[發明專利]熔鹽蒸餾裝置及方法

在審

• 申請號: 201610169708.9
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN107230506A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 楊洋;竇強;付海英;耿俊霞;王子豪;李晴暖
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: G21C19/50
• 分類號: G21C19/50;B01D3/10
• 代理公司: 上海弼興律師事務所31283
• 代理人: 薛琦,孫靜

技術領域

本發明涉及一種惰性氣體環境中的熔鹽蒸餾裝置及方法。

背景技術

熔鹽反應堆(MSR)是第四代反應堆型中唯一一種以液體為燃料的反應堆，被認為是釷鈾循環較好的增殖堆，其燃料鹽為高溫氟鹽，載體鹽為FLiBe；其經過一段時間使用后需要進行燃料鹽的在線處理，以去除裂變產物，回收載體鹽。其中一種處理燃料鹽的方法是通過蒸餾方法回收載體鹽，其原理是各物質相對揮發性的差異。由于熔鹽蒸汽壓較低，例如LiF在1000℃下蒸汽壓僅為70Pa，因此需要在較高的溫度和真空度下蒸餾熔鹽，分離雜質；通常的蒸餾方法為減壓蒸餾。

載體鹽中含有具較強毒性的BeF₂，其粉塵被人體吸入后會造成很大傷害；而由于熔鹽蒸餾后常常得到較多粉塵，因此在蒸餾和后續的處理過程中必須進行隔離操作，防止操作人員直接接觸熔鹽粉塵。另外，很多其他種類的熔鹽易吸水潮解或要求無氧處理，為獲得高品質的蒸餾產物，因此同樣有必要在隔離條件中進行蒸餾操作。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術的熔鹽蒸餾裝置及方法缺乏隔離防護措施的缺陷，提供一種惰性氣體環境中熔鹽蒸餾裝置及方法。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

本發明提供了一種熔鹽蒸餾裝置，包括蒸餾爐和坩堝，所述蒸餾爐包括爐體和密封連接于所述爐體的底部的法蘭，所述爐體圍繞形成有爐腔，所述坩堝固定于所述法蘭并位于所述爐腔內；

所述熔鹽蒸餾裝置還包括惰性氣氛設備，所述惰性氣氛設備設置于所述 爐體的下方；

所述熔鹽蒸餾裝置還包括水冷系統，所述水冷系統與所述法蘭相連接；

其中，當所述法蘭脫離于所述爐體時，所述惰性氣氛設備的內部與所述爐腔相連通。

較佳地，所述惰性氣氛設備包括惰性氣體源和設備腔體，所述惰性氣體源設置于所述設備腔體的外部并通過供氣管與所述爐腔相連通，所述爐體的底部與所述設備腔體的頂部密封連接，且所述設備腔體的內部與所述爐腔相連通。

較佳地，所述法蘭與升降裝置相連接，所述升降裝置用于實現所述法蘭抵靠于或脫離于所述爐體的底部；

和/或，所述法蘭通過橡膠圈與所述爐體的底部密封連接；

和/或，所述爐體的外壁面包覆有加熱器，該加熱器能夠達到的加熱溫度為室溫到1200℃，通常溫度設置為頂部1000℃，中部600℃。

較佳地，所述升降裝置穿過所述設備腔體與所述法蘭相連接，升降裝置的控制主體設置在惰性氣氛外，便于維修維護，同時節省設備內部空間；所述升降裝置與所述設備腔體的連接處設有動密封，以避免裝卸操作時設備漏氣。

較佳地，所述坩堝包括蒸發坩堝、坩堝支架以及收集坩堝，所述收集坩堝固定于所述法蘭，所述蒸發坩堝通過所述坩堝支架固定于所述收集坩堝。

較佳地，所述水冷系統包括水冷循環泵、進水管和出水管，所述進水管和所述出水管貫穿所述設備腔體并與所述法蘭的水冷管路相連接；所述水冷系統用于冷卻法蘭密封圈，實現高溫工作條件下腔體的密封，同時隔絕熱量，避免惰性氣氛設備過熱。

較佳地，所述熔鹽蒸餾裝置還包括真空系統，所述真空系統包括真空泵和抽氣管，所述真空泵通過所述抽氣管與所述爐腔相連通，所述抽氣管上設有管路閥。

較佳地，所述抽氣管上設有用于過濾有害粉塵的過濾器；經過若干次真 空蒸餾實驗，少部分鹽霧或者粉塵會隨著真空泵抽氣，逐漸累積在過濾器內，堵塞其濾芯，阻礙抽真空操作，因此過濾器濾芯需要定期更換；所述過濾器位于所述設備腔體的內部，可以直接在設備腔體內拆裝更換，便于更換濾芯時的人員保護。

本發明還提供了一種應用了如上所述的熔鹽蒸餾裝置的熔鹽蒸餾方法，所述坩堝包括蒸發坩堝、坩堝支架以及收集坩堝，所述收集坩堝固定于所述法蘭，所述蒸發坩堝通過所述坩堝支架固定于所述收集坩堝，所述爐體的外壁面包覆有加熱器，所述水冷系統通過管路與所述法蘭的水冷管路相連通，所述熔鹽蒸餾裝置還包括真空系統，所述真空系統通過氣路與所述爐腔相連通，所述熔鹽蒸餾方法包括以下步驟：

S1、打開所述惰性氣體源，使惰性氣體充滿所述爐腔及所述設備腔體的內部；

S2、裝載蒸餾物于所述蒸發坩堝內，使所述法蘭與所述爐體密封連接，并調節所述加熱器至預設的操作溫度；

S3、打開所述水冷系統與所述真空系統，進行熔鹽蒸餾；