[发明专利]一种液态重金属在线净化装置及其使用方法

说明书

本发明提供了一种液态重金属在线净化装置，包括净化罐、净化管道和膨胀罐；净化罐的底部通过管道一与净化管道的中部相连，净化管道的上端设有膨胀罐，膨胀罐上端采用膨胀罐法兰密封；净化管道内设有吹气管道，吹气管道的一端伸入到净化管道的底部，另一端穿过膨胀罐法兰通过气路二与高压气瓶二连接，净化管道的下端通过管道三与主回路管道的下端连接，净化罐的侧壁的上部通过管道二与主回路管道的上端连接。本发明所述的液态重金属在线净化装置，采用过滤净化和吹气净化相结合的方法去除，既实现了在线净化，净化装置除杂停止运行时又不影响主回路的运行，提升了净化效果。本发明还提供了所述的液态重金属在线净化装置的使用方法。

技术领域

本发明属于液态重金属净化技术领域，尤其是涉及一种液态重金属在线净化装置及其使用方法。

背景技术

液态重金属主要有铅、铅铋合金和其他铅基合金等，液态重金属因其熔点低、沸点高、热导率高、安全性好成为新一代核反应堆冷却剂的首选，如加速器驱动次临界系统(ADS)选用铅铋共晶体(LBE)作为反应堆冷却剂，铅基堆中选用铅作为冷却剂等。液态重金属作为冷却剂应用在反应堆中，最主要的一个问题是其对结构材料的腐蚀严重，腐蚀的方式主要有氧化腐蚀、冲刷腐蚀、溶解腐蚀等，为了延长结构材料的使用寿命，降低腐蚀速率，目前主要采用控制液态重金属冷却剂中的氧浓度，使结构材料表面被氧化生成氧化膜，且液态重金属不会生成氧化物的方法来降低腐蚀速率。控制液态重金属冷却剂中氧浓度的办法主要是减少溶解腐蚀和氧化腐蚀，但不可避免，且冲刷腐蚀是始终存在的，所以在控制氧浓度的系统中，液态重金属中的杂质主要是结构材料冲刷腐蚀产生的氧化物。除了冲刷腐蚀产生的杂质以外，检修、装卸料和原料中也会有杂质的引入，这些杂质在回路中积累到一定程度，容易堵塞换热器流道和回路管道，改变液态重金属的热导率，降低传热效率等。

液态重金属中形成的氧化物杂质其密度小于液态重金属，一般浮在液态重金属表面。目前采用的净化设备主要是冷阱或者过滤器，过滤器主要靠滤芯拦截尺寸大于滤芯孔隙尺寸的杂质，随着滤芯表面拦截杂质增多，滤芯表面会形成滤饼，此时滤芯虽然可以过滤尺寸小于滤芯孔隙尺寸的杂质，但同时滤芯的压损将会大大增加，导致在线净化无法进行，所以一旦形成滤饼，将会停止在线净化，更换过滤器滤芯。冷阱除了具有过滤器的拦截过滤杂质的功能以外，还具有冷却功能，可以将溶解腐蚀的杂质过饱和析出，在控氧条件下，因为杂质主要为氧化物，所以冷阱只相当于过滤器。小尺寸和大尺寸氧化物杂质随液态重金属流动，会增加冲刷腐蚀的速率。腐蚀回路，因为需要做成千上万小时的腐蚀试验，其是长期运行的，液态重金属中的杂质会除了容易堵塞换热器流道和回路管道外，还会影响腐蚀速率的测定，故腐蚀回路需要在线净化。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种液态重金属在线净化装置，在回路运行时，过滤净化和吹气净化同时进行，同步去除其中的氧化物杂质，实时保证液态重金属的清洁度，不仅可以有效的去除尺寸大于滤芯孔隙尺寸的氧化物杂质，同时可以去除尺寸小于滤芯孔隙尺寸的氧化物杂质。本发明还提供了所述的液态重金属在线净化装置的使用方法。

本发明采用的技术方案是：

一种液态重金属在线净化装置，包括净化罐、净化管道和膨胀罐；所述净化罐的底部设有管道一，所述管道一上设有阀门一，所述净化罐通过所述管道一与所述净化管道的中部相连，所述净化管道的上端设有所述膨胀罐，所述膨胀罐上端采用膨胀罐法兰密封，所述膨胀罐法兰上设置单向气体自动平衡阀和液位计；所述净化罐的顶部采用净化罐法兰密封；储杂罐法兰上还设有真空阀；

所述净化管道内设有吹气管道，所述吹气管道的一端伸入到所述净化管道的底部，另一端穿过所述膨胀罐法兰通过气路二与高压气瓶二连接，所述吹气管道的位于所述膨胀罐法兰和所述气路二之间的管道上设有气阀二；所述净化管道的下端通过管道三与主回路管道的下端连接，所述管道三上设有阀门三和流量计；所述净化罐的侧壁的上部通过管道二与所述主回路管道的上端连接，所述管道二上设有阀门二；所述净化管道的直径大于所述主回路管道的直径；