用于液态金属中氢的取样装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于液态金属中氢的取样装置，包括外套管、内套管、电磁泵和氢渗透结构。内套管设置在外套管内，内套管的第一端与液态金属管道连通，内套管的第二端与外套管的第二端之间形成流体转向空间，内套管与外套管之间形成进流通道，进流通道的第一端与液态金属管道连通，进流通道的第二端、流体转向空间和内套管的第二端相互连通，以使进流通道、流体转向空间和内套管的管内通道共同形成液态金属流路；电磁泵用于驱动液态金属管道中的液态金属流体从进流通道流入；氢渗透结构与高真空系统连接，氢渗透结构位于液态金属流路内。本发明专利技术的技术方案能够有效地解决现有技术的取样装置的工作行程长、响应时间长的问题。

【技术实现步骤摘要】
用于液态金属中氢的取样装置
本专利技术涉及液态金属中氢组分取样
，具体涉及一种用于液态金属中氢的取样装置。
技术介绍
长久以来，核电一直被认为是人类和平利用核能方面的伟大壮举。目前全世界已有核电站400多座，占全世界发电总量的17％。核电凭借其安全、高效、清洁的诸多特性，开始为越来越多的国家重视。根据《中国核能发展报告2019》来看，2019年核电发电量占比达到4.2％，到2035年可以达到10％，占比很少，发展的潜力非常大，未来我国的核电必然会大提速。而钠冷快堆就是我国核电领域的重要发展方向。钠冷快堆采用钠-钠-水三回路传热系统，以钠作为冷却剂，二回路蒸汽发生器作为钠水回路的边界，存在着发生钠水反应的隐患。长期以来，钠水型蒸汽发生器换热管发生小泄漏以至引起大泄漏的事故在世界上现有的快中子反应堆上屡有发生。世界上多个国家如美国、俄罗斯、法国、德国、日本等都对钠冷快堆蒸汽发生器泄漏问题进行了大量的研究，包括换热管自破损、相邻管破损研究、微小泄漏向中大泄漏的发展过程研究、钠水反应产物在回路中扩散机理研究以及泄漏探测器的研究，通过大量的模拟泄漏试验，校准泄漏探测器及报警系统。目前各国研发出了多种泄漏探测器，如钠中氢计、脉冲噪声探测器、声学探测器等。其中钠中氢计系统是目前广泛认为可靠、灵敏、应用最多的探测器。取样装置就是氢计中重要的一部分。取样装置的功能是提取所测量液态金属钠管道中的液态金属钠，使其流过镍管并使其中溶解的氢经镍管渗透进入高真空系统中，从而被探测出来。在现有技术中，国内的氢计取样装置的取样管道一般是两端分别具有取样口和回流口，取样口和回流口与液态金属钠管道连通，以使取样管道与金属钠管道形成一个回路，镍管、加热器、回热器及电磁泵设置在该回路中，高真空系统与镍管连接。上述取样装置的设备构成部件繁多，比较复杂，空间利用率低。此外，上述取样装置占地长约1.5米，宽约2米，整个管路长约7米，取样管路长约2米，工作行程长，也就是液态金属钠被取样至到达镍管的时间长，从而在一定程度上影响了响应时间。而在国外方面，法国Phenix快堆采用的氢取样装置同样存在设计复杂、体积庞大、维修不便等问题，这将导致在设备安装和布置方面受到很多影响。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于液态金属中氢的取样装置。为实现上述目的，本专利技术提供了一种，用于液态金属中氢的取样装置，包括：外套管，外套管的第一端连接在液态金属管道上，外套管的第二端封闭；内套管，设置在外套管内，内套管的两端开口，内套管的第一端与液态金属管道连通，内套管的第二端的端壁与外套管的第二端的端壁之间形成流体转向空间，内套管的周向外壁与外套管的周向内壁之间形成进流通道，进流通道的第一端与液态金属管道连通，进流通道的第二端、流体转向空间和内套管的第二端相互连通，以使进流通道、流体转向空间和内套管的管内通道共同形成液态金属流路；电磁泵，用于驱动液态金属管道中的液态金属流体从进流通道流入；氢渗透结构，与高真空系统连接，氢渗透结构位于液态金属流路内。进一步地，电磁泵套设在外套管上，内套管对应电磁泵的部分由磁场屏蔽材料制成，进流通道对应电磁泵的部分形成电磁泵的泵沟。进一步地，氢渗透结构的第一端连接在外套管的第二端的端壁上，氢渗透结构的第二端伸入至内套管的管内通道内。进一步地，氢渗透结构为镍管。进一步地，还包括加热器，加热器用于对氢渗透结构和/或液态金属流路内位于氢渗透结构上游的液态金属流体进行加热。进一步地，加热器设置在外套管的周向外壁上。进一步地，还包括测温结构，测温结构用于测量氢渗透结构周围的液态金属流体的温度。进一步地，测温结构位于液态金属流路内，测温结构与氢渗透结构并排设置。进一步地，测温结构包括：测温套筒，测温套筒的一端封闭一端开口，测温套筒与外套管固定连接，并且测温套筒的内部通过测温套筒的开口与外套管的外部连通；温度传感器，温度传感器从测温套筒的开口插入至测温套筒内，温度传感器与测温套筒可拆卸连接。进一步地，氢渗透结构的第一端连接在外套管的第二端的端壁上，氢渗透结构的第二端伸入至内套管的管内通道内，测温套筒的开口端连接在外套管的第二端的端壁上，测温套筒的封闭端伸入至内套管的管内通道内，氢渗透结构和/或测温套筒与内套管的周向内壁相贴合。进一步地，氢渗透结构的第一端连接在外套管的第二端的端壁上，氢渗透结构的第二端伸入至内套管的管内通道内，氢渗透结构与内套管同心设置，测温结构位于外套管的周向外壁上。进一步地，外套管和内套管同心设置。应用本专利技术的技术方案，取样装置采用外套管和内套管的双层管结构，内套管与外套管之间形成进流通道，内套管的第二端的端壁与外套管的第二端的端壁之间形成流体转向空间。在电磁泵的驱动下，液态金属管道中的液态金属流体从进流通道流入取样装置、流到流体转向空间触碰外套管封闭的第二端的端壁后调转方向，从内套管的管内通道流回到液态金属管道中。也就是说，液态金属管道中被取样的液态金属流体在进流通道、流体转向空间和内套管的管内通道共同形成的液态金属流路中流动。在此过程中，液态金属流体流经位于液态金属流路内的氢渗透结构，液态金属流体中溶解的氢经氢渗透结构渗透进入高真空系统，通过高真空系统对氢浓度的大小进行检测与判断。上述取样装置中液态金属流路较短，减小了液态金属钠从流入取样装置至流到氢渗透结构的路径长度及时间，在一定程度上缩短了响应时间，提高了探测效率。附图说明通过下文中参照附图对本专利技术所作的描述，本专利技术的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本专利技术有全面的理解。图1是根据本专利技术的实施例一的用于液态金属中氢的取样装置的剖视示意图；以及图2是根据本专利技术的实施例二的用于液态金属中氢的取样装置的剖视示意图。需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。附图标记说明：11、外套管；12、内套管；13、流体转向空间；14、进流通道；15、电磁泵；16、氢渗透结构；17、加热器；18、测温结构；181、测温套筒；182、温度传感器；19、管道三通；20、高真空系统。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。实施例一的用于液态金属中氢的取样装置具体是用于从钠冷快堆的液态金属钠管道中安全、快速地将液态金属钠中的氢提取出来，从而便于后续的对氢浓度的大小进行检测与判断，进而实现探测水或水蒸汽向钠冷快堆蒸汽发生器的钠侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于液态金属中氢的取样装置，其特征在于，包括：/n外套管(11)，所述外套管(11)的第一端连接在液态金属管道上，所述外套管(11)的第二端封闭；/n内套管(12)，设置在所述外套管(11)内，所述内套管(12)的两端开口，所述内套管(12)的第一端与所述液态金属管道连通，所述内套管(12)的第二端的端壁与所述外套管(11)的第二端的端壁之间形成流体转向空间(13)，所述内套管(12)的周向外壁与所述外套管(11)的周向内壁之间形成进流通道(14)，所述进流通道(14)的第一端与所述液态金属管道连通，所述进流通道(14)的第二端、所述流体转向空间(13)和所述内套管(12)的第二端相互连通，以使所述进流通道(14)、所述流体转向空间(13)和所述内套管(12)的管内通道共同形成液态金属流路；/n电磁泵(15)，用于驱动所述液态金属管道中的液态金属流体从所述进流通道(14)流入；/n氢渗透结构(16)，与高真空系统(20)连接，所述氢渗透结构(16)位于所述液态金属流路内。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于液态金属中氢的取样装置，其特征在于，包括：
外套管(11)，所述外套管(11)的第一端连接在液态金属管道上，所述外套管(11)的第二端封闭；
内套管(12)，设置在所述外套管(11)内，所述内套管(12)的两端开口，所述内套管(12)的第一端与所述液态金属管道连通，所述内套管(12)的第二端的端壁与所述外套管(11)的第二端的端壁之间形成流体转向空间(13)，所述内套管(12)的周向外壁与所述外套管(11)的周向内壁之间形成进流通道(14)，所述进流通道(14)的第一端与所述液态金属管道连通，所述进流通道(14)的第二端、所述流体转向空间(13)和所述内套管(12)的第二端相互连通，以使所述进流通道(14)、所述流体转向空间(13)和所述内套管(12)的管内通道共同形成液态金属流路；
电磁泵(15)，用于驱动所述液态金属管道中的液态金属流体从所述进流通道(14)流入；
氢渗透结构(16)，与高真空系统(20)连接，所述氢渗透结构(16)位于所述液态金属流路内。


2.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述电磁泵(15)套设在所述外套管(11)上，所述内套管(12)对应所述电磁泵(15)的部分由磁场屏蔽材料制成，所述进流通道(14)对应所述电磁泵(15)的部分形成所述电磁泵(15)的泵沟。


3.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述氢渗透结构(16)的第一端连接在所述外套管(11)的第二端的端壁上，所述氢渗透结构(16)的第二端伸入至所述内套管(12)的所述管内通道内。


4.根据权利要求1所述的取样装置，其特征在于，所述氢渗透结构(16)为镍管。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的取样装置，其特征在于，还包括加热器(17)，所述加热器(17)用于对所述氢渗透结构(16)和/或所述液态金属流路内位于所述氢渗透结构(16)上游的所述液态金属流体进行加热。


6.根据权利要求5所述的取样装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁慎永，罗锐，孟雷，艾长军，甘谛，王旭，李涛，崔汉南，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11