[发明专利]一种液态金属高温脉动热管销毁装置及方法

权利要求书

1.一种液态金属高温脉动热管销毁装置，其特征在于，包括：手套箱（7），所述手套箱（7）外部设有液态金属高温脉动热管（1）、分子泵机组（2）、冷阱（3）和氩气瓶（8），所述手套箱（7）内部设有液态金属反应釜（4）、液氮喷枪（5）、乙醇注射器（6）和多个真空阀；所述手套箱（7）为密封箱体结构，其内部通过循环保持惰性气体环境；

所述手套箱（7）底部壳体上设有真空塞（10），液态金属高温脉动热管（1）顶部的充液管（9）通过真空塞（10）伸入手套箱（7）内部的内端与第一抽真空管路（11）的一端相连通，充液管（9）与真空塞（10）连接部位保证密封，第一抽真空管路（11）的另一端与液态金属反应釜（4）内部相连通，第一抽真空管路（11）上安装有至少一个第四真空阀（19）；液态金属高温脉动热管（1）还与横向第二进气管路（15）的一端相连通；

所述液氮喷枪（5）通过管路一连接在液态金属反应釜（4）的顶部，用于向液态金属反应釜（4）内部喷液氮，管路一上安装有至少一个第一真空阀（16）；所述乙醇注射器（6）通过管路二连接在液态金属反应釜（4）的顶部，管路二上安装有至少一个第二真空阀（17）；

所述液态金属反应釜（4）的一侧上方与第一排气管路（13）的一端相连通，第一排气管路（13）上安装有至少一个第三真空阀（18），第一排气管路（13）的另一端与竖向第一进气管路（14）的上端汇集于管路三，管路三的上方连通手套箱（7）内气体环境，管路三上安装有至少一个第五真空阀（20）；第一进气管路（14）的下端伸出至手套箱（7）外部并与第二进气管路（15）的另一端汇集于管路四，管路四与大气环境相连通，管路四上安装有至少一个第六真空阀（21）；第二进气管路（15）的左侧连接液态金属高温脉动热管（1）；

所述分子泵机组（2）通过管路与冷阱（3）相连，所述冷阱（3）与第二抽真空管路（12）的一端相连，第二抽真空管路（12）伸入手套箱（7）内与液态金属反应釜（4）相连，置于手套箱（7）内的第二抽真空管路（12）上安装有至少一个第七真空阀（22）；所述氩气瓶（8）通过管路与手套箱（7）内部相连通，用于对手套箱（7）进行供气。

2.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管销毁装置，其特征在于，所述液态金属高温脉动热管（1）包括管式高温脉动热管、板式高温脉动热管或异形高温脉动热管。

3.根据权利要求1或2所述的液态金属高温脉动热管销毁装置，其特征在于，所述液态金属高温脉动热管（1）还可为以管式高温脉动热管、板式高温脉动热管或异形高温脉动热管为主体的换热器。

4.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管销毁装置，其特征在于，所述液态金属高温脉动热管（1）的工质为金属钠，或金属钾，或金属锂，或金属铷，或金属铯，或不同比例钠钾合金，或不同质量分数的液态金属纳米流体。

5.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管销毁装置，其特征在于，所述液态金属高温脉动热管（1）的管材为不锈钢、镍基合金或Inconel合金中的一种，或一种以上的组合形式。

6.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管销毁装置，其特征在于，所述液态金属高温脉动热管（1）的管径范围为2～12mm。

7.根据权利要求1所述的液态金属高温脉动热管销毁装置，其特征在于，所述液态金属高温脉动热管（1）的充液率为10%～90%。

8.一种如权利要求1-7任意一项权利要求所述的液态金属高温脉动热管销毁装置的销毁方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、连接手套箱（7）内的各个设备，连接分子泵机组（2）、冷阱（3）和第二抽真空管路（12），关闭所有真空阀，使用氩气瓶（8）对手套箱（7）进行供气；手套箱（7）开启循环模式，直至手套箱（7）内的水氧含量小于0.1ppm；

S2、对液态金属高温脉动热管（1）中间弯头进行局部降温，使局部表面温度低于工质熔点50℃并维持10分钟，其余部分维持常温，使用割管器在液态金属高温脉动热管（1）中间弯头的直管部分选择相距5cm的两个点，分别截断，取下一段5cm长的管路，利用三通将液态金属高温脉动热管（1）上的两个截断点及第二进气管路（15）进行连接，保证连接的气密性，该过程中，会有少量空气进入液态金属高温脉动热管（1）内部，但由于内部液塞的存在，进入的气体量很小；将液态金属高温脉动热管（1）的充液管（9）通过真空塞（10）伸入手套箱（7）内部，使用割管器在手套箱（7）内将液态金属高温脉动热管（1）的封口截断，将充液管（9）与第一抽真空管路（11）相连，充液管（9）与真空塞（10）连接部位保证密封；

S3、打开第七真空阀（22），使用分子泵机组（2）对整个装置连接部分持续抽真空，确保装置内部真空度低于0.1Pa；打开第五真空阀（20），手套箱（7）内的惰性气体通过第一进气管路（14）和第二进气管路（15）进入液态金属高温脉动热管（1）内部；缓慢打开第四真空阀（19），工质在惰性气体压差驱动下，大部分工质被抽出，通过充液管（9）、第一抽真空管路（11）和第四真空阀（19）进入液态金属反应釜（4）内部；通过控制第四真空阀（19）的开度来控制工质的抽出速度；

S4、待大部分工质被抽入液态金属反应釜（4）内部后，关闭第四真空阀（19）、第五真空阀（20）和第七真空阀（22）；打开第一真空阀（16），液氮喷枪（5）通过第一真空阀（16）向液态金属反应釜（4）内部持续喷射液氮，保证液态金属反应釜（4）内部温度较低并使气压维持正压，打开第二真空阀（17），缓慢推动乙醇注射器（6），将乙醇滴入液态金属反应釜（4）底部，通过液态金属反应釜（4）的观察窗可以看到乙醇和工质进行反应产生小火球并生成氢气，打开第三真空阀（18）和第六真空阀（21），生成的气体在氮气压力的作用下，通过第三真空阀（18）、第一排气管路（13）、第一进气管路（14）和第六真空阀（21）排入空气中；

S5、在液态金属反应釜（4）中的工质全部缓慢反应结束后，关闭所有真空阀，将液态金属反应釜（4）从手套箱（7）内拆除并拿出，在3米外，使用高压水枪对液态金属反应釜（4）进行冲洗，防止残余微量工质燃烧，最终使用乙醇对液态金属反应釜（4）进行清洗，完成反应釜中工质无害化处理工作；

S6、将液态金属高温脉动热管（1）从装置拆除，在3米外，使用高压水枪对液态金属高温脉动热管（1）进行冲洗，并浸泡在没过表面的水槽中72小时，去除内部残存工质，完成管材中工质无害化处理工作。