[实用新型]向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及核反应堆安全领域，通过向ADS反应堆中加锌以提高反应堆的性能，具体涉及一种向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置。

背景技术

从上个世纪80年代后期开始，ADS作为一种先进的嬗变堆型，逐渐成为国际研究的热点，美国、欧盟、日本等国家均将ADS次临界堆的研究列入国家中长期发展计划。它的组成包括：外源中子靶、中能强流质子加速器和次临界反应堆，是一种高效的核废物嬗变炉和焚烧炉，LBE(铅铋共晶合金)是目前ADS(加速器驱动的次临界系统)设计中首选的冷却剂材料和散裂靶。所述LBE指的是铅与铋的质量百分数分别为44％～45％和55％～56％的铅铋共晶合金。

在压水堆核电站中，一回路应力腐蚀破裂(PWSSCC)对压水堆结构材料的局部腐蚀最为严重，直接与设备的服役寿命相关，应力腐蚀严重时将迫使反应堆停止运行，此外，腐蚀产物在设备上的沉积是停堆辐射剂量的主要来源。一定条件下，在一回路加锌能够缓解这些安全隐患。早期，加锌技术首先应用于沸水堆，其加入浓度为5μg/L-15μg/L，80年代后期，加锌技术逐渐应用于压水堆中。加锌技术能够降低辐射剂量率、降低PWSCC、改善腐蚀产物沉积引起的轴向功率偏移异常(AOA)。

与压水堆和沸水堆相同，在采用LBE冷却的ADS反应堆运行中，LBE对结构材料同样能形成较强的腐蚀磨蚀作用。目前提出的解决方法有很多，但总体上可以归结为在结构材料的表面形成致密的一层膜。根据膜形成工艺和时机的不同又可分为浸泡、表面高温、离子注入、运行前、运行中等。但是由于受到冷却剂中氢含量和氧含量的限制，并没通过在ADS反应堆中加锌形成致密氧化膜的方案出现。

由于上述原因，本发明人对现有ADS反应堆技术进行了深入研究，以便设计开发出向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置及方法。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置，该装置包括在顶部开设有加锌孔的ADS反应堆，其中，在所述ADS反应堆内设置有穿过所述加锌孔的加锌管，所述加锌管为直径3mm-5mm的圆形管，在所述加锌孔上设置有可闭合的封盖，在所述封盖外部设置有盛装部和喷射部，以便于通过加锌管向堆芯中加入锌粉或弱酸锌盐或含有锌元素的添加剂，从而使得堆芯内的冷却剂中含有锌元素，通过控制锌元素的加入量，在堆芯内部形成一层致密的氧化物薄膜，而且，所述加锌管内部的开口端朝上，使得从其内部喷出的锌元素随着铅铋合金向上流动，提高氧化物薄膜的形成效率；从而完成本实用新型。

具体来说，本实用新型的目的在于提供以下方面：

(1)一种向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置，其特征在于，该装置包括在顶部开设有加锌孔的ADS反应堆，在所述ADS反应堆内设置有穿过所述加锌孔的加锌管1，所述加锌管1延伸到反应堆堆芯附近，所述加锌管1用于向ADS反应堆中加入锌粉或弱酸锌盐或含有锌元素的添加剂。

(2)根据上述(1)所述的向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置，其特征在于，所述加锌管截面呈圆形，加锌管的内径为3mm-5mm。

(3)根据上述(1)所述的向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置，其特征在于，所述加锌管在靠近反应堆堆芯的一端具有预定的弧度，所述弧度使得加锌管在ADS反应堆内部的末端开口方向朝向反应堆的顶部。

(4)根据上述(1)所述的向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置，其特征在于，在所述加锌孔上设置有可闭合的封盖，在所述封盖外部设置有盛装部和喷射部。

(5)根据上述(4)所述的向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置，其特征在于，当ADS反应堆的冷却剂中不含水时，通过所述加锌孔向堆芯中加入含有锌元素的添加剂；

当ADS反应堆的冷却剂中含水时，通过所述加锌孔向堆芯中加入锌粉或弱酸锌盐或含有锌元素的添加剂。

(6)根据上述(5)所述的向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置，其特征在于，所述锌粉或弱酸锌盐的粒径为0.5um～10um，所述弱酸锌盐中锌元素的重量百分数为35％～42％。

(7)根据上述(5)或(6)所述的向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置，其特征在于，所述含有锌元素的添加剂包括水和弱酸锌盐，所述弱酸锌盐包括甲酸锌或乙酸锌。

(8)根据上述(7)所述的向ADS反应堆铅铋共晶合金中加锌的装置，其特征在于，基于所述含有锌元素的添加剂的总重量，锌元素的重量分数为0.005-0.007wt％。