[发明专利]一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法

说明书

本发明公开了一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法。该方法包括下述步骤：在真空条件下，对卤化物熔盐进行蒸馏处理；其中，真空条件的真空度为10^‑5～10³Pa；蒸馏处理中，蒸馏温度高于冷凝温度至少200℃，蒸馏温度为400～1200℃。本发明中降低卤化物熔盐中氧含量的方法可有效降低卤化物熔盐中70％以上的氧含量；处理后的蒸馏产物中氧含量可低至560mg/Kg以下，甚至可低至200mg/Kg以下；且处理效率高，对设备腐蚀性较弱。

技术领域

本发明涉及一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法。

背景技术

熔盐储能技术可与光热发电系统结合，满足电网调峰需要。其中，卤化物熔盐具有一定的应用潜力。例如氯化物熔盐价格便宜，相变潜热较大；氟化物熔盐具有高熔点和大的熔融潜热，且传热性能好。但是，卤化物在生产过程中可能会吸水潮解产生氧，或者在储存过程中会受到氧的污染，从而使得卤化物熔盐中不可避免的含有氧，而氧含量高的卤化物熔盐的腐蚀性会明显增强。

在核能反应堆的研究中，以熔盐为介质的干法后处理技术具有耐辐照、设备紧凑、低临界风险、防核扩散和放射性废物量少等优点，可用于处理反应堆乏燃料，其中的高温熔盐电解技术主要以卤化物熔盐为介质，将燃料元件于高温下进行电解处理。电解过程中，若熔盐介质氧含量过高，则影响电解过程的电解效率，同时碱土裂变产物或稀土裂变产物也会转化为相应的氧化物或卤氧化物，无法电解净化回收。

卤化物熔盐体系也可作为熔盐堆的核燃料载体和冷却剂，若载体盐中氧含量过高，则因核燃料裂变产生的部分裂变产物会转化为低溶解度的含氧化合物，从而在熔盐堆中发生沉淀，形成定点放热源和辐射来源，威胁反应堆运行的安全，增加反应堆维护的困难。

因此，有效降低卤化物熔盐中的氧含量，更有利于卤化物熔盐的应用。

目前，降低卤化物熔盐中氧含量的方法包括H₂-卤化氢法、电化学方法或蒸腾法。其中，H₂-卤化氢法虽然可去除熔盐中的水、氧化物等，但处理时间也较长，同时，在操作过程中，卤化氢具有一定的危险性，且对设备的腐蚀性较强，特别是在处理氧含量较高的卤化物熔盐时，需要花费更长的处理时间，相应地对设备的腐蚀性也更为严重；相比于H₂-卤化氢法，尽管电化学方法可以处理氧含量水平较低的熔盐，对设备的腐蚀性略有缓解，但其单位时间内的处理量较小，处理效率低；蒸腾法的处理过程较为简单，虽然可对氧含量较高的卤化物熔盐进行处理，但是其在常压下加热，耗费时间较长，处理效率较低。

因此，亟需提供一种可有效降低卤化物熔盐中氧含量且处理效率高的方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是针对现有技术中降低卤化物熔盐中氧含量的方法存在对设备腐蚀性较强，处理效率低，特别是对氧含量较高的卤化物熔盐进行处理时花费时间较长的问题，而提供了一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法。本发明中降低卤化物熔盐中氧含量的方法可有效降低卤化物熔盐中的氧含量，处理效率高，且对设备腐蚀性较弱。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种降低卤化物熔盐中氧含量的方法，其包括下述步骤：在真空条件下，对卤化物熔盐进行蒸馏处理，即得蒸馏产物；

其中，所述真空条件中，真空度为10^-5～10³Pa；所述蒸馏处理中，蒸馏温度高于冷凝温度至少200℃，所述蒸馏温度为400～1200℃。

本发明中，所述卤化物熔盐可为熔盐储能领域或核能反应堆领域常规使用的卤化物熔盐，其中至少包括卤化物。所述卤化物熔盐的来源可为熔盐电池所用的卤化物熔盐、卤化物熔盐燃料载体、熔盐堆所用的卤化物熔盐，或者，反应堆乏燃料的干法后处理过程中生成的废盐。其中，反应堆乏燃料的干法后处理可为本领域常规，例如高温电化学处理过程或裂变产物分离过程。