[发明专利]液态金属钠实验回路净化冷阱

说明书

技术领域

本发明属于液态金属钠的净化设备技术领域，具体涉及一种应用于液态金属钠试验回路中对钠起净化作用的冷阱装置。

背景技术

液态金属钠由于其良好的导热性能，流动性能，好的中子性能以及与不锈钢材料在使用上的相容性，成为目前快中子反应堆首选的冷却剂材料。因此近些年对于液态金属钠各项性能的实验研究逐步深入。要保证液态金属钠实验回路正常运行以及实验结果的可靠，都必须保持其中液态金属钠的纯净，这就需要不断的对钠进行净化，常用的净化装置为净化冷阱。

液态金属钠净化冷阱的基本工作原理是利用钠中杂质溶解度随液态钠温度的降低迅速下降的特点。当钠流经不锈钢网时，其中杂质在钢丝网上结晶析出而被吸附，从而使液态钠得到净化。

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。此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。以上两项专利中的钠蒸汽阱的目的均为冷凝氩气中的钠蒸汽，处理能力十分有限，而且对于液态钠中杂质的去除并没有明显效果，不适宜作为液态金属钠的在线净化。

又如，中国专利200710198421.X提供了一种放射性钠在线净化用的冷阱。该冷阱外筒体及套筒，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，蛇形盘管两端分别与有机冷却剂进口、出口相通。蛇形盘管内以埃索500#液体为冷却剂。此种冷阱的净化能力强，可以用于快堆大型液态金属钠回路中放射性钠的在线净化。但是缺点是：(1)结构复杂，特别是外侧套筒内充满钠钾合金且内置有机冷却剂套管，加工难度大；(2)体积庞大，不适于较小规模实验回路装配；(3)由以上两点带来造价高昂，大幅度增加了实验的成本，不适合一般的实验回路。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术的缺点，提供了一种即能够保证对液态金属钠的净化能力，又能简化复杂结构，合理布置控制体积，降低成本的适于中小规模液态金属钠实验回路装备使用的冷阱。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

液态金属钠实验回路净化冷阱，包括顶盖、外筒体及保温套筒，所述顶盖上部设置液态钠液态钠入口和液态钠出口，顶盖内部为一腔体，该腔体与液态钠出口连通；顶盖中心轴向贯穿电加热棒盲管，顶盖内腔体与顶盖下部的省热器接通，省热器下方连接中心回流管；中心回流管周向固定缠绕不锈钢网；外筒体外侧均匀缠绕加热丝控制筒体温度，筒壁不同高度处分别设置3个测温点，筒体下方设置排钠孔，排钠孔用于回路停止运行时排钠，且从筒体底部上伸一热电偶盲管，热电偶盲管用于测量钢丝网附近钠温。

所述省热器由省热器内盘管和省热器外盘管两套盘管构成，顶盖内腔体下侧开有两孔，在省热器内盘管与加热棒盲管之间的液态钠流动区域设置有测温点一个。

所述不锈钢网内侧和外侧由带孔的不锈钢板卷制的圆筒固定，不锈钢网上端和下端由不锈钢圆板固定。

所述外筒体与顶盖采取紫铜垫圈密封，以螺栓沿周向压紧配合。

所述保温套筒为两个不锈钢皮包裹保温棉而成的半筒体通过合页连接而成，用于调节冷阱的散热能力，控制筒体温度。

所述不锈钢网是由经处理的304不锈钢制成。

本发明的液态金属钠实验回路净化冷阱，包括顶盖，外筒体及可开闭的保温套筒。顶盖上部设置液态钠进、出口，顶盖内部为一腔体，与钠出口相通；顶盖中心轴向贯穿电加热棒盲管，顶盖内腔体与顶盖下部的省热器接通，省热器由内、外两套盘管构成，因此顶盖内腔体下侧开有两孔，在省热器内盘管与加热棒盲管之间的液态钠流动区域设置有测温点一个，省热器下方连接中心回流管；中心回流管周向固定缠绕经处理的304不锈钢钢丝网，不锈钢网内、外侧由带孔的不锈钢板卷制的圆筒固定，上、下由不锈钢圆板固定。外筒体外侧均匀缠绕加热丝方便控制筒体温度，筒壁不同高度处分别设置3个测温点，筒体下方设置排钠孔，方便回路停止运行时排钠，且从底部上伸一热电偶盲管，方便测量钢丝网附近钠温。外筒体与顶盖采取紫铜垫圈密封，以螺栓沿周向压紧配合。保温套筒为两个不锈钢皮包裹保温棉而成的半筒体通过合页连接而成，方便开合，可以调节冷阱的散热能力，方便控制筒体温度。

本发明具有以下优点和有益效果：

1.省热器由内、外两套盘管构成，提高了热效率，节省空间；