一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置的制作方法

1.发明涉及液态金属池式反应堆冷却剂纯化领域，特别涉及一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置。

背景技术：

2.液态金属冷却剂由于具有良好的中子学性能，导热性能优异，中子辐照损失小等特点，是未来第四代核反应堆的主流冷却剂；但是由于液态金属的化学活性，在生产过程和反应堆运行过程中容易被氧化形成金属氧化物杂质颗粒；杂质长时间的积累会造成冷却剂导热性能降低，甚至堵塞管道，造成熔芯事故。因此，在液体金属使用前和使用过程中皆需进行纯化处理。现有的纯化方式是在容器内进行杂质的清理，容器内部容易堆积残留，不易清洁，同时，内部清理效率偏低。

技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，有效的克服了现有技术的缺陷。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
5.一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，包括设置于反应堆本体容器内的捕集器以及杂质过滤器，所述捕集器用于收集所述反应堆本体容器内液面杂质，并输入向所述杂质过滤器。
6.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
7.进一步，上述捕集器的出液口通过循环管路连接上述反应堆本体容器，上述杂质过滤器连通设于上述循环管路上。
8.进一步，上述循环管路上连通设有液体循环动力装置。
9.进一步，还包括设于上述反应堆本体容器内的驱送器，上述捕集器通过循环管路连接上述驱送器，上述驱送器用于向上述反应堆本体容器内输送冷却剂，并带动液面处杂质流向上述捕集器。
10.进一步，上述驱送器为腔体结构，其靠近上述的一侧设有出液条缝。
11.进一步，上述捕集器包括上部敞口的溢流堰，上述溢流堰底部设有出口，该出口连接上述循环管路。
12.进一步，上述溢流堰靠近上述驱送器的一侧侧壁的高度低于其另一侧的侧壁高度。
13.进一步，上述溢流堰包括内挡板和外挡板，上述外挡板为竖向设置的弧形板，上述内挡板竖向设置于上述外挡板的弧口内，并靠近上述驱送器，上述内挡板的下端与上述外挡板的下端转动连接，且二者的下端之间形成上述出口，上述内挡板纵截面为向上凸起的弧形，上述内挡板可相对于上述外挡板上下摆转。
14.进一步，上述溢流堰的横截面面积自上而下逐渐减小。
15.进一步，还包括冷却设备，上述冷却设备设置于上述循环管路上，并位于上述捕集器与杂质过滤器之间。
16.本发明的有益效果是：结构设计合理，采用循环过滤的方式除杂，改善杂质在容器内部清理难度大及容器不好清洁的弊端，有效提高纯化效率。
附图说明
17.图1为本发明的液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置的结构示意图；
18.图2为图1中a-a面的截面示意图；
19.图3为本发明的液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置中捕集器的纵截面的局部结构示意图；
20.图4为本发明的液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置的纵截面结构图。
21.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
22.1、反应堆本体容器；2、捕集器；3、杂质过滤器；4、循环管路；5、液体循环动力装置；6、驱送器；7、冷却设备；8、伴热系统；21、溢流堰；22、出口；61、出液条缝；211、内挡板；212、外挡板。
具体实施方式
23.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
24.实施例：如图1和4所示，本实施例的液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置包括设置于反应堆本体容器1内的捕集器2以及杂质过滤器3，上述捕集器2用于收集上述反应堆本体容器1内液面杂质，并输入向上述杂质过滤器3。
25.本实施例中，反应堆本体容器1内杂质浮于液面处(铅铋溶液容易被氧化形成颗粒状的不容氧化物，氧化物密度较轻，漂浮在液体表面)，捕集器2将杂质进行收集，收集后送入杂质过滤器3中过滤，过滤完毕后，将液体输送回反应堆本体容器1内部，整个装置结构设计合理，采用循环过滤的方式除杂(外循环)，改善杂质在容器内部清理难度大及容器不好清洁的弊端，有效提高纯化效率。
26.本实施例中，杂质过滤器3优先采用现有技术的精密过滤器，具体地，其结构包括过滤腔体和设置于过滤腔体中的金属过滤网。
27.作为一种优选的实施方式，上述捕集器2的出液口通过循环管路4连接上述反应堆本体容器1，上述杂质过滤器3连通设于上述循环管路4上。
28.上述实施方案中，通过设计循环管路4，使得含杂质的液体经过杂质捕集器2
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杂质过滤器3后，能够沿着循环管路4返流至反应堆本体容器1内部，整体管路布置良好，利于液体的良好循环流动。
29.作为一种优选的实施方式，上述循环管路4上连通设有液体循环动力装置5。
30.上述实施方案中，液体循环动力装置5为循环管路4内部液体的流动提供动力，促使液体良好的循环流动，进行高效的循环流动除杂作业。
31.本实施例中，上述液体循环动力装置5采用现有技术的气动泵即可，其具体型号根
据实际使用需求合理的选择。
32.作为一种优选的实施方式，还包括设于上述反应堆本体容器1内的驱送器6，上述捕集器2通过循环管路4连接上述驱送器6，上述驱送器6用于促使液体回流进入上述反应堆本体容器1内，并带动液面处杂质流向上述捕集器2。
33.上述实施方案中，驱送器6的设计使得经循环管路4进入的过滤后的液体能够沿着反应堆本体容器1内正确的方向流动，促使反应堆本体容器1内液面朝向捕集器2所在方向流动，也就是驱送液面上的杂质朝向捕集器2流动，杂质捕捉更高效。
34.作为一种优选的实施方式，上述驱送器6设置于上述反应堆本体容器1的液面一侧，上述捕集器2设置于上述反应堆本体容器1的液面另一侧。
35.上述实施方案中，驱送器6和捕集器2在反应堆本体容器1内位置布置非常合理，分布于反应堆本体容器1内两侧，能够在作业过程中使得回流的液体经一侧向另一侧流动，促使杂质良好的流向捕集器2，促进整个处理过程的效率提升。
36.作为一种优选的实施方式，如图1所示，上述捕集器2包括上部敞口的溢流堰21，上述溢流堰21底部设有出口22，该出口22连接上述循环管路4。
37.上述实施方案中，捕集器2设计合理，易于液体的进入。
38.作为一种优选的实施方式，上述溢流堰21靠近上述驱送器6的一侧侧壁的高度低于其另一侧的侧壁高度。
39.上述实施方案中，溢流堰21两侧的高度差的设计，能够避免杂质进入时从其另一侧溢出。
40.需要补充说明的是：溢流堰21的上端进口应略高于液面，在接收杂质形成的浪涌时，能够降低液体的进入量。
41.作为一种优选的实施方式，如图3和4所示，上述溢流堰21包括内挡板211和外挡板212，上述外挡板212为竖向设置的弧形板，上述内挡板211竖向设置于上述外挡板212的弧口内，并靠近上述驱送器6，上述内挡板211的下端与上述外挡板212的下端转动连接，且二者的下端之间形成上述出口22，上述内挡板211纵截面为向上凸起的弧形，上述内挡板211可相对于上述外挡板212上下摆转，更具体地，该内挡板211向上最大翻转至其两端边沿与外挡板212弧口侧表面贴合，或向下翻转至两端边沿与外挡板212表面有微小的间隙。
42.上述实施方案中，使用时，溢流堰21悬浮于液面处，当液面发生变化时，其内挡板211可以根据液面的高低进行自体的旋转微调(由于内挡板211底部悬浮于液面上，因此，液面变化的时候内挡板211会随着液面翻转)，保持其敞口始终略高于液面，该内挡板211下表面为弧形面的设计可实现溢流堰21在10厘米高度范围内的调节能力。
43.需要补充说明的是：上述溢流堰21从俯视视角来看，其为水平设置的弯弧形(可以设计为月牙形)，其弧口侧靠近上述驱送器6，溢流堰21整体的弧形结构设计能够增加杂质的铺设面减少团聚，有效防止杂质形成搭桥堵塞捕集器2的出口22。
44.本实施例中，溢流堰21整体采用缩颈形式，具体地，其横截面面积自上而下逐渐减小，易于液体向出口22处的汇聚流动。
45.作为一种优选的实施方式，如图2所示，上述驱送器6为腔体结构，其靠近上述的一侧设有出液条缝61。
46.上述实施方案中，经循环管路4回流的液体进入驱送器6后，在液体循环动力装置5
提供的动力下，经出液条缝61呈面状流出，并流向捕集器2，易于杂质的高效捕捉。
47.更具体地，出液条缝61处于液面处，驱送器6进入的液体经出液条缝61流出后，在液面处形成波浪状的涌动，从而带动液面杂质涌向捕集器2。
48.更佳的，如图2所示，驱送器6整体设计为水平设置的弯弧形(可以设计为月牙形)，其纵截面为未封闭的圆形，其弧口侧朝向捕集器2，而出液条缝61沿着驱送器6弧长延伸，这就使得液体经出液条缝61涌出后会形成较大幅面的涌动，能够使得反应堆本体容器1液面绝大部分均朝向捕集器2流动，此外，驱送器6的弯弧形结构设计还能够使得进入其内的液体经出液条缝61的各个部位出来时，流速相当，驱送效果均匀，防止本体内杂质形成团聚堵塞纯化系统管道。
49.本实施例中，驱送器6的弯弧型结构的两端几乎靠近反应堆本体容器1的中间区域，其形成的杂质涌动几乎覆盖整个反应堆本体容器1的液面。
50.当然，溢流堰21的弯弧型结构的两端也靠近反应堆本体容器1的中间区域，从而使其“接收”杂质的面更宽泛，几乎能够“接收”整个液面宽幅的杂质。
51.作为一种优选的实施方式，还包括冷却设备7，上述冷却设备7设置于上述循环管路4上，并位于上述捕集器2与杂质过滤器3之间。
52.上述实施方案中，杂质在进入捕集器2后，经循环管路4流经杂质过滤器3过滤前先对液体进行冷却降温，降温促使更过的不容杂质从铅铋液体中析出、沉淀，在后续的过滤环节能够过滤出较多的杂质，进一步提升过滤的效果及效率。
53.本实施例中，冷却设备7可以采用现有技术的冷阱系统，对循环管路4的“前段”进行快速、有效的降温，促进杂质的进一步析出。
54.当然，在循环管路4的“后段”，也就是杂质过滤器3与驱送器6之间的一段循环管路4上，可以设置伴热系统8，对该段循环管路4加热，使得液体在流向反应堆本体容器1温度回升，使得冷却剂不会因降温而凝固在管路中，确保冷却剂良好的循环。
55.上述伴热系统8可以采用现有技术的电伴热系统。
56.本实施例的液态金属冷却剂纯化系统适用于铅基池式核反应堆的液态铅基重金属冷却剂的纯化，经过优化改进后也可适用于钠金属反应堆及熔融盐反应堆体系。
57.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
58.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
61.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
62.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：包括设置于反应堆本体容器(1)内的捕集器(2)以及杂质过滤器(3)，所述捕集器(2)用于收集所述反应堆本体容器(1)内液面杂质，并输入向所述杂质过滤器(3)。2.根据权利要求1所述的一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：所述捕集器(2)的出液口通过循环管路(4)连接所述反应堆本体容器(1)，所述杂质过滤器(3)连通设于所述循环管路(4)上。3.根据权利要求2所述的一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：所述循环管路(4)上连通设有液体循环动力装置(5)。4.根据权利要求3所述的一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：还包括设于所述反应堆本体容器(1)内的驱送器(6)，所述捕集器(2)通过循环管路(4)连接所述驱送器(6)，所述驱送器(6)用于向所述反应堆本体容器(1)内输送冷却剂，并带动液面处杂质流向所述捕集器(2)。5.根据权利要求4所述的一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：所述驱送器(6)为腔体结构，其靠近所述的一侧设有出液条缝(61)。6.根据权利要求4所述的一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：所述捕集器(2)包括上部敞口的溢流堰(21)，所述溢流堰(21)底部设有出口(22)，该出口(22)连接所述循环管路(4)。7.根据权利要求6所述的一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：所述溢流堰(21)靠近所述驱送器(6)的一侧侧壁的高度低于其另一侧的侧壁高度。8.根据权利要求6或7所述的一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：所述溢流堰(21)包括内挡板(211)和外挡板(212)，所述外挡板(212)为竖向设置的弧形板，所述内挡板(211)竖向设置于所述外挡板(212)的弧口内，并靠近所述驱送器(6)，所述内挡板(211)的下端与所述外挡板(212)的下端转动连接，且二者的下端之间形成所述出口(22)，所述内挡板(211)纵截面为向上凸起的弧形，所述内挡板(211)可相对于所述外挡板(212)上下摆转。9.根据权利要求8所述的一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：所述溢流堰(21)的横截面面积自上而下逐渐减小。10.根据权利要求1至7任一项所述的一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置，其特征在于：还包括冷却设备(7)，所述冷却设备(7)设置于所述循环管路(4)上，并位于所述捕集器(2)与杂质过滤器(3)之间。

技术总结

本发明涉及液态金属池式反应堆冷却剂纯化领域，特别涉及一种液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置。本发明的液态金属池式反应堆用冷却剂杂质收集纯化装置包括设置于反应堆本体容器内的捕集器以及杂质过滤器，所述捕集器用于收集所述反应堆本体容器内液面杂质，并输入向所述杂质过滤器。优点：结构设计合理，采用循环过滤的方式除杂，改善杂质在容器内部清理难度大及容器不好清洁的弊端，有效提高纯化效率。提高纯化效率。提高纯化效率。