蛇形管一体化裂变气体脱除装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种蛇形管一体化裂变气体脱除装置及方法，包括文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件。本发明专利技术通过生成微气泡并在蛇形传质管路内发生气液相间传质，吸收熔盐内的氪、氙等裂变气体产物并将其浓度水平降低至可接受的范围，最终在分离组件中从熔盐中分离，抑制了裂变气体大量积累产生的中子毒性，同时该装置占地面积小，满足熔盐堆设计的空间限制。

【技术实现步骤摘要】
蛇形管一体化裂变气体脱除装置及方法
本专利技术涉及气体脱除领域，具体地，涉及蛇形管一体化裂变气体脱除装置及方法。尤其是涉及一种用于熔盐堆的蛇形管一体化裂变气体脱除装置以及配套的方法。
技术介绍
熔盐堆是第四代反应堆核能系统的六种候选堆型之一，除了具有四代堆通用的优点(高固有安全性、核燃料可循环、物理防止核扩散)外，由于其以氟化盐为冷却剂，还可常压工作、无水冷却。另一方面，我国的钍资源居世界第二，蕴藏量为铀资源的六倍，并且同等质量的钍燃料可以利用的能量是铀燃料的两百到两百五十倍，因此钍基熔盐堆在我国具有广阔的发展前景。熔盐堆在运行过程中由于裂变反应会产生大量的裂变产物，其中氙的裂变产额以及中子吸收截面都较大，氙的积累会引入大量的中子毒性并降低反应堆的功率，如果不将其及时脱除，会严重影响反应堆的经济效益。另一方面，氙的半衰期非常短，在停堆后又会由于大量衰变而引入大量的反应性，对反应堆的运行带来许多问题。因此，为了提高反应堆的经济效益以及运行稳定性，需要在熔盐堆运行过程中在线脱除氙等裂变气体产物。由于氙在熔盐堆运行时的平衡氙浓度低于氙在熔盐中的浓度，因此氙一般以溶解的形式存在于熔盐中。美国橡树岭实验室提出的泵碗法在去除氙等裂变气体的过程中存在雾化熔盐进入废气管路并堵塞管路的风险。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种蛇形管一体化裂变气体脱除装置及方法。根据本专利技术提供的一种蛇形管一体化裂变气体脱除装置，包括：文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件；所述文丘里微气泡生成组件从熔盐回路中引入熔盐，文丘里微气泡生成组件的出口通过蛇形传质管路连接至分离组件的入口。优选地，所述文丘里微气泡生成组件，包括：装置进口、文丘里管、气体进口；装置进口的一端与熔盐回路相连引入熔盐，装置进口的另一端与文丘里管的进口直管连接；文丘里管包括依次连接的进口直管、收缩段、喉部段、扩张段、出口直管；文丘里管的出口直管的出口连接蛇形传质管路的入口；气体进口与文丘里管内部联通，并与外部气源联通引入氦气进入文丘里管。优选地，文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件之间通过焊接连接。优选地，文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件均采用316L不锈钢制作。优选地，所述分离组件包括：装置出口、恢复叶轮出气管、恢复叶轮、圆管、搅浑叶轮、搅浑叶轮出气管；圆管的一端连接蛇形传质管路的出口，圆管的另一端连接装置出口；从圆管的一端至另一端之间，依次设置有搅浑叶轮出气管、搅浑叶轮、恢复叶轮、恢复叶轮出气管；装置出口与熔盐回路相连。优选地，圆管包括直管段；所述搅浑叶轮通过过盈配合布置在直管段进口位置，所述恢复叶轮通过过盈配合布置在直管段出口位置。根据本专利技术提供的一种用于去除熔盐堆裂变气体的方法，包括：将载有裂变气体产物的熔盐进入上述的蛇形管一体化裂变气体脱除装置，载气通过文丘里微气泡生成组件进入，在蛇形传质管路内吸收裂变气体产物，通过分离组件分离。优选地，脱除的裂变气体产物为氪、氙。优选地，熔盐夹带微气泡的泡状流通过搅浑叶轮后，微气泡聚集在流道中心形成气芯，气芯和部分熔盐进入搅浑叶轮和恢复叶轮的内部空腔，并通过恢复叶轮出气管道、搅浑叶轮出气管排除。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果。1、本专利技术能够满足实时在线地去除氙等裂变产物的要求，将熔盐堆内的氙等裂变产物的浓度降低到极低水平以此提高反应堆的经济效益及运行稳定性。2、本专利技术可以生成直径可控的微气泡，大大增大了气液传质的相界面面积。3、本专利技术的蛇形传质管路结构简单，制作加工方便，并且能够为微气泡吸收裂变气体提供足够长的流程，同时占地面积小。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术中用于熔盐堆的蛇形管一体化裂变气体脱除装置的整体示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1是根据本专利技术提供的蛇形管一体化裂变气体脱除装置的整体结构示意图，包括文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件。在本实施例中，文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件均采用316L不锈钢制作，其耐腐蚀，耐高温，更适用于本专利技术的工作环境和条件。各部分之间采用焊接连接。装置进口101，通过焊接或者法兰连接与熔盐回路相连，引入一定流量的熔盐。文丘里管103，包括进口直管、收缩段、喉部段、扩张段、出口直管，其中进口直管段与出口直管段内径为50mm，外径为65mm，长度为100mm，收缩段收缩角为37°，扩张段扩张角为7.5°，喉部段直径为23mm，长度为50mm。气体进口102，与文丘里管103内部联通，并通过M5的内螺纹可以与外部气源联通，引入氦气进入文丘里管103。氦气进入喉部形成气泡脱落，气泡随熔盐流入扩张段，经历碎化生成微气泡进入蛇形传质管路对熔盐内的裂变气体进行充分的吸收。由于氦气性质稳定，不与熔盐发生反应，并且对反应性影响小，并且在熔盐中溶解度低，因此可以作为微气泡的组成成分进行裂变气体的吸收，也可采用氩气或两者的混合气体。蛇形传质管路主要由直管段201和180°弯管段202组成。直管段201内径为50mm，外径为65mm，长度为1m，弯管段202内径为50mm，外径为65mm，曲率半径为100mm。本实施例中，设置有6段直管段以及6段弯管段，蛇形传质管段的流程较长，使微气泡能够充分吸收熔盐中的裂变气体，保证了传质效率，同时蛇形管段的布置，减少了装置的空间占用。本实施例中，蛇形传质管路竖直布置，避免了微气泡由于重力作用在管道上部聚并而产生的传质恶化。微气泡充分吸收裂变气体后进入分离组件，分离组件的组成包括：装置出口301、恢复叶轮出气管302、恢复叶轮303、圆管304、搅浑叶轮305、搅浑叶轮出气管306。熔盐夹带微气泡的泡状流通过搅浑叶轮305后，微气泡聚集在流道中心形成气芯，气芯和部分熔盐进入搅浑叶轮305和恢复叶轮303的内部空腔，并通过两个恢复叶轮出气管道302、搅浑叶轮出气管306排除。出气管道与裂变气体后处理系统可通过螺纹或焊接连接。装置出口301通过法兰或焊接与熔盐回路相连，熔盐经过传质和除气后可实现低裂变气体浓度以及无夹带气泡，并通过装置出口301回到熔盐回路继续工作。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。以上对本专利技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本专利技术的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蛇形管一体化裂变气体脱除装置，其特征在于，包括：文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件；所述文丘里微气泡生成组件从熔盐回路中引入熔盐，文丘里微气泡生成组件的出口通过蛇形传质管路连接至分离组件的入口。

【技术特征摘要】
1.一种蛇形管一体化裂变气体脱除装置，其特征在于，包括：文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件；所述文丘里微气泡生成组件从熔盐回路中引入熔盐，文丘里微气泡生成组件的出口通过蛇形传质管路连接至分离组件的入口。2.根据权利要求1所述的蛇形管一体化裂变气体脱除装置，其特征在于，所述文丘里微气泡生成组件，包括：装置进口(101)、文丘里管(103)、气体进口(102)；装置进口(101)的一端与熔盐回路相连引入熔盐，装置进口(101)的另一端与文丘里管(103)的进口直管连接；文丘里管(103)包括依次连接的进口直管、收缩段、喉部段、扩张段、出口直管；文丘里管(103)的出口直管的出口连接蛇形传质管路的入口；气体进口(102)与文丘里管(103)内部联通，并与外部气源联通引入氦气进入文丘里管(103)。3.根据权利要求1所述的蛇形管一体化裂变气体脱除装置，其特征在于，文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件之间通过焊接连接。4.根据权利要求1所述的蛇形管一体化裂变气体脱除装置，其特征在于，文丘里微气泡生成组件、蛇形传质管路以及分离组件均采用316L不锈钢制作。5.根据权利要求1所述的蛇形管一体化裂变气体脱除装置，其特征在于，所述分离组件包括：装置出口(301)、恢复叶轮出气管(302)、恢复叶轮(303)...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹俊连，蔡康贝，宋煜晨，王德忠，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31