[發明專利]蛇形管一體化裂變氣體脫除裝置及方法

在審

• 申請號: 201811260010.3
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109524138A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 尹俊連;蔡康貝;宋煜晨;王德忠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G21C19/307
• 分類號: G21C19/307
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供了一種蛇形管一體化裂變氣體脫除裝置及方法，包括文丘里微氣泡生成組件、蛇形傳質管路以及分離組件。本發明通過生成微氣泡并在蛇形傳質管路內發生氣液相間傳質，吸收熔鹽內的氪、氙等裂變氣體產物并將其濃度水平降低至可接受的范圍，最終在分離組件中從熔鹽中分離，抑制了裂變氣體大量積累產生的中子毒性，同時該裝置占地面積小，滿足熔鹽堆設計的空間限制。

技術領域

本發明涉及氣體脫除領域，具體地，涉及蛇形管一體化裂變氣體脫除裝置及方法。尤其是涉及一種用于熔鹽堆的蛇形管一體化裂變氣體脫除裝置以及配套的方法。

背景技術

熔鹽堆是第四代反應堆核能系統的六種候選堆型之一，除了具有四代堆通用的優點(高固有安全性、核燃料可循環、物理防止核擴散)外，由于其以氟化鹽為冷卻劑，還可常壓工作、無水冷卻。另一方面，我國的釷資源居世界第二，蘊藏量為鈾資源的六倍，并且同等質量的釷燃料可以利用的能量是鈾燃料的兩百到兩百五十倍，因此釷基熔鹽堆在我國具有廣闊的發展前景。

熔鹽堆在運行過程中由于裂變反應會產生大量的裂變產物，其中氙的裂變產額以及中子吸收截面都較大，氙的積累會引入大量的中子毒性并降低反應堆的功率，如果不將其及時脫除，會嚴重影響反應堆的經濟效益。另一方面，氙的半衰期非常短，在停堆后又會由于大量衰變而引入大量的反應性，對反應堆的運行帶來許多問題。因此，為了提高反應堆的經濟效益以及運行穩定性，需要在熔鹽堆運行過程中在線脫除氙等裂變氣體產物。由于氙在熔鹽堆運行時的平衡氙濃度低于氙在熔鹽中的濃度，因此氙一般以溶解的形式存在于熔鹽中。美國橡樹嶺實驗室提出的泵碗法在去除氙等裂變氣體的過程中存在霧化熔鹽進入廢氣管路并堵塞管路的風險。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種蛇形管一體化裂變氣體脫除裝置及方法。

根據本發明提供的一種蛇形管一體化裂變氣體脫除裝置，包括：文丘里微氣泡生成組件、蛇形傳質管路以及分離組件；

所述文丘里微氣泡生成組件從熔鹽回路中引入熔鹽，文丘里微氣泡生成組件的出口通過蛇形傳質管路連接至分離組件的入口。

優選地，所述文丘里微氣泡生成組件，包括：裝置進口、文丘里管、氣體進口；

裝置進口的一端與熔鹽回路相連引入熔鹽，裝置進口的另一端與文丘里管的進口直管連接；

文丘里管包括依次連接的進口直管、收縮段、喉部段、擴張段、出口直管；文丘里管的出口直管的出口連接蛇形傳質管路的入口；

氣體進口與文丘里管內部聯通，并與外部氣源聯通引入氦氣進入文丘里管。

優選地，文丘里微氣泡生成組件、蛇形傳質管路以及分離組件之間通過焊接連接。

優選地，文丘里微氣泡生成組件、蛇形傳質管路以及分離組件均采用316L不銹鋼制作。

優選地，所述分離組件包括：裝置出口、恢復葉輪出氣管、恢復葉輪、圓管、攪渾葉輪、攪渾葉輪出氣管；

圓管的一端連接蛇形傳質管路的出口，圓管的另一端連接裝置出口；從圓管的一端至另一端之間，依次設置有攪渾葉輪出氣管、攪渾葉輪、恢復葉輪、恢復葉輪出氣管；

裝置出口與熔鹽回路相連。

優選地，圓管包括直管段；所述攪渾葉輪通過過盈配合布置在直管段進口位置，所述恢復葉輪通過過盈配合布置在直管段出口位置。

根據本發明提供的一種用于去除熔鹽堆裂變氣體的方法，包括：

將載有裂變氣體產物的熔鹽進入上述的蛇形管一體化裂變氣體脫除裝置，載氣通過文丘里微氣泡生成組件進入，在蛇形傳質管路內吸收裂變氣體產物，通過分離組件分離。

優選地，脫除的裂變氣體產物為氪、氙。