[实用新型]一种液态金属回路运行介质熔化与净化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于液态金属技术领域，具体涉及一种液态金属回路运行介质熔化与净化装置。

背景技术

液态金属因其熔点低、沸点高、导热率好成为新一代液态金属反应堆冷却剂的首选，如铅基反应堆中使用铅做冷却剂，加速器驱动次临界装置中使用铅铋合金作冷却剂，已经在世界范围内开展广泛研究。液态金属回路既是研究反应堆的技术平台，另外也是液态金属反应堆必备组成结构之一，其主要作用是熔化和净化运行介质。目前液态金属回路一般包括几大部分，一是熔化装置：一般包括熔化罐和储藏罐，二是回路运行装置：有泵、流量计、换热器、净化装置、实验装置等，但其目前面临的几个重要的问题：一是液态金属装载效率低下，熔化一般通过熔化罐进行，将铸锭放入熔化罐，抽真空，加热，保温一段时间，完全融化后，打开阀门，让液态金属介质流入储藏罐，然后冷却，破真空，再次循环上述过程，通常3吨左右的铸锭，需要熔化2天左右，效率非常低下，二是有些回路，比如热工回路一般运行时间比较短，实验完毕后会经常将液态金属运行介质储存在储藏罐中，回路中没有必要单独设置净化装置；三是运行介质铸锭的制备和熔化灌装过程中会引入铁基氧化物等杂质，另外液态金属在回路中运行也会对管道进行冲刷腐蚀产生铁基金属杂质，杂质在回路的换热器及管壁处的沉积会严重影响传热效率甚至堵塞管道，导致回路的运行停止，从而引发更为严重的问题。

为了提高液态金属回路运行介质的熔化的效率，同时还要尽量少的引入杂质、提高净化效率、节约资源，必须对目前这种铸锭熔化的灌装装置进行改进。

实用新型内容

鉴于上述内容，本实用新型提供一种液态金属回路运行介质熔化与净化装置，可以有效提高装载效率，缩短熔化时间，减少引入杂质，实现金属介质熔化和净化及回路中的运行介质的熔化和净化的实验。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种液态金属回路运行介质熔化与净化装置，包括第一熔化罐、第二熔化罐、净化罐和高压气瓶；所述第一熔化罐顶部设置有带有第一气体阀门的熔化罐法兰盘使其密封，所述第一熔化罐位于所述净化罐上方，所述第一熔化罐底部通过带有阀门一的管道与所述净化罐上部连通；所述净化罐位于所述储藏罐上方，所述净化罐底部通过带有阀门二的管道与所述储藏罐顶部连通，所述储藏罐顶部通过带有阀门三的管道与所述高压气瓶连通，所述储藏罐还与带有阀门四的管道连通，且所述带有阀门四的管道插入所述储藏罐下部；所述带有阀门四的管道上方设有用于模拟真实回路环境的回路装置，且所述带有阀门四的管道上端通过管道与所述回路装置连通；所述带有阀门四的管道通过带有阀门五的管道与所述净化罐上部连通，所述带有阀门五的管道通过带有阀门六的管道与所述第二熔化罐底部连通，所述阀门五位于所述带有阀门四的管道和带有阀门六的管道之间；所述第二熔化罐顶部设置有带有第二气体阀门的熔化罐法兰盘使其密封，所述第二熔化罐位于所述净化罐上方；所述第一熔化罐、所述第二熔化罐、所述净化罐、所述储藏罐、所述高压气瓶和所述管道的外壁均缠有加热丝，所述第一熔化罐上部和下部、所述第二熔化罐上部和下部、所述净化罐中部和所述储藏罐的顶部和底部分别设有热电偶。

作为进一步的改进方式，所述加热丝外侧面设有保温棉。

作为进一步的改进方式，所述第一熔化罐和所述第二熔化罐的高度与宽度比大于2。

作为进一步的改进方式，所述带有阀门二的管道和带有阀门五的管道之间设有压差表。

作为进一步的改进方式，所述净化罐包括罐体、磁体套筒、滤芯内筒壁、滤芯中筒壁和滤芯外筒壁；所述净化罐顶部设置有净化罐法兰盘使其密封，所述磁体套筒穿过所述净化罐法兰盘与所述罐体内部连通，所述磁体套筒顶端设置有磁体套筒法兰盘使其密封，所述磁体套筒底端伸入所述罐体下部；所述滤芯内筒壁位于所述净化罐内，所述滤芯内筒壁内腔与所述带有阀门二的管道连通，所述滤芯中筒壁套设于所述滤芯内筒壁外侧，所述滤芯中筒壁和所述滤芯内筒壁之间填充第一滤芯，所述滤芯外筒壁套设于所述滤芯中筒壁外侧，所述滤芯中筒壁和所述滤芯外筒壁之间填充第二滤芯，所述第二滤芯的孔径比所述第一滤芯孔径大。

作为进一步的改进方式，所述滤芯外筒壁、滤芯中筒壁和滤芯内筒壁均为多孔筒体。

作为进一步的改进方式，所述滤芯材料为不锈钢或者陶瓷。

作为进一步的改进方式，所述磁体套筒内所装载的磁体材料为永磁体。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：