[发明专利]用于向冷却剂喷射气体的方法与控制系统和核反应堆设施

说明书

公开了用于将气体导入至核反应堆设施的冷却剂中的方法和系统。该方法包括以下步骤：将待被导入到冷却剂中的气体从气体系统供给到冷却剂上方空间；将气体导入到冷却剂中；将气体从冷却剂上方空间去除到气体系统。技术效果：防止了被污染气体的重复使用。

技术领域

本发明涉及核动力行业和核反应堆设施，更具体地涉及具有液体-金属冷却剂的核反应堆设施。同时，本发明也可以应用于各种非核反应堆设施。

背景技术

具有液体-金属冷却剂的核反应堆设施的一个关键问题是反应堆结构材料的腐蚀。为了防止腐蚀，使用用于形成保护性氧化物涂层的技术。反应堆结构材料如钢的耐腐蚀性取决于这些涂层的完整性。

应当指出，在非核反应堆设施和具有非液体-金属冷却剂的核反应堆设施两者中都可能发生提到的问题。尽管针对具有液体-金属冷却剂的核反应堆设施描述本发明，但本发明也可以兼顾用于非核反应堆设施和具有非液体-金属冷却剂的核反应堆设施中。

为了形成氧化物涂层，可以施用氧。专利RU2246561(公开于2005年2月20日)公开了用于通过将氧直接喷射到冷却剂中或向例如靠近冷却剂的气室中的冷却剂表面供给氧——在后一种情况下氧通过输注渗透冷却剂——来提高冷却剂中的氧浓度的方法。由于结构材料中的铁、铬和其它成分相比于冷却剂成分如铅和/或铋对氧具有更高的化学亲和力，所以呈冷却剂成分的氧化物的形式注入液体金属冷却剂中的氧将使结构材料的成分氧化并且在充足的氧浓度下将在反应堆壁的表面上形成保护性氧化物涂层。为了确保这种效果，冷却剂中的氧浓度应维持在取决于反应堆设计和结构材料以及冷却剂的类型和组分的指定限制内。

除氧气以外，可以将其它气体喷射到冷却剂中。这种方法的一个缺点在于向冷却剂中的气体喷射引起浮于冷却剂表面的气泡的形成并且来自这些气泡的气体进入冷却剂上方空间。在处于冷却剂中的同时，溶于冷却剂中的灰尘、固相微粒和成分可渗透气泡。因此，喷射到冷却剂中的气体在停留于冷却剂中并进入冷却剂上方空间之后被灰尘、固相微粒和成分污染。这种气体的重复使用、特别是其向冷却剂中的重新喷射引起冷却剂和反应堆设备的污染，并且因此引起设备故障以及设备和反应堆的总使用寿命的缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供用于向冷却剂和反应堆设施中喷射气体的方法和控制系统，所述方法和控制系统不存在本发明的背景技术所固有的缺陷。特别地，在提供气体重复利用的可能性的同时，有必要防止由于冷却剂上方空间中存在事先喷射到冷却剂中并且在其中被污染的气体和所述气体的重复利用所引起的反应堆冷却剂、容器和设备的污染。

本发明的目的通过使用向反应堆冷却剂中喷射气体的方法来实现。反应堆与气体系统连接并且包括用于将气体喷射到冷却剂中的装置，该装置部分地安装在冷却剂中且部分地安装在冷却剂上方空间中，并且适配为将气体从冷却剂上方空间供给到冷却剂。该气体系统与反应堆连接并且适配为将气体供给到冷却剂上方空间/从冷却剂上方空间去除。

该方法包括以下步骤：将待喷射到冷却剂中的气体从气体系统供给到冷却剂上方空间；通过维持气体压力高于用于将气体喷射到冷却剂中的装置中的冷却剂压力来将气体喷射到冷却剂中；将气体从冷却剂上方空间喷射到气体系统中。

在本发明的一个可能的实施例中，将气体从气体系统连续供给到冷却剂上方空间并且在向冷却剂中喷射气体期间将气体连续从冷却剂上方空间去除到气体系统。在本发明的另一可能的实施例中，向冷却剂中喷射气体的时间不长于喷射到冷却剂中的气体到达冷却剂表面所需的时间。

优选地将从冷却剂上方空间去除到气体系统的气体进行过滤并重新喷射到冷却剂上方空间中。在一些实施例中，通过增大冷却剂附近空间中的气体压力来维持用于向冷却剂中喷射气体的装置中的气体压力高于冷却剂压力。在另一些实施例中，通过使用于向冷却剂中喷射气体的装置的至少一部分旋转来局部降低用于喷射的装置附近的冷却剂压力，从而维持用于向冷却剂中喷射气体的装置中的气体压力高于冷却剂压力。