[發明專利]用于抑制自燃金屬火災的方法和系統

在審

• 申請號: 201580070462.3
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN107454977A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: E.P.勒文;B.J.杜伊斯;S.R.P.斯特雷格;N.F.奧奈爾;D.C.米蘭達;H.M.考恩
• 申請（專利權）人: 通用電氣-日立核能美國有限責任公司
• 主分類號: G21C1/03
• 分類號: G21C1/03;G21C9/00;G21C9/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 徐晶,黃希貴

技術領域

本發明內容涉及用于抑制金屬火災(metallic fires)的方法和相關系統。

背景技術

液態金屬冷卻核反應堆(也稱為液態金屬快速反應堆(LMFR))是快中子核反應堆，其中主冷卻劑是液態金屬。具有相對高的熱容量(其提供針對過熱的熱慣性)的不同類型的液態金屬可用作主冷卻劑。液態金屬冷卻核反應堆的例子是鈉冷卻快速反應堆(sodium-cooled fast reactor，SFR)。在鈉冷卻快速反應堆(SFR)中，液態鈉代替水用作主要冷卻劑。水難以用作快速反應堆的冷卻劑，因為水充當將快中子減慢成熱中子的中子慢化劑。相比之下，鈉原子比在水中發現的氧和氫原子兩者都重得多。因此，中子在與鈉原子碰撞時損失更少的能量。鈉也無需加壓，因為它的沸點比反應堆的操作溫度高得多。此外，鈉不腐蝕鋼反應堆零件。

鈉冷卻快速反應堆(SFR)的潛在問題是鈉的泄漏。鈉是自燃金屬(pyrophoric metal)，并且當與空氣和/或水接觸時將自發點燃。鈉與空氣和水的放熱反應通過下述等式在下文顯示。

2Na(l)+O₂(g)→Na₂O₂(s)

4Na(l)+O₂(g)→2Na₂O(s)

2Na(l)+2H₂O→2NaOH(aq)+H₂(g)

值得注意的是，氫氧化鈉(NaOH)是苛性的(caustic)，并且氫(H₂)是可燃的(flammable)。另外，如果與水接觸，則過氧化鈉(Na₂O₂)和氧化鈉(Na₂O)也將形成氫氧化鈉(NaOH)。

常規地，核反應堆中的金屬火災(metallic fire)(例如鈉火災(sodium fire))通過使其中自燃金屬(例如鈉)泄漏的區域惰化而熄滅。惰化可用真空泵來實現，所述真空泵用于從泄漏區域去除空氣，同時提供不與自燃金屬反應的惰性氣體(例如氮、氬)。通過從泄漏區域去除反應源(例如氧)，可熄滅金屬火災。然而，這種惰化方法對于可能處于泄漏區域并因此意外暴露于缺氧環境的工廠工人是危險的。

發明內容

本發明提供一種用于抑制自燃金屬火災的方法，可包括在安全殼結構上方布置抑制系統。抑制系統包括第一滅火劑。安全殼結構被配置為容納自燃金屬且隔離自燃金屬與環境空氣。抑制系統被配置為在自燃金屬泄漏和點燃時激活，以便釋放第一滅火劑以抑制自燃金屬火災(pyrophoric metal fire)。

附圖說明

在與附圖結合閱讀詳細描述后，本說明書的非限制性實施例的不同特征和優點可變得更加顯而易見。附圖僅為了舉例說明性目的而提供，并且不應被解釋為限制權利要求的范圍。除非明確指出，否則附圖不視為按比例繪制。為了清楚起見，附圖的不同尺寸可能被夸大了。

圖1是根據本發明內容的示例實施例，如在核反應堆中實施的涂層型抑制系統的視圖。

圖2是根據本發明內容的示例實施例，如在核反應堆中實施的與涂層型抑制系統結合的噴射型抑制系統的視圖。

圖3是根據本發明內容的示例實施例的I形梁型抑制系統的視圖。

圖4是根據本發明內容的示例實施例，如在核反應堆中實施的I形梁型抑制系統的視圖。

圖5是根據本發明內容的示例實施例的管型抑制系統的視圖。

圖6是根據本發明內容的示例實施例，用于抑制系統的光電檢測器的電路圖。

圖7是根據本發明內容的示例實施例，如在核反應堆中實施的管型抑制系統的視圖。

圖8是根據本發明內容的示例實施例，如在核反應堆中實施的與管型抑制系統結合的I形梁型抑制系統的視圖。

具體實施方式

應當理解，當元件或層被稱為在另一元件或層“上”，“連接到”、“聯接至”或“覆蓋”另一元件或層時，所述元件或層可直接在另一元件或層上，連接到、聯接至或覆蓋另一元件或層，或者可存在中間元件或層。相比之下，當元件被稱為“直接在另一元件或層上”，“直接連接到”或“直接聯接至”另一元件或層時，不存在中間元件或層。在說明書自始至終，相似編號指相似元件。如本說明書使用的，術語“和/或”包括相關所列項目中的一個或多個的任何和所有組合。