[發明專利]放射性鈉在線凈化用的冷阱

有效

• 申請號: 200710198421.X
• 申請日: 2007-12-11
• 公開（公告）號: CN101231898A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 周玉英;董碧波;劉寶泉;李靜
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G21C19/313
• 分類號: G21C19/313
• 代理公司: 核工業專利中心
• 代理人: 高尚梅;伍險峰

技術領域

本發明屬于一種鈉的凈化設備技術領域，具體涉及一種放射性鈉在線凈化用的冷阱。

背景技術

在鈉冷快中子增殖反應堆中，一、二回路采用液態金屬鈉做為傳熱劑，采用惰性氣體——氬氣做為金屬鈉的保護氣體。雖然金屬鈉具有優良的傳熱性質，加上不需要增加壓力來防止沸騰，因此，在世界范圍內已運行著的快堆，大都選擇了液態金屬鈉作為冷卻劑，但是鈉作為堿金屬的一員，有著非常活潑的化學性質，如何對放射性鈉進行在線凈化，使其達到反應堆安全運行所需要的品質是鈉冷快堆所面臨的主要難題之一。

通常，反應堆冷卻劑鈉中雜質的主要來源有如下幾方面：

①從原料鈉中引入的雜質；

②從一回路設備金屬表面引入的雜質；

③檢修引入的雜質；

④裝卸料引入的雜質；

⑤覆蓋氣體泄漏而補氣引入的氧化物；

⑥腐蝕產物；

⑦從燃料元件中滲出氚和燃料元件破損時從元件中泄漏出碘、銫、銀、鋯等雜質。

為保證反應堆的安全運行，必須對冷卻劑進行過濾、凈化，這種過慮、凈化設備稱為冷阱。冷阱技術所采用的原理都是降低液態鈉的溫度，使雜質析出，再過濾而得到凈化鈉。例如，中國專利97249431.6提供了一種鈉蒸汽阱，它包括筒體和設置在筒體內的回流板組件，回流板組件是由多層碗狀回流板間隔重疊組成，各層碗狀回流板依次用套筒間隔開。這種結構的鈉蒸汽阱單位體積冷凝面積大、路徑長，冷凝效果好，因此可將其設計成體積小，結構緊湊的裝置，特別適合儀表用鈉蒸汽阱。另外，中國專利200610140531.6公開了一種鈉蒸汽阱，它包括內、外套管，內、外套管間形成冷卻氣體通道，通過強制冷凝的方法來冷凝鈉蒸汽。但是，上述文獻公開的兩種鈉蒸汽阱的目的都是為了冷凝氬氣中的鈉蒸汽，因此，處理能力十分有限，不適宜用于大量液態金屬鈉的在線凈化。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中鈉凈化用的冷阱的處理能力有限的問題，提供一種處理能力大、適用范圍寬，能對放射性鈉在線凈化用的冷阱。

本發明采用的技術方案是：一種放射性鈉在線凈化用的冷阱，它包括外筒體，外筒體的內部設置金屬絲網，在外筒體的上部設置鈉進口和鈉出口，其內部設置中心回流管，中心回流管通過內省熱器盤管與鈉出口相通。所述的鈉進口與設置在外筒體上部的鈉進口盤管組件相通，鈉進口盤管組件沿外筒體的內側圓周布置，底部開孔。在外筒體的底部放置內孔筒體，多層金屬絲網置于其內。所述的金屬絲網是不銹鋼絲網。在外筒體的外部設置帶有蛇形盤管的套筒，套筒內充液態鈉鉀合金。所述的蛇形盤管的兩端分別與有機冷卻劑進口、有機冷卻劑出口相通。所述的蛇形盤管內以埃索500#液體為冷卻劑。在外筒體的底部設置排鈉孔。

本發明所提供的技術方案充分利用鈉進、出口的溫差進行熱交換，提高了熱利用效率，進而在不停堆的前提下，對從主冷卻系統來的高溫液態鈉實現冷卻-析出-過濾-加熱等過程，并且處理能力大，適于大量鈉的在線凈化。

附圖說明

圖1是本發明提供的放射性鈉在線凈化用的冷阱的結構示意圖。

圖中，1有機冷卻劑進口，2鈉進口，3鈉出口，4有機冷卻劑出口，5外筒體，6鈉進口盤管組件，7內省熱器盤管，8中心回流管，9內孔筒體，10鈉鉀合金，11套筒，12蛇形盤管，13不銹鋼絲網，14排鈉孔。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明所提供的技術方案作進一步闡述。

如圖1所示，一種放射性鈉在線凈化用的冷阱，它包括外筒體5，外筒體5的內部設置金屬絲網13，在外筒體5的上部設置鈉進口2和鈉出口3，其內部設置中心回流管8，中心回流管8通過內省熱器盤管7與鈉出口3相通。所述的鈉進口2與設置在外筒體5上部的鈉進口盤管組件6相通，鈉進口盤管組件6沿外筒體5的內側圓周布置，底部開孔。在外筒體5的底部放置內孔筒體9，多層金屬絲網13置于其內。所述的金屬絲網13是不銹鋼絲網。在外筒體5的外部設置帶有蛇形盤管12的套筒11，套筒11內充液態鈉鉀合金10。所述的蛇形盤管12的兩端分別與有機冷卻劑進口1、有機冷卻劑出口4相通。所述的蛇形盤管12內以埃索500#液體為冷卻劑。在外筒體5的底部設置排鈉孔14。

以某鈉冷快堆為例，需處理鈉中雜質主要是Na2O、NaH、NaOH、C、Fe、Ni、Cr、Ca、Sr、54Mn、60Co、182Ta、65Zr、137Cs、131I、110Ag等。參照國外鈉冷快堆用鈉的質量標準以及使用國內鈉在試驗回路上運行的經驗，該快堆所用鈉的質量標準見表1所示。