。在可替代的示例中，类似于对钠管线214的程序，入口冷却管线228可被切割以去联接铯阱202。另外，阱锚252位于单元锚248上方，使得铯阱202可以被垂直吊起。一旦铯阱202在移除屏蔽容器264内，其中带有铯的铯阱202和移除屏蔽容器264就可以在现场被移动到另一个位置或者移动到远处，用于进一步处理和/或长期储存。此外，一旦放射性铯被移除，就可以直接访问单元206来安装新的铯阱202。
当单元206的内腔204为空时，在桥式起重机上利用典型人员和吊装方法可以将新的替换铯阱(诸如，铯阱202，其类似于已被移除但其中没有任何铯的铯阱)插入到屏蔽单元206中。替换铯阱202经由相应的吊钩276和吊眼262可释放地联接到吊装工具(例如，吊装工具270)，使得替换铯阱202可以被放置到单元206的内腔204中。在可替代的示例中，替换铯阱202联接到不同的吊装工具，诸如反应堆100内的起重机。随着替换铯阱202下降到单元206中，底座236同时与定位销240对准，以沿着底板242放置替换铯阱202。通过对准定位销240，入口冷却管线228的自由端232自动可滑动地与固定的冷却管线224接合。
一旦替换铯阱202被放置在单元206内，替换铯阱202就附接到屏蔽单元206。这种附接可以在直接访问单元的情况下进行，因为其中不存在放射性铯。为了附接替换铯阱202，将钠管线214、横向支撑锚246以及电源附件256和控制附件258延伸到铯阱202。例如，替换铯阱202联接到钠处理线路140。从铯阱202延伸的钠管线214的第一部分286对准并焊接到从钠处理线路延伸的钠管线的第二部分288，从而形成入口钠管线218和出口钠管线222。单元锚248经由连接构件254(诸如，销或螺栓)联接到阱锚252，形成横向支撑锚246。电源附件256和仪器控制附件258通过插入连接到相应的接收器260。如下面进一步讨论的，一旦替换铯阱202附接到屏蔽单元206，就替换钠处理线路140以及其他管道和电连接件、盖208，并且替换铯阱202可以开始接收钠流216，并且有助于从钠流216中过滤和提取铯。
图4是示例铯阱300的透视图，类似于上述铯阱，其包括至少部分地被冷却夹套304包围的主体302。主体302包括入口管线306和出口管线308，使得钠流310被引导穿过其中。在主体302内，铯阱300包括活性材料柱312。例如，活性材料是网状玻璃碳(RVC)，其吸附铯并从钠流310中去除铯。主体302还包括过滤器314，其过滤可能夹带在钠流310中的RVC颗粒。此外，冷却夹套304包括入口管线316和出口管线318，使得冷却剂320流被引导穿过其中。例如，冷却剂320是氮气，其降低铯阱300的工作温度。
在可替代的示例中，入口管线306和/或出口管线308可以延伸到铯阱300中，使得其中的钠水平降低，以备处置。在另外的可替代示例中，铯阱300可包括带帽线(未示出)，该带帽线便于在专用热单元制备设施中排出其中的钠，并插入材料以降低钠(例如，铅)的化学反应活性，以备处置。
在铯阱300的示例中，防止RVC离开阱的过滤器314具有从40μm至160μm的平均孔径尺寸。具体而言，预期过滤器314的平均孔径尺寸从40、50、60、70、80或甚至90μm的下限到100、110、120、130、140、150或甚至160μm的上限。通过测试，上述平均孔径尺寸的范围被确定为在保持待通过铯阱300的预期的钠流和夹带的氩流的足够过滤和流量方面更有效。当待通过铯阱300的钠中夹带大量氩时，确定过滤器314的25或更小的平均孔径尺寸使得流量降低。这限制了反应堆100的功率输出。过滤器314可以是任何合适的过滤介质。在示例中，过滤器314是烧结金属过滤器。烧结金属过滤器可以由不锈钢、镍、HT-9和钛(仅列举几个可能的金属)中的一种或更多种制成。可替代地，可以使用具有如上所述的平均孔径尺寸的其他过滤器类型和过滤介质。
图5是说明了更换铯阱的方法400的流程图。方法400包括冷冻其中至少部分地包含铯的第一铯阱402。第一铯阱与屏蔽单元去联接404，然后从屏蔽单元中移除406。将第二铯阱插入到屏蔽单元中408，然后附接到屏蔽单元410。
将第一铯阱去联接404包括移除延伸到第一铯阱的横向支撑锚、钠管线以及电源和电连接件。例如，第一铯阱可以与横向支撑锚远程去联接412。因此，可以移除在单元锚和阱锚之间的连接构件414。第一铯阱可以与钠处理线路远程去联接416。因此，钠管线被压合418和被切割420。第一铯阱也可以与电源附件和仪器控制附件远程断开422。因此，电源附件和仪器控制附件被从相应的接收器中拔出424。
移除第一铯阱406包括将第一铯阱可释放地联接到吊装工具426。例如，吊装工具可以包括吊钩，该吊钩被旋转并被吊装到铯阱的相应的吊眼中428。然后，通过吊装工具将第一铯阱吊出屏蔽壳430。吊出操作还可以同时将冷却管线入口与固定的冷却管线去联接432。
插入第二铯阱408包括例如经由从吊装工具延伸的吊钩和铯阱的相应的吊眼，将第二铯阱联接到吊装工具434。然后，通过吊装工具将第二铯阱放置到屏蔽单元中436，并同时将第二铯阱的底座与从屏蔽单元的底部延伸的至少一个定位销对准438。
附接第二铯阱410包括将横向支撑锚、钠管线以及电源和电连接件重新联接到第二铯阱上。例如，单元锚可以联接到阱锚440，在单元内形成横向支撑锚。第二铯阱的第一钠管线可以被焊接到钠处理线路的第二钠管线442，形成第二铯阱的钠管线。另外，电源附件和仪器控制附件可以被连接到相应的接收器中444。

Claims (25)

1.一种更换铯阱的方法，所述方法包括：
冷冻其中至少部分含有铯的第一铯阱，其中，所述第一铯阱位于屏蔽单元内；
将所述第一铯阱与所述屏蔽单元去联接；
将所述第一铯阱从所述屏蔽单元中移除；
将第二铯阱插入到所述屏蔽单元中；以及
将所述第二铯阱附接到所述屏蔽单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一铯阱去联接包括以下步骤中的至少一个：
将在所述第一铯阱和所述屏蔽单元之间延伸的至少一个横向支撑锚远程去联接；
将所述第一铯阱与钠处理线路远程去联接；以及
将在所述第一铯阱和所述屏蔽单元之间延伸的电源附件和仪器控制附件远程断开。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述至少一个横向支撑锚远程去联接包括移除连接构件，所述连接构件将从所述屏蔽单元延伸的单元锚联接到从所述第一铯阱延伸的阱锚。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述连接构件是销和螺栓中的至少一个。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述第一铯阱与钠处理线路远程去联接包括：
压合从所述第一铯阱延伸的至少一条钠管线；以及
切割邻近压合的部分的所述至少一条钠管线，使得所述至少一条钠管线的第一部分从所述第一铯阱的顶部延伸，并且所述至少一条钠管线的第二部分保持为所述钠处理线路的一部分。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，将电源附件和仪器控制附件远程断开包括从设置在所述第一铯阱的顶部的相应的接收器上拔下电源附件和仪器控制附件中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，移除所述第一铯阱包括：
将所述第一铯阱可释放地联接到吊装工具；以及
经由所述吊装工具将所述第一铯阱吊出所述屏蔽单元，使得所述第一铯阱的底座与从所述屏蔽单元的底部延伸的至少一个定位销滑动地脱离。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括经由吊出操作将从所述第一铯阱延伸的冷却管线入口与从所述屏蔽单元延伸的固定的冷却管线去联接。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述第一铯阱可释放地联接到吊装工具包括旋转所述吊装工具的至少一个吊钩，并将所述至少一个吊钩吊装到设置在所述第一铯阱上的相应的吊眼中。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，插入所述第二铯阱包括：
将所述第二铯阱可释放地联接到吊装工具，其中，所述吊装工具包括至少一个吊钩，并且所述第二铯阱包括至少一个相应的吊眼；
经由所述吊装工具将所述第二铯阱放置到所述屏蔽单元中；以及
同时将所述第二铯阱的底座与从所述屏蔽单元的底部延伸的至少一个定位销对准。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括经由可滑动的接合将从所述第二铯阱延伸的冷却管线入口联接到从所述屏蔽单元延伸的固定的冷却管线。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，附接所述第二铯阱包括以下步骤中的至少一个：
将从所述屏蔽单元延伸的单元锚联接到从所述第二铯阱延伸的阱锚，形成在所述第一铯阱和所述屏蔽单元之间延伸的至少一个横向支撑锚；
将从所述第二铯阱延伸的至少一条第一钠管线焊接到从钠处理线路延伸的至少一条第二钠管线；以及
通过将电源附件和仪器控制附件插入到设置在所述第二铯阱的顶部上的相应接收器，连接所述附件。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一铯阱包含预定量的铯，并且所述第二铯阱不包含铯。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述屏蔽单元是按需求设计的屏蔽单元。
15.一种铯阱，包括：
包括顶部的主体，所述主体包围过滤器和活性材料，所述活性材料被配置为将铯从钠流中去除；
基本上围绕所述主体设置的冷却夹套；以及
从所述顶部延伸的至少一条第一钠管线，其中所述至少一条第一钠管线被配置成与钠处理线路的相应的至少一条第二钠管线流动连通地联接。
16.根据权利要求15所述的铯阱，还包括从所述冷却夹套延伸的至少一个阱锚，其中，所述阱锚可释放地联接到从所述屏蔽单元延伸的至少一个相应单元锚，从而形成至少一个横向支撑锚。
17.根据权利要求15所述的铯阱，还包括设置在所述顶部上的至少一个吊眼，所述至少一个吊眼被配置为接收吊装工具，用于将所述铯阱放置到屏蔽单元中以及从屏蔽单元移除所述铯阱。
18.根据权利要求15所述的铯阱，还包括从所述冷却夹套的底部延伸的入口冷却管线，其中，所述入口冷却管线具有自由端，所述自由端可释放地与所述屏蔽单元内的相应的固定的冷却管线流动连通地联接。
19.根据权利要求15所述的铯阱，还包括设置在所述顶部上的至少一个接收器，其中，电源附件和仪器控制附件被配置成可释放地插入到所述至少一个接收器中。
20.根据权利要求15所述的铯阱，还包括联接到所述主体的底部的底座，其中，至少一个开口被限定在所述底座内，使得所述底座能够经由至少一个相应的定位销定位在所述屏蔽单元的底部内。
21.一种铯阱，包括：
包括顶部的主体，所述主体包围过滤器和活性材料，所述活性材料被配置为从包含铯和氩的钠流中去除铯；以及
从所述顶部延伸的至少一条第一钠管线，其中，所述至少一条第一钠管线被配置成与钠处理线路的相应的至少一条第二钠管线流动连通地联接；
其中，所述过滤器被定位为防止所述活性材料离开所述铯阱，同时允许钠和氩通过，并且所述过滤器具有40μm至160μm的平均孔径尺寸。
22.根据权利要求21所述的铯阱，其中，所述过滤器的平均端口尺寸的下限选自40、50、60、70、80和90μm。
23.根据权利要求21或22所述的铯阱，其中，所述过滤器的平均端口尺寸的上限选自100、110、120、130、140、150和160μm。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的铯阱，其中，所述过滤器是烧结金属过滤器。
25.根据权利要求24所述的铯阱，其中，所述烧结金属过滤器由不锈钢、镍、HT-9和钛中的一种或更多种烧结而成。
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