CN205210000U - 一种在线测量钠中可溶性杂质的装置 - Google Patents

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禹春利
李煦
徐迟
李道才
王景春
谢淳
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Abstract

本实用新型涉及一种用于材料分析的装置。为解决现有钠回路中可溶性杂质浓度分析装置存在的可靠性低、准确度不高等问题，本实用新型提供了一种在线测量钠中可溶性杂质的装置。该装置包括过滤器、溢流阀、换热器、流量计和冷却风机；所述换热器为套管式结构，内管伸出外管外部的部分形成换热器出口，换热器出口端的外管外壁上设有换热器入口；换热器上远离其出口的封闭端为冷却端，该冷却端设有测温装置。本实用新型的在线测量钠中可溶性杂质装置工作过程稳定可靠，不易发生堵塞，具有很高的可靠性，分析速度快，操作便捷，避免了离线取样带来的误差及样品浪费，能够及时、准确获得钠回路中的可溶性杂质浓度。

Description

一种在线测量钠中可溶性杂质的装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于材料分析的装置，特别涉及一种在线测量钠中可溶性杂质的装置。
背景技术
在快中子反应堆钠回路、钠试验回路等回路中，为了运行安全或达到特定实验目的，获知钠中可溶性杂质的浓度十分重要。
目前，国际上有关机构对钠回路中可溶性杂质浓度的分析方法公开甚少，较少涉及所采用的分析装置，难以构成可供参考的有效技术方案。
而国内的钠回路中可溶性杂质浓度的分析方法主要依靠离线取样方式对所取样品进行逐一分析。由于离线取样本身容易引入较多误差，而且耗时至少两天，因此远不能满足钠回路中可溶性杂质浓度的分析需要。
除此之外，洪顺章等研制过一种自动阻塞计(参见：洪顺章，张忠等，“测定钠中杂质的自动阻塞计的研制”，原子能科学技术，1994，28(1)：62-67。)，该自动阻塞计采用“中心杆式”结构，能够实现钠回路中可溶性杂质浓度的在线分析。其主要工作原理为：在测量时，封闭中心孔，让钠流通过4个小孔；不测量时打开中心孔，使钠流通过中心孔，其缺点是含有可动机械部件，容易卡住，可靠性低，同时其流量不稳定，测量准确度不高。
实用新型内容
为解决现有钠回路中可溶性杂质浓度分析装置存在的可靠性低、准确度不高等问题，本实用新型提供了一种在线测量钠中可溶性杂质的装置。
该装置包括过滤器、溢流阀、换热器、流量计和冷却风机；所述过滤器的入口与取样管路相连通，过滤器的出口通过管路分别与换热器的入口、溢流阀的入口相连通；所述换热器的出口通过管路与流量计的入口相连通；所述流量计的出口与回流管路相连通；所述溢流阀的出口与回流管路相连通；所述换热器为套管式结构，其外管两端封闭，内管由外管一封闭端开口处伸入外管内部且不与外管另一封闭端接触，内管与外管连接处采用密封连接，内管伸出外管外部的部分形成换热器出口，换热器出口端的外管外壁上设有换热器入口；换热器上远离其出口的封闭端为冷却端，该冷却端设有测温装置。
所述过滤器的出口处设有总流量计为优选。
所述冷却端的外壁上设有冷却翅片为优选。
所述测温装置优选为热电偶。
本实用新型通过对由钠管路引出的液钠流进行冷却的方式，利用液钠中的可溶性杂质(主要包括Na2O和NaH等)在较低温度时易于析出的特点，令其在特定部位冷却析出，使该部位的流路截面降低形成阻碍，降低该流路的流量，而流量降低时该特定部位的温度即可反映出液钠中的可溶性杂质总含量。液钠中的可溶性杂质总含量也可以采用综合性可溶性杂质(以氧含量计)来表示，具体数据计算可以采用下述公式(1)。
lgc＝6.2571-2444.5/T(1)
其中：c为综合性可溶性杂质含量(以氧含量计)，单位为10-6g/g；T为钠中可溶性杂质开始冷却析出时的温度，单位为K。
本实用新型的在线测量钠中可溶性杂质装置首先以过滤器对钠中可能存在的固体颗粒状杂质进行过滤，避免影响测量；溢流阀能够确保进入换热器的钠流量恒定，保证了设备工作过程中的稳定；换热器出口的流量计用于检测钠流量的变化；换热器用于钠流的冷却，以及进入的热钠与离开的冷钠之间的换热；热电偶用于钠温的测量；风机用于换热器冷却端的冷却。
综上所述，本实用新型的在线测量钠中可溶性杂质装置能够较好的实现钠回路中可溶性杂质浓度的在线分析。由于未采用可动部件，因此工作过程稳定可靠，不易发生堵塞，具有很高的可靠性。所采用的在线分析方式分析速度快，测量全过程可控制在0.5小时内，操作便捷，避免了离线取样带来的误差及样品浪费，能够及时、准确获得钠回路中的可溶性杂质浓度，为钠回路的运行提供实时的数据参考。
附图说明
图1本实用新型的在线测量钠中可溶性杂质装置示意图。
图2本实用新型的在线测量钠中可溶性杂质装置换热器剖面图。
附图标记：1.过滤器，2.总流量计，3.溢流阀，4.流量计，5.换热器，6.冷却翅片，7.热电偶，8.冷却风机，9.换热器入口，10.换热器出口，11.外管，12.内管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。
实施例1
如附图1-2所示，本实用新型的在线测量钠中可溶性杂质的装置包括过滤器、溢流阀、换热器、流量计和冷却风机；所述过滤器的入口与取样管路相连通，过滤器的出口通过管路分别与换热器的入口、溢流阀的入口相连通；所述换热器的出口通过管路与流量计的入口相连通；所述流量计的出口与回流管路相连通；所述溢流阀的出口与回流管路相连通；所述换热器为套管式结构，其外管两端封闭，内管由外管一封闭端开口处伸入外管内部且不与外管另一封闭端接触，内管与外管连接处采用密封连接，内管伸出外管外部的部分形成换热器出口，换热器出口端的外管外壁上设有换热器入口；换热器上远离其出口的封闭端为冷却端，该冷却端设有测温装置。
所述过滤器的出口处还可以设有总流量计；所述冷却端的外壁上可以设有冷却翅片；所述测温装置可以选用热电偶。
实施例2
将本实用新型的在线测量钠中可溶性杂质的装置应用于某钠回路的可溶性杂质浓度的分析，其主要过程如下：
(一)对整个装置进行预热，使其温度上升至约200℃后，保持恒温。
(二)由取样管路引入待分析钠流，并使通过总流量计的钠流量为0.5ˉ1m3/h。
(三)启动冷却风机对换热器冷却端进行冷却，使其温度缓慢平稳下降；待流量计的流量值开始下降时(为便于读取数据，此次选用下降至原始流量的98％)，记录测温装置的温度值，并关闭风机。
(四)将该温度值代入公式(1)，计算得出液钠中的综合性可溶性杂质含量。
实际应用表明：本实用新型的在线测量钠中可溶性杂质装置工作过程稳定可靠，分析速度快，操作便捷，所得测量结果较为准确。

Claims (4)

1.一种在线测量钠中可溶性杂质的装置，其特征在于：该装置包括过滤器、溢流阀、换热器、流量计和冷却风机；所述过滤器的入口与取样管路相连通，过滤器的出口通过管路分别与换热器的入口、溢流阀的入口相连通；所述换热器的出口通过管路与流量计的入口相连通；所述流量计的出口与回流管路相连通；所述溢流阀的出口与回流管路相连通；所述换热器为套管式结构，其外管两端封闭，内管由外管一封闭端开口处伸入外管内部且不与外管另一封闭端接触，内管与外管连接处采用密封连接，内管伸出外管外部的部分形成换热器出口，换热器出口端的外管外壁上设有换热器入口；换热器上远离其出口的封闭端为冷却端，该冷却端设有测温装置。
2.如权利要求1所述的在线测量钠中可溶性杂质的装置，其特征在于：所述过滤器的出口处设有总流量计。
3.如权利要求1所述的在线测量钠中可溶性杂质的装置，其特征在于：所述冷却端的外壁上设有冷却翅片。
4.如权利要求1所述的在线测量钠中可溶性杂质的装置，其特征在于：所述测温装置为热电偶。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105372283A (zh) * 2015-12-03 2016-03-02 中国原子能科学研究院 一种在线测量钠中可溶性杂质的装置
CN106370692A (zh) * 2016-08-27 2017-02-01 上海交通大学 深冷液体中微量可溶性杂质的溶解析出可视化观测装置

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