[实用新型]一种铅铋环境下反应堆一回路的防颗粒物沉积装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械设备和核能领域，尤其涉及铅铋环境下反应堆一回路的防颗粒物沉积装置。

背景技术

液态铅铋合金(LBE)具有一系列优良的性能，其弱中子吸收和慢化能力使得反应堆具有更高的核废料嬗变和核燃料增殖能力，提高了反应堆的中子经济性。熔点低，沸点高，反应堆可以在低压运行时获得高出口温度，避免了高压系统带来的冷却剂丧失事故的发生，同时可实现高热电转换效率。良好的化学稳定性，与钠冷反应堆相比避免了起火及爆炸等安全问题，同时载热能力及自然循环能力强，可依靠自然循环排出堆芯余热，大大提高了反应堆的非能动安全性。

在高温流动的铅铋环境中，许多钢材都会被腐烛，铅铋在中高温下可溶解钢材中的某些合金成分，达到饱和后，随着液态金属的流动，又会在回路的低温部分把溶解的腐烛产物析出，形成腐烛残渣，堵塞管路，造成传热恶化，此外腐烛产物的沉积还会改变管壁的微观结构，加速高温段的腐烛速率。铅铋合金中不可避免地会存在一些杂质，其中熔点比铅铋高的杂质因为不能熔化而在铅铋流体中以颗粒物形式存在。液态铅铋合金中颗粒物沉积于管壁时会影响液态铅铋合金的流动能力，进而影响堆芯热量导出能力，这极大地影响了反应堆的安全性和经济性。

前苏联于1963年建成世界上第一艘利用铅铋反应堆为动力的核潜艇，反应堆在运行了几年之后，发生了蒸汽发生器管道堵塞事故。目前可采取的方法是动态氧浓度控制技术，该技术效果良好，但是需要严格的控制氧浓度在合适范围，过度氧化亦会形成氧化物残渣污染整个回路。

由于上述问题的存在，本发明人对现有的防沉积技术进行研究和改进，以期研制出在不影响回路正常工作的前提下满足防颗粒物沉积要求的反应堆一回路防颗粒沉积装置。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：在一回路管道内部设置螺旋折流板，螺旋折流板板面宽度小于一回路管道半径。螺旋折流板的设置改变了一回路冷却剂的流动方式，冷却剂由直线流动变成螺旋状流动，提高了冷却剂湍流程度，有利于冲刷管道内的颗粒物和沉淀物；螺旋折流板板面宽度小于半径，有利于冲刷下的颗粒物和沉淀物的流动。一回路管道内壁和螺旋折流板表面涂布的纳米金属涂层的致密性强，硬度高，提高了管道的耐侵蚀性。给一回路管道外面的加热层加热，使管道温度高于冷却剂温度，在管道与冷却剂之间形成温度梯度，利用热泳力，使附着在管道内壁的颗粒物向管道中心移动，有效地防止颗粒物沉积于管道。

本实用新型目的在于提供以下方面：

(1)一种铅铋环境下反应堆一回路的防颗粒物沉积装置，其中，该装置包括一回路管道1和设置在一回路管道1内的螺旋折流板2，在所述一回路管道1内流通有冷却剂，所述螺旋折流板2控制所述冷却剂的流动。

(2)根据上述(1)所述的防颗粒物沉积装置，其中，在所述一回路管道1的外壁上包裹有加热层3。

(3)根据上述(1)所述的防颗粒物沉积装置，其中，所述一回路管道1的外径为730mm-750mm，壁厚为50mm-70mm。

(4)根据上述(1)所述的防颗粒物沉积装置，其中，所述螺旋折流板2的螺旋面为阿基米德螺旋面。

(5)根据上述(1)所述的防颗粒物沉积装置，其中，所述螺旋折流板2的外边缘与一回路管道1内壁相接，所述螺旋折流板2的板面与一回路管道1中心线垂直，和/或

所述螺旋折流板2的板面宽度小于一回路管道1半径。

(6)根据上述(5)所述的防颗粒物沉积装置，其中，所述螺旋折流板2的板面宽度为一回路管道1半径的1/2-2/3。

(7)根据上述(1)所述的防颗粒物沉积装置，其中，所述螺旋折流板2的厚度为0.7mm-1mm，螺旋角为25°-60°。

(8)根据上述(2)所述的防颗粒物沉积装置，其中，所述加热层3壁厚为45mm-60mm，加热层3由内到外包括云母层3a和隔热层3b；

云母层3a中布置有发热线圈，向一回路管道1提供热量，其厚度为20mm-30mm，隔热层3b防止热量向一回路管道1外部扩散，其厚度为25mm-30mm。

(9)根据上述(1)所述的防颗粒物沉积装置，其中，在一回路管道1的内壁上和所述螺旋折流板2表面上都涂布有纳米涂层。

(10)根据上述(1)或(9)所述的防颗粒物沉积装置，其中，所述纳米涂层为碳纳米管金属基涂层，厚度为30μm-150μm，优选地，纳米涂层厚度为50μm-100μm。

本实用新型提供的反应堆一回路的防颗粒沉积装置具有如下有益效果：