[发明专利]一种液态金属电磁泵

说明书

本发明涉及一种液态金属电磁泵，包括中心管、内环管、外环管、铁芯模块和励磁模块。本发明提供的液态金属电磁泵，实现了液态金属给电磁泵降温；通过励磁保护壳及法兰密封结构，有效隔离了液态金属，避免导线绝缘层受到腐蚀破坏；环形铁芯的结构有良好的磁屏蔽的作用，降低了电磁泵磁场对质子束流的影响；取消主动散热部件，更加安全可靠，可以用于加速器驱动次临界系统的散裂靶中，也可在其他高温和狭小空间的环境中使用，解决了现有电磁泵难以满足在加速器驱动次临界系统中的狭小高温空间中长期稳定运行的问题。

技术领域

本发明涉及电磁泵技术领域，具体涉及一种液态金属电磁泵。

背景技术

核电站产生的辐照核燃料(尤其是长寿命高放废料)的安全处理是影响核电可持续发展的关键。

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System简称ADS)利用加速器提供的高能强流质子束轰击重金属散裂靶产生的高通量广谱散裂中子驱动次临界反应堆运行，将长寿命高放射性核素嬗变成为短寿命放射性核素或者稳定核素。加速器驱动次临界系统通过调节加速器产生的高能质子束的功率调控次临界反应堆中可裂变/可嬗变核素的嬗变速率，实现良好的中子经济性和嬗变支持比。同时，加速器驱动次临界系统采用了深度次临界的堆芯，杜绝了发生临界安全事故的可能性，具有固有安全性，能够提高公众对核能的接受程度。因此，加速器驱动次临界系统成为国际公认的核废料嬗变技术途径的最佳选择。

在加速器驱动次临界系统中，圆柱形的散裂靶固定在次临界反应堆顶部预留的狭小圆柱形孔洞中，散裂靶下部的束靶反应区位于次临界反应堆的中心附近。质子束流从散裂靶的顶部注入，轰击在散裂靶下部的束靶反应区，在比较小的体积内产生高的中子通量。被高能强流质子轰击的重金属靶材料中会产生大量沉积热，高功率散裂靶采用液态铅铋合金作为靶材料，可以有效解决高功率热移除问题。

散裂靶有两个环形液态金属流道和一个质子束流通道，三者为同轴心。内环流道为上升流道，外环流道为下降流道，内环流道和外环流道在靶体顶部和底部相连通，可以实现液态金属的连续流动。最中心的圆柱形空间为质子束流通道。束靶反应区附近的液态金属载着质子束流的沉积热在内环流道中向上流动，至散裂靶顶部折返方向，进入外环流道向下流动，液态金属经外环流道中的换热器降温后流至散裂靶底部，折返方向后重新进入内环流道，循环流动。在散裂靶中，液态金属电磁泵是液态金属循环流动的动力源。

电磁泵工作时，其电磁感应线圈产生大量焦耳热，通常采用风冷方式给电磁感应线圈降温。因为次临界反应堆对散裂靶的体积、安全性和可靠性有很高的要求。普通水冷电磁泵无法用于高功率散裂靶，原因是冷却水有泄露隐患，安全性达不到要求。普通风冷电磁泵无法用于高功率散裂靶，原因有，一、风冷式电磁泵只能安装在散裂靶外层，驱动外环流道中的液态金属。而散裂靶的安装空间有限，无法满足安装风冷设备所需的空间；二、风冷式电磁泵冷却方式是主动冷却，主动冷却部件带来了额外的安全风险，当风冷部件发生故障时，失去冷却能力的电磁泵不能长期稳定工作。

因此若要实现电磁泵在加速器驱动次临界系统中的应用，就需要开发一款安装在散裂靶内部，驱动内环流道中的液态金属向上流动，使用外环流道中的液态金属给电磁泵降温，可以在高温环境下长期稳定工作的电磁泵。

发明内容

本发明提供了一种液态金属电磁泵，用于解决加速器驱动次临界系统中的电磁泵在狭小高温空间下的长期稳定运行的问题。

本发明提供一种液态金属电磁泵，包括中心管、内环管、外环管、铁芯模块和励磁模块，所述中心管穿设于内环管的内部，且所述中心管的底端密封；所述外环管悬设在所述内环管的外侧，且所述内环管底部设置有与所述外环管底端连通的回流通道，所述内环管顶端低于外环管顶端形成环流口；所述铁芯模块设置于所述中心管外壁与所述内环管内壁形成的环形空间内，所述励磁模块设置于所述内环管外壁和所述外环管内壁形成的环形空间内，且所述铁芯模块处于所述励磁模块的内侧包围的环形空间内。