CN113346708B - 一种定量注入的碱金属种子系统 - Google Patents

Abstract

一种定量注入的碱金属种子系统，包括可编程高压不锈钢注射泵、液态碱金属输送管路系统、惰性气体供给与输送管路系统、真空泵和气动雾化种子注入环。液态碱金属种子按设定程序定量从高压注射泵推送输出，经液态碱金属输送管路系统，进入气动雾化种子注入环的气动雾化喷枪,直达喷枪的端部混合室内，与从惰性气体供给与输送管路系统输入气动雾化喷枪的端部混合室的惰性气体混合，液态碱金属种子被气动雾化，从喷口喷出,与注入环内高温主气流呈90度角注入到注入环内。本发明可实现碱金属种子按需定量化注入，为碱金属种子与主气流均匀混合和充分电离创造良好条件。

Description

一种定量注入的碱金属种子系统

技术领域

本发明涉及一种磁流体发电机的碱金属种子注入系统。

背景技术

磁流体发电是一种将热能直接转换成电能的新型发电方式，基本工作原理是法拉第电磁感应定律。针对使用导电流体工质的不同，磁流体发电可以分成燃烧气体等离子体磁流体发电，惰性气体等离子体发电和液态金属磁流体发电等。在利用核能源作为热源时，惰性气体等离子体发电可以使核能产生的高热被充分利用，惰性气体总温总压升高，磁流体发电通道两端形成压力差，进而形成流场。惰性气体等离子体快速流经发电通道，切割垂直方向磁场的磁力线，通道两侧的电极之间产生感应电动势，在外加负载情况下发电。

在惰性气体等离子体发电过程中，为了提高等离子体的电导率，大幅提升磁流体发电的性能，需要在惰性气体中添加一定量的碱金属作为电离种子，此时，碱金属占碱金属与惰性气体总混合物的质量分数称为种子分数。对于核能磁流体发电盘式发电机，要达到高电导率、稳定的非平衡电离，最佳种子分数一般为千分之几到万分之几。要使主气流工质工作在最佳种子分数工况范围，需要严格控制主气流工质的种子分数，对于试验研究装置，碱金属的流量可低至每分钟几毫克。因此，如何对碱金属种子进行定量微流量注入是一大难点。

为了使惰性气体混合物的碱金属种子快速充分电离，获得均匀稳定的等离子体主气流工质，碱金属种子与主气流的混合及其注入方式，也是一个关键问题。

已有的碱金属注入多以载气带出碱金属蒸汽或以载气带动碱金属液滴方式，如图1所示的日本东工大盘式发电机试验采用的种子注入系统，以及图2所示的中国专利ZL201910947699.5的碱金属种子注入装置，均采用加热炉加热液态碱金属，产生碱金属蒸汽，再通入载气携带出碱金属蒸汽，形成载气与碱金属蒸汽的混合气，混合气经水冷却筒体和喷嘴，注入主气流中。载气与碱金属蒸汽的混合气需要经过细长的输送管，穿过水冷却的主气流筒体，这过程中碱金属蒸汽会冷凝成液体，同时由于气体的可压缩性，其流量也必然会受主气流压力波动的影响，混合气中所携带碱金属蒸汽的量与载气的压力和汽化过程有关，混合气体注入主气流中的流量与注入压力和主气流压力有关，受两者压力波动影响，实际注入的流量不易控制、难以确定，严重影响种子的电离，以致发电工质的电导率低下，影响发电机的功率输出和试验研究。

图3所示的中国专利ZL20150572329.X惰性气体等离子体磁流体发电机的纯碱金属种子注入系统，虽然提及应用注射器输出定量的碱金属，但是其注入系统是用一个三通混合器将载气与注射器送来的液态碱金属混合，带出碱金属的液滴，载气与碱金属液滴一起经过细长管道，由于需避免磁流体发电机强磁场的影响，管道长度一般需超过1.5米，再穿过水冷却的主气流筒体，这种两相流在输送管中同样不可避免会气液分离，呈现一段液体一段气体的状态。而且由于气体的可压缩性，在主气流压力波动时，也引起种子流量的波动，实际上种子注入的流量是波动的，与注射噐定量推出的流量不相等。

综上所述，上述现有技术中，注入主气流的碱金属种子的量不清楚而且不稳定，无法实现真正的碱金属精确定量输送，更无法实现微量定量的液态碱金属种子注入。所以既要定量又要微流量注入是一技术难题。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本发明提出一种碱金属种子定量注入系统。本发明采用可编程高压注射泵定量输出液态碱金属种子，通过全程液态碱金属输送管路系统和气动雾化种子注入环，将液态碱金属液态种子注入到主气流。液态碱金属种子从注射泵输出至注入主气流的喷嘴前端混合室全过程均保持液态，由于注射泵定量输出特性和液体的不可压缩特性，注入主气流的液态碱金属种子流量不受主气流压力波动影响，可以精准地推送液态碱金属种子流量，实现微量定量注入，主气流气体混合物的种子分数稳定在设定值，满足盘式磁流体发电机非平衡电离条件对种子量的精准要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

本发明碱金属种子系统包括可编程高压不锈钢注射泵、液态碱金属输送管路系统、惰性气体供给与输送管路系统、真空泵、气动雾化种子注入环和磁屏蔽铁盒。

所述可编程高压不锈钢注射泵与液态碱金属输送管路系统相连，可编程高压不锈钢注射泵具有液态碱金属种子保存和定量输送功能。所述液态碱金属输送管路系统的两端分别与可编程高压不锈钢注射泵和气动雾化种子注入环相连，液态碱金属输送管路系统具有输送液态碱金属种子的功能。所述惰性气体供给与输送管路系统的一端分别与真空泵及液态碱金属输送管路系统相连，另一端与气动雾化种子注入环相连，惰性气体供给与输送管路系统具有供给、输送惰性气体载气的功能。所述真空泵在注射泵输出液态碱金属种子之前启动，将液态碱金属输送管路系统的空气和残余惰性气体抽出。所述气动雾化种子注入环分别与液态碱金属输送管路系统、惰性气体供给与输送管路系统相连，位于所述碱金属种子系统整体系统的末端，将液态碱金属种子与惰性气体载气混合和雾化，并将雾化后的混合物喷入主气流内，与高温主气流呈直角相交汇混合，碱金属种子均匀地分布在主气流中。

所述的可编程高压注射泵包括高压不锈钢注射器、步进电机执行机构、控制传输线、远程控制器和注射器专配阀门。高压不锈钢注射器固定在所述步进电机执行机构上；步进电机执行机构通过控制传输线与远程控制器连接。所述高压不锈钢注射器的前端为针筒头部，高压不锈钢注射器的后端为活塞柄，注射器专配阀门安装在高压不锈钢注射器针筒头部的前端。所述高压不锈钢注射器的针筒外壳有恒温电伴热带加热，加热温度高于碱金属熔点20℃～30℃。

所述步进电机执行机构通过RS485端口经由控制传输线连接至所述远程控制器，将远程控制器预先设定的程序指令传送给步进电机执行机构，步进电机执行机构推动高压不锈钢注射器活塞柄向前运动，将高压不锈钢注射器针筒内的液态碱金属种子匀速定量推送至液态碱金属输送管路系统中。

所述的液态碱金属输送管路系统包括三通阀、电磁阀、单向阀、一通N转接头和液态碱金属输送管路，N为1至8的整数。所述液态碱金属输送管路包括若干段不锈钢管。所述三通阀的第一端通过不锈钢管与高压注射泵的专配阀门连通，三通阀的第二端通过不锈钢管与惰性气体供给与输送管路系统的三通阀第二端连通，三通阀的第三端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统的电磁阀进口端连通，电磁阀的出口端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统的单向阀进口端连通，所述的单向阀的出口端通过不锈钢管与一通N转接头的进口连接，一通N转接头的N个出口分别通过不锈钢管连接到气动雾化种子注入环的N支气动雾化喷枪液态碱金属进口接头，N为1至8的整数。液态碱金属输送管路系统全程有恒温电伴热带加热，加热温度约高于碱金属熔点20℃～30℃，以保持管路内的碱金属为液态。

所述的惰性气体供给与输送管路系统包括三通阀、三通接头、电磁阀、单向阀、一通N转接头、高压惰性气体源和惰性气体输送管路。所述惰性气体输送管路包括若干段不锈钢管。所述三通阀的第一端通过不锈钢管与真空泵相连，三通阀的第二端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统的三通阀第二端相连，三通阀的第三端通过不锈钢管与三通接头的第一端相连。所述三通接头第二端通过不锈钢管与高压惰性气体源相连，所述三通接头第三端通过不锈钢管与惰性气体供给与输送管路系统的电磁阀进口端相连。所述的电磁阀出口端通过不锈钢管与所述的单向阀进口端相连，所述的单向阀出口端通过不锈钢管与一通N转接头的进口连接，N为1至8的整数，一通N转接头的N个出口分别通过不锈钢管连接到气动雾化种子注入环的N支气动雾化喷枪的雾化气体进口接头。惰性气体供给与输送管路系统全程有恒温电伴热带加热，加热温度高于碱金属熔点20℃～30℃，保持惰性气体供给与输送管路内的惰性气体温度，在与碱金属混合时不会因热交换导致碱金属凝固，堵塞管路。

所述的真空泵通过不锈钢管与惰性气体供给与输送管路系统的三通阀第一端相连，在注射泵输出液态碱金属种子之前启动真空泵，将液态碱金属输送管路系统的空气和残余惰性气体抽出。

所述的气动雾化种子注入环包括N支气动雾化喷枪和注入环法兰。N为1至8的整数，N支尺寸规格相同的气动雾化喷枪均布于注入环法兰圆周，从注入环法兰外壁沿径向穿入，气动雾化喷枪的前端面与注入环法兰内壁齐平或略缩入内壁1～2毫米。气动雾化种子注入环装设有监测其温度的传感器，气动雾化种子注入环由流过注入环中的高温主气流加热。当传感器检测到气动雾化种子注入环的温度高于碱金属熔点20℃～30℃时，方启动可编程高压不锈钢注射泵输出液态碱金属种子。

以保证所述喷枪的温度工作在碱金属种子熔点温度以上，保持喷枪内的碱金属种子为液态。

所述的气动雾化喷枪由液态碱金属进口接头、雾化气体进口接头、气动喷嘴前端混合室、内管路和外管路组成。所述的液态碱金属进口接头位于气动雾化喷枪喷嘴的正后方，所述的雾化气体进口接头位于气动雾化喷枪接近尾端处。液态碱金属通过气动雾化喷枪内管路通入至气动雾化喷枪前端混合室，惰性气体通过气动雾化喷枪外管路通入至气动雾化喷枪前端混合室。

所述的气动喷嘴前端混合室分别与气动雾化喷枪内管路、外管路直接相连，外管路内的惰性气体呈向前螺旋式流动，气动喷嘴前端混合室内的液态碱金属在惰性气体的带动下被打碎分散雾化，与惰性气体均匀混合，在高压力推动下从气动喷嘴前端混合室喷口喷出，喷入主气流内，与高温主气流呈直角相交汇混合，碱金属种子均匀地分布在主气流中。由于液态碱金属输送管路系统全程充满不可压缩的碱金属液体，碱金属液体从注射器输出，经管路和阀门，直到气动雾化喷枪前端混合室的全过程保持液态，因此输送的碱金属流量稳定，只要推送力不超过高压注射泵的最大推力，注射泵输出流量按所编程序恒定输出，与主气流压力波动无关，实际注入的种子流量与注射泵推送的种子流量相同，因此实现定量化时空均匀的碱金属种子注入。

液态碱金属输送管路系统的电磁阀、三通阀，惰性气体供给与输送管路系统的电磁阀、三通阀，可编程高压不锈钢注射泵，以及与上述部件相连接的管路置于磁屏蔽铁盒中。所述的磁屏蔽铁盒为六面体的铁质导磁罩，具有防止磁流体发电磁体漏磁场干扰电磁阀和步进电机执行机构的作用。

所述的碱金属种子为铯、钾、铷等。所述的惰性气体载气为氩气或氦气等。

本发明的有益效果如下：

本发明采用可编程高压注射泵定速定量推送液态碱金属种子，可提前在控制器设定高压不锈钢注射器的种子推出流量，该流量可给一定值，也可给一随时间变化的函数，一次试验中便可调试多种种子量对发电机性能的影响，以确定最佳种子量。

本发明碱金属种子输送系统采用恒温电加热，加热温度高于碱金属熔点20℃～30℃，确保碱金属种子从高压不锈钢注射器至气动雾化喷枪前端喷口的输送全程维持液态。由于液体的不可压缩特性，注入主气流的液态碱金属种子流量不受主气流压力波动影响。这种全程保持液态输送条件与可编程高压注射泵定量输出性能相结合的种子注入方式，保证了液态碱金属种子注入的流量稳定，实现发电机主气流工质的种子分数稳定在预设值，满足盘式磁流体发电机非平衡电离条件与种子量十分敏感的要求。

本发明采用多支气动雾化喷枪在注入环圆周均布多点喷射注入的种子注入方式，喷射方向与主气流直角相交，可实现种子与主气流均匀混合，有利于种子在空间分布的均匀稳定。

附图说明

图1日本东工大盘式发电机试验的种子注入系统示意图；

图2专利ZL201910947699.5碱金属种子注入装置示意图；

图3专利ZL20150572329.X惰性气体等离子体磁流体发电机的纯碱金属种子注入系统结构图；

图4为本发明定量注入的碱金属系统结构框图；

图5为本发明定量注入的碱金属系统实施例构成示意图；

图6为气动雾化喷枪结构示意图。

图4、图5、图6中：1可编程高压注射泵：1-1高压不锈钢注射器、1-2步进电机执行机构、1-3RS485远程控制线、1-4远程控制器、1-5专配阀，2碱金属输送管路系统：2-1三通阀、2-2电磁阀、2-3单向阀、2-4第一一通N转接头，3惰性气体供给与输送管路系统：3-1三通阀、3-2电磁阀、3-3单向阀、3-4第二一通N转接头、3-5高压惰性气体源，4真空泵，5气动雾化注入环：5-1气动雾化喷枪、5-1-1碱金属接头、5-1-2惰性气体接头、5-1-3气动雾化喷枪前端混合室、5-1-4内管路、5-1-5外管路、5-2注入环法兰，6磁屏蔽铁盒。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

如图4所示，本发明碱金属种子定量注入系统包括可编程高压不锈钢注射泵1、液态碱金属输送管路系统2、惰性气体供给与输送管路系统3、真空泵4、气动雾化种子注入环5。

如图5所示，所述可编程高压不锈钢注射泵1与液态碱金属输送管路系统2相连。所述液态碱金属输送管路系统2的两端分别与可编程高压不锈钢注射泵1和气动雾化种子注入环5相连；所述惰性气体供给与输送管路系统3的一端分别与真空泵4及液态碱金属输送管路系统2相连，所述惰性气体供给与输送管路系统3的另一端与气动雾化种子注入环5相连。所述气动雾化种子注入环5位于整体系统的末端。

如图5所示，所述的可编程高压注射泵1包括高压不锈钢注射器1-1、步进电机执行机构1-2、控制传输线1-3、远程控制器1-4和专配阀门1-5。高压不锈钢注射器1-1固定在所述步进电机执行机构1-2上；步进电机执行机构1-2通过控制传输线1-3与远程控制器1-4连接；所述高压不锈钢注射器1-1的前端为针筒头部，高压不锈钢注射器1-1的后端为活塞柄。专配阀门1-5安装在高压不锈钢注射器1-1针筒头部的前端。所述高压不锈钢注射器1-1的针筒外壳紧贴恒温电伴热带。所述步进电机执行机构1-2通过RS485端口经由控制传输线1-3连接至所述远程控制器1-4，将远程控制器1-4预先设定的程序指令通过控制传输线1-4传送给步进电机执行机构1-2，步进电机执行机构1-2推动高压不锈钢注射器1-1的活塞柄向前运动，将高压不锈钢注射器针筒内的液态碱金属匀速定量推送至液态碱金属输送管路系统中。

高压不锈钢注射器1-1装载碱金属种子的过程如下：高压不锈钢注射器1-1在真空或氩气保护的恒温手套箱中，温度升至碱金属熔点以上，打开专配阀门1-5，向后拉动注射器活塞柄，吸入液态碱金属种子，关闭专配阀门1-5，然后降温，碱金属种子呈固态储存于高压不锈钢注射器1-1中。

如图5所示，所述的液态碱金属输送管路系统2包括三通阀2-1、电磁阀2-2、单向阀2-3、第一一通N转接头2-4和液态碱金属输送管路，本实施例中N等于4。所述液态碱金属输送管路包括若干段不锈钢管。

所述三通阀2-1的第一端通过不锈钢管与可编程高压注射泵的专配阀门1-5相连，三通阀2-1的第二端通过不锈钢管与惰性气体供给与输送管路系统3的三通阀3-1的第二端相连，三通阀2-1的第三端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统的电磁阀2-2的进口端相连。所述的电磁阀2-2的出口端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统的单向阀2-3的进口端相连，所述的单向阀2-3的出口端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统的第一一通N转接头2-4的进口相连，第一一通N转接头2-4的4个出口分别通过不锈钢管连接到气动雾化种子注入环5的4个气动雾化喷枪液态碱金属进口接头5-1-1。

液态碱金属种子在经由液态碱金属输送管路2依次流动至三通阀2-1、电磁阀2-2、单向阀2-3、第一一通N转接头2-4，在第一一通N转接头2-4处通过分流流入4条碱金属分支管路，再接入气动雾化种子注入环5的气动雾化喷枪液态碱金属接头5-1-1。液态碱金属输送管路系统2全程有恒温电伴热带加热，加热温度高于碱金属熔点20℃～30℃,以保持管路内的碱金属种子为液态。

如图5所示，所述的惰性气体供给与输送管路系统3包括三通阀3-1、三通接头、电磁阀3-2、单向阀3-3、第二一通N转接头3-4、高压惰性气体源3-5和惰性气体输送管路，本实施例中N等于4，所述惰性气体输送管路包括若干段不锈钢管。所述三通阀3-1的第一端通过不锈钢管与真空泵4相连，三通阀3-1的第二端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统2的三通阀2-1的第二端相连，三通阀的第三端通过不锈钢管与三通接头的第一端相连，所述三通接头第二端通过不锈钢管与高压惰性气体源3-5相连，所述三通接头的第三端通过不锈钢管与惰性气体供给与输送管路系统3的电磁阀3-2进口端相连。所述的电磁阀3-2的出口端与惰性气体供给与输送管路系统3的单向阀3-3相连；所述的单向阀3-3的出口端通过不锈钢管与惰性气体供给与输送管路系统3的第二一通N转接头3-4的进口相连，第二一通N转接头2-4的4个出口分别通过不锈钢管连接到气动雾化种子注入环5的4个气动雾化喷枪惰性气体进口接头5-1-2。惰性气体供给与输送管路系统全程有恒温电伴热带加热，加热温度高于碱金属熔点20℃～30℃,保持惰性气体供给与输送管路内的惰性气体温度，以在与液态碱金属种子混合时不会因热交换导致液态碱金属种子凝固，堵塞管路。

如图5所示，所述的气动雾化种子注入环5包括4支气动雾化喷枪5-1、注入环法兰5-2。所述的注入环法兰5-2与磁流体发电电离室、磁流体发电混合室装配对接，4支气动雾化喷枪5-1均布于注入环法兰5-2圆周，并垂直嵌入注入环法兰5-2圆周侧壁，从注入环法兰5-2壁外侧穿入，气动雾化喷枪5-1的前端面伸至注入环法兰5-2内壁齐平。每支气动雾化喷枪5-1的尺寸规格相同。

如图6所示，所述的气动雾化喷枪5-1由液态碱金属进口接头5-1-1、雾化气惰性气体进口接头5-1-2、气动喷嘴前端混合室5-1-3、内管路5-1-4、外管路5-1-5组成。所述的液态碱金属进口接头5-1-2位于气动雾化喷枪5-1喷嘴正后方，液态碱金属种子通过气动雾化喷枪内管路5-1-4流入气动喷嘴前端混合室5-1-3。所述的雾化气惰性气体进口接头5-1-2位于气动雾化喷枪5-1侧壁尾端，惰性气体通过气动雾化喷枪外管路5-1-5通入至气动喷嘴前端混合室5-1-3。

所述气动喷嘴前端混合室5-1-3与气动雾化喷枪内管路5-1-4、外管路5-1-5直接相通，外管路5-1-5内的惰性气体气流呈向前螺旋式流动，在惰性气体的带动下，气动喷嘴前端混合室5-1-3内的液态碱金属种子被打碎分散雾化，与惰性气体均匀混合，在高压推动下从气动喷嘴前端混合室喷口喷出，注入到主气流内，与注入环内的高温主气流呈直角相交汇混合，实现液态碱金属种子定量注入，并均匀分布于主气流中。

本发明的实施例采用可编程高压不锈钢注射泵PHD4400，最大推力91公斤，最小流量3.06pl/min，最大流量216ml/min，精度0.35％。额定工况设定的液态碱金属种子注入流量约为26mL/min至56mL/min。

本发明装置工作前，首先注射泵远程控制器上设定所需参数：如注射器材质参数、推入模式和液态碱金属种子的注射流量、注射总量；启动系统全程恒温电伴热，确认温度达设定温度；将液态碱金属输送管路系统2的三通阀2-1第二端和第一端联通，惰性气体供给与输送管路系统3的三通阀3-1第二端和第一端联通，启动真空泵抽气至10-4Pa后，关闭真空泵。打开液态碱金属输送管路系统2的电磁阀2-2和惰性气体供给与输送管路系统3的电磁阀3-2，将惰性气体供给与输送管路系统3的三通阀3-1第二端和第三端联通，三通阀2-1第二端和第三端联通；高压惰性气体源3-5的气瓶阀门打开并调节输出压力高于主气流压力0.2～0.3MPa，吹扫所有管路，并确认气动喷雾种子注入环温度高于碱金属熔点20℃～30℃。

完全关闭三通阀3-1，三通阀2-1的第一端和第三端联通，开启专配阀门1-5，高压不锈钢注射器1-1运行，液态碱金属种子，从高压不锈钢注射器1-1的前端输出，经专配阀门1-5，三通阀2-1，电磁阀2-2，单向阀2-3，第一一通N转接头2-4，注入环喷枪接头5-1-1，经喷枪内流道5-1-4，到达喷枪前端混合室5-1-3与情性气体混合，从气动喷嘴前端混合室喷口喷出，注入到注入环内的主气流中。

Claims (6)

1.一种定量注入的碱金属种子系统，其特征在于：所述的碱金属种子系统包括可编程高压不锈钢注射泵（1）、液态碱金属输送管路系统（2）、惰性气体供给与输送管路系统（3）、真空泵（4）和气动雾化种子注入环（5）；所述可编程高压不锈钢注射泵（1）与液态碱金属输送管路系统（2）相连，所述液态碱金属输送管路系统（2）的另一端与气动雾化种子注入环（5）相连；所述惰性气体供给与输送管路系统（3）的一端分别与真空泵（4）及液态碱金属输送管路系统（2）相连，所述惰性气体供给与输送管路系统（3）的另一端与气动雾化种子注入环（5）相连；所述气动雾化种子注入环（5）位于所述碱金属种子系统的末端；

液态碱金属种子按照设定的程序定量从高压不锈钢注射泵（1）推送输出，经液态碱金属输送管路系统（2）进入气动雾化注入环（5）的气动雾化喷枪（5-1），直达喷枪端部混合室（5-1-3），与从惰性气体供给与输送管路系统（3）输入喷枪端部混合室（5-1-3）中高速旋转的惰性气体混合，液态碱金属种子被气动雾化从喷枪端部混合室（5-1-3）喷口喷出，喷射方向与注入环内主气流呈90度角相交，注入到气动雾化注入环（5）内；

所述的可编程高压不锈钢注射泵（1）包括带恒温电伴热带的高压不锈钢注射器（1-1）、步进电机执行机构（1-2）、控制传输线（1-3）、远程控制器（1-4）和注射器专配阀门（1-5）；高压不锈钢注射器（1-1）固定在所述步进电机执行机构（1-2）上；步进电机执行机构（1-2）通过控制传输线（1-3）与远程控制器（1-4）连接；所述高压不锈钢注射器（1-1）的前端为针筒头部，高压不锈钢注射器的后端为活塞柄；专配阀门（1-5）安装在高压不锈钢注射器（1-1）针筒头部的前端；所述高压不锈钢注射器（1-1）的针筒外壳紧贴恒温电伴热带，加热温度高于碱金属熔点20℃～30℃。

2.按照权利要求1所述的碱金属种子系统，其特征在于：所述的气动雾化种子注入环（5）包括N支气动雾化喷枪（5-1）和注入环法兰（5-2），N为1至8的整数，N支尺寸规格相同的气动雾化喷枪（5-1）均布于注入环法兰（5-2）圆周，从注入环法兰（5-2）外壁沿径向穿入，气动雾化喷枪（5-1）的前端面与注入环法兰（5-2）内壁齐平或略缩入内壁1～2毫米；气动雾化种子注入环（5）装设有监测温度的传感器，气动雾化种子注入环（5）由流过其中的高温主气流加热，当传感器检测到气动雾化种子注入环（5）的温度高于碱金属熔点20℃～30℃时，方启动可编程高压不锈钢注射泵（1）输出液态碱金属种子。

3.按照权利要求2所述的碱金属种子系统，其特征在于：所述的气动雾化喷枪（5-1）由液态碱金属进口接头（5-1-1）、雾化气惰性气体进口接头（5-1-2）、气动喷嘴前端混合室（5-1-3）、内管路（5-1-4）、外管路（5-1-5）组成；所述的雾化气惰性气体进口接头（5-1-2）位于气动雾化喷枪（5-1）喷嘴正后方，液态碱金属种子通过气动雾化喷枪内管路（5-1-4）流入气动喷嘴前端混合室（5-1-3）；所述的雾化气惰性气体进口接头（5-1-2）位于气动雾化喷枪（5-1）侧壁尾端，惰性气体通过气动雾化喷枪外管路（5-1-5）通入至气动喷嘴前端混合室（5-1-3）。

4.按照权利要求3所述的碱金属种子系统，其特征在于：所述的气动喷嘴前端混合室（5-1-3）与气动雾化喷枪内管路（5-1-4）、外管路（5-1-5）相通，外管路（5-1-5）内的惰性气体气流呈向前螺旋式流动，在惰性气体的带动下，气动喷嘴前端混合室（5-1-3）内的液态碱金属种子被打碎分散雾化，与惰性气体均匀混合，在高压推动下从气动喷嘴前端混合室喷口喷出，注入到主气流内，与注入环内的高温主气流呈直角相交汇混合，实现液态碱金属种子定量注入，并均匀分布于主气流中。

5.按照权利要求1所述的碱金属种子系统，其特征在于：所述的液态碱金属输送管路系统（2）包括三通阀（2-1）、电磁阀（2-2）、单向阀（2-3）、一通N转接头（2-4）和液态碱金属输送管路；所述液态碱金属输送管路包括若干段不锈钢管；所述三通阀（2-1）的第一端通过不锈钢管与可编程高压注射泵的专配阀门（1-5）相连，三通阀（2-1）的第二端通过不锈钢管与惰性气体供给与输送管路系统（3）的三通阀（3-1）的第二端相连，三通阀（2-1）的第三端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统的电磁阀（2-2）的进口端相连；所述的电磁阀（2-2）的出口端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统的单向阀（2-3）的进口端相连，所述的单向阀（2-3）的出口端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统的第一一通N转接头（2-4）的进口相连，第一一通N转接头的N个出口分别通过不锈钢管连接到气动雾化种子注入环（5）的N个气动雾化喷枪液态碱金属进口接头（5-1-1），N为1-8的整数；

液态碱金属种子在经由液态碱金属输送管路（2）依次流动至三通阀（2-1）、电磁阀（2-2）、单向阀（2-3）、第一一通N转接头（2-4），在第一一通N转接头（2-4）处通过分流流入N条碱金属分支管路，再接入气动雾化种子注入环（5）的气动雾化喷枪液态碱金属接头（5-1-1）；液态碱金属输送管路系统（2）全程有恒温电伴热带加热，加热温度高于碱金属熔点20℃～30℃，以保持管路内的碱金属种子为液态。

6.按照权利要求1所述的碱金属种子系统，其特征在于：所述的惰性气体供给与 输送管路系统（3）包括三通阀（3-1）、三通接头、电磁阀（3-2）、单向阀（3-3）、第二一通N转接头（3-4）、高压惰性气体源（3-5）和惰性气体输送管路，所述惰性气体输送管路包括若干段不锈钢管；所述三通阀（3-1）的第一端通过不锈钢管与真空泵（4）相连，三通阀（3-1）的第二端通过不锈钢管与液态碱金属输送管路系统（2）的三通阀（2-1）的第二端相连，三通阀（3-1）的第三端通过不锈钢管与三通接头的第一端相连，所述三通接头第二端通过不锈钢管与高压惰性气体源（3-5）相连，所述三通接头的第三端通过不锈钢管与惰性气体供给与输送管路系统（3）的电磁阀（3-2）的进口端相连；所述的电磁阀（3-2）的出口端与惰性气体供给与输送管路系统（3）的单向阀（3-3）相连；所述的单向阀（3-3）的出口端通过不锈钢管与惰性气体供给与输送管路系统（3）的第二一通N转接头（3-4）的进口相连，第二一通N转接头（3-4）的N个出口分别通过不锈钢管连接到气动雾化种子注入环（5）的N个气动雾化喷枪惰性气体进口接头（5-1-2），N为1-8的整数；惰性气体供给与输送管路系统（3）全程有恒温电伴热带加热，加热温度高于碱金属熔点20℃～30℃，保持惰性气体供给与输送管路内的惰性气体温度，以在与液态碱金属种子混合时不会因热交换导致液态碱金属种子凝固，堵塞管路。

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