[实用新型]放射性钠在线净化用的冷阱

说明书

技术领域

本实用新型属于一种钠的净化设备技术领域，具体涉及一种放射性钠在线净化用的冷阱。

背景技术

在钠冷快中子增殖反应堆中，一、二回路采用液态金属钠做为传热剂，采用惰性气体——氩气做为金属钠的保护气体。虽然金属钠具有优良的传热性质，加上不需要增加压力来防止沸腾，因此，在世界范围内已运行着的快堆，大都选择了液态金属钠作为冷却剂，但是钠作为碱金属的一员，有着非常活泼的化学性质，如何对放射性钠进行在线净化，使其达到反应堆安全运行所需要的品质是钠冷快堆所面临的主要难题之一。

通常，反应堆冷却剂钠中杂质的主要来源有如下几方面：

①从原料钠中引入的杂质；

②从一回路设备金属表面引入的杂质；

③检修引入的杂质；

④装卸料引入的杂质；

⑤覆盖气体泄漏而补气引入的氧化物；

⑥腐蚀产物；

⑦从燃料元件中渗出氚和燃料元件破损时从元件中泄漏出碘、铯、银、锆等杂质。

为保证反应堆的安全运行，必须对冷却剂进行过滤、净化，这种过虑、净化设备称为冷阱。冷阱技术所采用的原理都是降低液态钠的温度，使杂质析出，再过滤而得到净化钠。例如，中国专利97249431.6提供了一种钠蒸汽阱，它包括筒体和设置在筒体内的回流板组件，回流板组件是由多层碗状回流板间隔重叠组成，各层碗状回流板依次用套筒间隔开。这种结构的钠蒸汽阱单位体积冷凝面积大、路径长，冷凝效果好，因此可将其设计成体积小，结构紧凑的装置，特别适合仪表用钠蒸汽阱。另外，中国专利200610140531.6公开了一种钠蒸汽阱，它包括内、外套管，内、外套管间形成冷却气体通道，通过强制冷凝的方法来冷凝钠蒸汽。但是，上述文献公开的两种钠蒸汽阱的目的都是为了冷凝氩气中的钠蒸汽，因此，处理能力十分有限，不适宜用于大量液态金属钠的在线净化。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术中钠净化用的冷阱的处理能力有限的问题，提供一种处理能力大、适用范围宽，能对放射性钠在线净化用的冷阱。

本实用新型采用的技术方案是：一种用于放射性钠在线净化用的冷阱，它包括外筒体，外筒体的内部设置金属丝网。关键在于，钠进口和钠出口均设在外筒体的上部，在外筒体的内部设置中心回流管，中心回流管通过内省热器盘管与钠出口相通。工作时，高温钠从钠进口进入外筒体，与内省热器盘管换热，低温钠流过金属丝网，杂质被吸附在金属丝网上，净化后的低温钠收集在外筒体底部，再通过中心回流管进入内省热器盘管与外部的高温钠进行热交换，升温后的钠从钠出口导出。

为了进一步增加净化的效果，本实用新型所提供的技术方案还可以作进一步优化，即在外筒体的外部设置带有蛇形盘管的套筒，套筒内充液态钠钾合金以冷却冷阱，钠钾合金的热量传给盘绕在套筒上的蛇形盘管内的冷却剂。

本实用新型所提供的技术方案充分利用钠进、出口的温差进行热交换，提高了热利用效率，进而在不停堆的前提下，对从主冷却系统来的高温液态钠实现冷却—析出—过滤—加热等过程，并且处理能力大，适于大量钠的在线净化。

附图说明

图1放射性钠在线净化用的冷阱的结构示意图。

图中标号，1有机冷却剂进口，2钠进口，3钠出口，4有机冷却剂出口，5外筒体，6钠进口盘管组件，7内省热器盘管，8中心回流管，9内孔筒体，10钠钾合金，11套筒，12蛇形盘管，13不锈钢丝网，14排钠孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的技术方案作进一步阐述。

以某钠冷快堆为例，需处理钠中杂质主要是Na₂O、NaH、NaOH、C、Fe、Ni、Cr、Ca、Sr、⁵⁴Mn、⁶⁰Co、¹⁸²Ta、⁶⁵Zr、¹³⁷Cs、¹³¹I、¹¹⁰Ag等。参照国外钠冷快堆用钠的质量标准以及使用国内钠在试验回路上运行的经验，该快堆所用钠的质量标准见表1所示。

表1某快堆用钠质量标准