[实用新型]一种高温锂回路净化用热阱系统

说明书

本实用新型公开了一种高温锂回路净化用热阱系统，其包括有盛放液态锂的锂储罐、用于回收净化后锂的锂回收罐、连接在所述锂储罐和锂回收罐之间的管道、设置在管道上的电磁泵以及至少设置在所述管道上的一组用于对锂进行净化作业的热阱装置；本方案具有的有益技术效果为：适用于锂回路的在线净化，工作稳定可靠；整个热阱系统体积小：不含特殊结构部件，加工制造方便；系统净化效果远好于现阶段其它净化手段。

技术领域

本实用新型涉及非金属元素杂质去除技术领域，具体涉及一种高温锂回路净化用热阱系统。

背景技术

我国正大力发展一系列以液态金属为冷却剂的新型核动力装置。液态金属冷却剂在原料生产、回路建造以及设备运行等过程中，都可能会引入多种金属、非金属杂质。相比较而言，其中的氧、氢、氮、碳等非金属杂质元素影响更为显著，也更难以去除。这些杂质形成的化合物可能会在回路低温部分结晶析出，导致流道阻塞降低回路换热效果，造成管路局部温度过高。非金属杂质的存在也会加速结构材料的腐蚀，从而产生安全隐患，引发重大安全事故。因此锂回路对工质的洁净度有着苛刻的要求，完善净化手段也是开展高温锂回路研究的先决条件。

目前液态金属回路多以钠、钠钾合金为冷却剂，其主要杂质为氧。氧溶解度随温度的下降而减小，一般采用基于降温结晶的冷阱法(cold trap)进行净化，可将氧含量降至10ppm以下。随着原子能技术的发展和应用领域的扩宽，回路的运行温度进一步提高，600℃以上时一般采用饱和蒸气压较低的金属锂。

表1不同工质杂质溶解度

根据表1给出的部分杂质在碱金属中的溶解度，由于锂熔点为180℃左右，锂回路中冷阱的工作温度需保持在200℃-210℃略高于熔点的状态，此时锂中的氮、氧、氢溶解度仍远高于10ppm，仅通过冷阱无法完全去除杂质。可以看出，目前技术相对成熟的冷阱法只能对锂实现初步的过滤、净化，而达不到用作冷却剂的洁净度标准。我国锂回路的研究还处于起步阶段，目前尚无高温锂回路(＞900K)建造经验，因此还没有用于高温锂回路净化的热阱实例。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种高温锂回路净化用热阱系统，该热阱系统能够有效对锂回路非金属杂质进行净化，整个系统工作稳定可靠，净化效果明显。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种高温锂回路净化用热阱系统，该热阱系统包括有盛放液态锂的锂储罐、用于回收净化后锂的锂回收罐、连接在所述锂储罐和锂回收罐之间的管道、设置在管道上的电磁泵以及至少设置在所述管道上的一组用于对锂进行净化作业的热阱装置，每组所述热阱装置包括有罐体、设置在所述罐体中的出口管、进口管以及用于对液态锂进行净化作业的至少一组吸气剂组件，每组所述吸气剂组件包括有用于对液态锂中非金属杂质进行吸附去除的吸气剂以及用于将所述吸气剂固定安装在所述罐体内部的支撑机构，其中所述出口管和进口管分别与所述管道相连通，用于液态锂流入罐体和罐体内的液态锂流出。

进一步，当所述热阱装置为多组时，多组所述热阱装置通过串联或并联的形式安装在所述管道间。

进一步，所述吸气剂为钛、钇和锆三种中的一种或几种。

进一步，当所述吸气剂为钛时，所述吸气剂组件中用于支撑钛吸气剂的支撑机构包括有由海绵钛作为吸气剂构成的填充材料层、设置在所述填充材料层外表面的丝网、竖直设置在所述填充材料层中间位置的定位管以及设置在所述丝网底端处的支撑盘，其中所述丝网与所述定位管和罐体内壁通过焊接进行固定相连。

进一步，所述海绵钛为采用国标零级粒度不小于30mm的海绵钛材料构成。