[发明专利]一种钠冷快堆中核纯级冷却材料制备提纯方法及其设备

说明书

本发明公开了一种钠冷快堆中核纯级冷却材料制备提纯方法及其设备，该设备包括箱体、加热炉、收集罐、反应釜、真空泵和配电箱，对核纯级冷却材料进行一体化制备和提纯，工艺过程短，环节少，耗能小，效率高；该方法将钠盐化合物与还原剂混合均匀，设置温度和时间阶梯，在真空状态下分别进行加热，形成核级钠蒸汽，制得高纯度的核级钠材料，生产时间短，成本低，应用前景广。

技术领域

本发明涉及核纯级材料制备技术领域，特别是涉及一种钠冷快堆中核纯级冷却材料制备提纯方法及其设备。

背景技术

核级钠具有高于多数金属的比热和良好的导热性能，能够适应反应堆的特殊条件，同时价格较低，所以是理想的冷却剂；目前，世界上已经建成运行的钠冷快堆如法国的凤凰堆、超凤凰钠冷快堆、俄罗斯的BH-600钠冷快堆，都是用核级钠做冷却剂；我国实验钠冷快堆也采用核级钠作为冷却剂。随着国家能源结构调整步伐的不断加快，核电重启开始加速，根据《能源发展规划》，到2020年运行核电装机力争达到5800万千瓦，在建核电装机达到3000万千瓦以上。2015 年我国核电装机规模达到2717万千瓦，年均增长20.2％,是我国实现非化石能源消费比重达到15％目标的决胜期，也是为2030年前后碳排放达到峰值奠定基础的关键期。煤炭消费比重将进一步降低，非化石能源和天然气消费比重将显著提高，主体能源由油气替代煤炭、非化石能源替代化石能源的双重更替进程将加快推进。核电将会有更多的发展空间，核级钠的需求将会显著增加。

目前国内核级钠的制备大致分两大步骤：首先是采用工业电解法电解氯化钠得到粗级钠产品，再通过提纯粗钠得到核级钠产品；以上过程中需要通过不同的设备和工艺处理，工艺过程长，环节多，耗能大。

发明内容

基于此，针对现有技术中的问题，有必要提出一种钠冷快堆中核纯级冷却材料制备提纯方法及其设备，同一套设备能够同时对核级钠进行制备及提纯，工艺过程短，环节少，耗能小，效率高。

本发明的技术方案是：一种钠冷快堆中核纯级冷却材料制备提纯设备，包括箱体、加热炉、收集罐、反应釜、真空泵和配电箱，所述加热炉和所述收集罐均设于所述箱体顶部，所述加热炉的内部设有反应釜，所述反应釜的顶部开有投料口，所述反应釜通过蒸馏导管与所述收集罐连通，所述收集罐通过真空抽气导管与设于所述箱体内部的真空泵连通，所述配电箱设于所述箱体的一侧。

采用上述设备制备核纯级冷却材料，先将原材料加入反应釜内密封好。再通过真空泵对反应釜和收集罐内进行抽真空，使腔体内达到预定真空状态。然后启动加热炉对其加热，一段时间后反应釜内的原料便进入真空蒸馏阶段，产生的金属蒸汽随着蒸馏管进入收集罐，从而得到提纯物质，待蒸馏结束后开启保护气体控制阀充入保护气体。该设备结构简单，通过一套设备对材料进行制备及提纯，缩短了工艺过程，减少了工艺环节，降低能耗，大大提高了制备效率，且减少了工业成本。

优选的，所述蒸馏导管靠近所述反应釜的一端连接有进气管。

进气管用于对反应釜及收集罐内通入惰性保护气体，为核级冷却材料的制备提供保护环境。

优选的，所述蒸馏导管、真空抽气管分别与所述反应釜、收集罐和真空泵的连接处及所述进气管的进气口处均设有控制阀。

各个控制阀分别对进气管、蒸馏导管、真空抽气管及各设备进行单独控制，便于对各环节的控制。

优选的，所述加热炉为井式加热炉。

所述加热炉为井式加热炉，双层炉壳，中空隔热，具有外壳不烫，内壳迅速升降温度的特点，便于掌控温度，保证安全。

一种钠冷快堆中核纯级冷却材料制备提纯方法，包括如下步骤：

S1：混合物料的制备：对钠盐化合物进行检测分析，确认其中不含有沸点低于700℃以下的物质或者该部分物质含量在0.0001％以内，将符合要求的钠盐化合物原料与还原剂混合均匀，得到混合物料；