[发明专利]防液态铅铋合金中颗粒物沉积的一回路冷却剂管道

说明书

技术领域

本发明涉及核能装备领域，具体涉及到以液态铅铋合金为一回路冷却剂的防颗粒物沉积管道。

背景技术

液态铅铋合金(LBE)作为ADS（第四代反应堆以及加速器驱动系统）散裂靶兼冷却剂，除了其具有很好的中子学性能之外，还具有优良的抗辐照性能、传热性能和安全特性，可以提高靶系统的寿命和次临界反应堆的安全性。另外，它的高沸点、化学惰性以及和水相近的自然循环能力，使第四代反应堆以及加速器驱动系统（ADS）具有显著的安全性和经济性。因此，铅铋合金已成为目前ADS设计中散裂靶兼冷却剂的首选材料。

但是铅铋合金流体的流动会对结构材料和管路产生腐蚀冲刷等影响，这将产生大量的细小颗粒物，此外，铅铋合金中不可避免的会含有一些杂质，其中熔点比铅铋高的杂质因为不能熔化而在铅铋流体中以颗粒物形式存在。但是目前国内外对液态铅铋合金的研究集中在物理性能研究以及堆芯设计方面，而没有对液态铅铋合金中颗粒物沉积影响的研究。

很显然颗粒物存在不仅会对铅铋热物性产生影响，而且会对铅铋流体的换热特性等产生影响。这些颗粒物如果沉积在堆芯和传热表面，会严重降低其传热性能，甚至可能会出现局部传热恶化。此外，颗粒随着铅铋流体流动，还可能会加剧结构材料和管路等的磨损和腐蚀，影响材料的使用寿命。目前国内尚无良好的防沉积措施，而且一回路管道工作条件特殊，高温高压条件下很多防沉积措施会受到限制。

所以为了防止液态铅铋合金中颗粒物沉积在管道内壁上，通过对管道结构进行合理设计并选用适当的材料，可能会开发出具有良好的防沉积效果的管道，以获得更好的经济性和安全可靠性。

发明内容

为了解决一回路冷却剂（LBE）中细微颗粒在一回路管道中沉积，降低冷却剂流动能力，传热恶化，加速管道磨损腐蚀的问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：通过使用一种设置在一回路内管道外面的加热层，给管道加热，使管道温度高于冷却剂温度，从而在管道与冷却剂（LBE）之间形成温度梯度。利用热泳原理，颗粒物会从温度高的一侧向温度低的一侧移动。所以借助热泳力，附着在管道内壁的颗粒物会向管道中心移动，有效地防止颗粒物沉积于管道，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供如下技术方案。

（1）防液态铅铋合金中颗粒物沉积的一回路冷却剂管道，其特征在于，该管道包括一回路内管道和其外设置的加热层，

其中一回路内管道的外径为730mm-750mm，壁厚为60mm-70mm，由两相奥氏体不锈钢制成，一回路内管道内部流通一回路冷却剂（LBE），

加热层由内向外依次包括a、b、c三个亚层，其中a亚层和c亚层为不锈钢层，b亚层为设置有发热线圈的云母层，加热层的壁厚为80mm-100mm，其中a亚层厚度为20mm-35mm，b亚层厚度为20mm-35mm，c亚层厚度为20mm-35mm。

（2）根据上述（1）所述的防液态铅铋合金中颗粒物沉积的一回路冷却剂管道，其特征在于，一回路内管道的外径为735mm-745mm，壁厚为62mm-66mm。

（3）根据上述（1）所述的防液态铅铋合金中颗粒物沉积的一回路冷却剂管道，其特征在于，加热层的壁厚为80mm-100mm，其中a亚层厚度为25-35mm，b亚层厚度为25-35mm，c亚层厚度25-30mm。

（4）根据上述（1）所述的防液态铅铋合金中颗粒物沉积的一回路冷却剂管道，其特征在于，所述的加热层2的加热温度为480℃-500℃。

（5）根据上述（1）或（4）所述的防液态铅铋合金中颗粒物沉积的一回路冷却剂管道，其特征在于，为使加热层2加热温度为480℃-500℃，b亚层4中埋设有加热线圈，加热线圈缠绕的匝数为500匝，流通电流20A，产生热功率为4400W。

（6）根据上述（5）所述的防液态铅铋合金中颗粒物沉积的一回路冷却剂管道，其特征在于，所述的b亚层4中加热线圈并行缠绕在云母材料中。

（7）根据上述（1）所述的防液态铅铋合金中颗粒物沉积的一回路冷却剂管道，其特征在于，一回路内管道1和加热层2之间通过硅胶胶接。

（8）根据上述（1）所述的防液态铅铋合金中颗粒物沉积的一回路冷却剂管道，其特征在于，加热层2内的各个亚层之间通过硅胶胶接，即a亚层与b亚层之间通过硅胶胶接，b亚层与c亚层之间通过硅胶胶接