[发明专利]钠冷快堆氩气分配系统

说明书

技术领域

本发明属于钠冷快堆技术领域，具体涉及一种钠冷快堆用的氩气分配系统。

背景技术

由于钠冷快堆采用液态金属钠作为载热剂，而金属钠能够迅速地与空气中的氧、二氧化碳及水分发生反应，因此在回路系统中必须充入惰性气体作为覆盖气体对回路中的金属钠实施保护。惰性气体的种类很多，如氦气、氩气或氮气。在钠技术发展的初期，由于经济原因，氮气曾被用来作为覆盖气体，后来发现氮会导致结构材料产生有害的效应，例如在文献R.C.Werner，The Use of ImpureInert Gas With Sodium，USA-EC file No.Np-6062，Mine Safety Appliance Co，Apr.14，1955中曾提到不纯的氮会使奥氏体和铁素体不锈钢出现氮化，并且在高温状态下氮与锂反应，这种不确定性限制了在高温系统中使用氮作为覆盖气体。而氦气的价格昂贵，氦原子尺寸小又有浮力，容易发生泄漏。考虑到上述因素，钠系统开始使用惰性气体氩气作为覆盖气体。目前法国的凤凰堆(Phenix)、俄罗斯的BN-600、日本的文殊堆(Monju)都是采用氩气作为金属钠的覆盖气体，但它们并没有公开该系统的设计参数及其具体设备布置。

发明内容

本发明针对钠冷快堆的需要，提供一种简便、实用氩气分配系统。

一种钠冷快堆氩气分配系统，主要由氩气分配罐、钠蒸汽阱等设备构成，氩气分配罐通过装有各种阀门、仪表的管道与钠蒸汽阱相连，钠蒸汽阱与用户相连。关键在于，在氩气分配罐及主管道上装有安全阀；在钠蒸汽阱的管道上装有电动排气阀门，它与钠用户的压力远传信号连锁；本系统还留有与真空系统的接口。

由于本系统在氩气分配罐及主管道上装有安全阀，当压力超过某一值时，安全阀自动起跳，迅速泄压，防止钠用户气腔压力超过允许值。在钠蒸汽阱的管道上装有电动排气阀门，并与钠用户的压力远传信号连锁，能及时对系统卸压，确保系统及用户的安全。同时，本系统还留有与真空系统的接口，能有效地保证覆盖气体的品质。

附图说明

图1  钠冷快堆氩气分配系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的技术方案作进一步阐述。

一种钠冷快堆氩气分配系统，主要设备有氩气分配罐1、钠蒸汽阱5、各种型号阀门及管道。其中氩气分配罐1为柱形状，其设计压力、设计温度、容积根据用户的需要而定，本实施例所用的设计压力为1～1.2MPa，设计温度为40～100℃，容积为8～12m³。钠蒸汽阱5设置在用户进气口前，它采用压缩空气走外套管，含钠蒸汽的氩气走内管的套管式逆向换热方式。当用户进钠时，随着钠液位的升高，会产生一定量的钠蒸汽，为防止钠蒸汽堵塞氩气阀门，需要开启压缩空气系统，通过冷却的方法使氩气中钠蒸汽凝结在钠蒸汽阱5中的不锈钢丝网上，而冷凝下来的钠则通过钠蒸汽阱5上的电加热丝加热后熔化回流至用户。本实施例所用钠蒸汽阱5的设计压力为0.6～0.8MPa，设计温度420～480℃。同时，为了防止钠用户气腔压力超过允许值，在氩气分配罐1及主管道上装有安全阀2，当压力超过某一值时，安全阀2自动起跳，迅速泄压；在钠蒸汽阱5的管道上装有电动排气阀门4，与并与钠用户的压力远传信号连锁。由于钠冷快堆对覆盖气体的品质要求很高，为此本系统还留有与真空系统的接口。本系统还留有与气体取样和在线分析系统接口3，可随时对钠设备里的覆盖气体进行气体分析，来确保氩气的品质。

本实施例所提供的钠冷快堆氩气分配系统能有效地为用户提供所需的氩气，从而对一、二回路中的金属钠实施保护。本系统的氩气分配罐接收来自氩气接收系统所提供的新鲜氩气，贮存并向各用户的设备及管道分配氩气。向用户供气是通过各条供气通道上的电动调节阀来实现的，电动调节阀带有压力控制装置，通过阀后压力值来调节阀门的开度，从而达到稳定压力的作用。在反应堆启动初期充钠开始前，本系统能保证在一、二回路钠系统的管道和设备中充满氩气，并在进钠期间给钠运输容器提供氩气，利用氩气压力使钠顺畅地压到二回路储钠罐中。在充钠过程中，本系统能保证钠用户的气腔的补偿，以及停堆时弥补一、二回路系统和设备因其正常运行和检修时氩气的损失。当反应堆正常功率运行时，该系统也可对用户进行气体补充。当用户设备中氩气压力达到要求后，关闭系统与用户间的截止阀，将氩气分配系统与它所服务的用户断开，氩气系统完成对用户的供气。当钠用户加热的覆盖气体压力升高而超过限值时，可通过系统的排气阀将气体排放到特排系统或正常排风系统进行泄压。