УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА

Устройство для отбора проб расплавленного металла.
Предлагаемое техническое решение относится к конструкциям пробоотборников для отбора проб расплавленного металла, например, свинца и его соединений являющегося теплоносителем контура охлаждения ядерного реактора.
Известно устройство для отбора проб жидкометаллического теплоносителя (см., например, авторское свидетельство СССР №571729, MIIKGOINI/IO от 13.10.1973г. - прототип), которое использовалось в транспортных реакторных установках и других системах со свинец висмутовым теплоносителем, содержащее корпус, в котором размещена камера со стержнем, с одним или несколькими пробоотборными элементами. Эти устройства содержат элементы (патрубки) подключения их к контуру с жидкометаллическим теплоносителем, из которого отбираются пробы.
Такие и подобные им устройства позволяют обеспечивать достаточно представительный отбор проб жидкометаллического теплоносителя применительно к серийным реакторам с петлевой компоновкой с циркуляторами, характеристики которых позволяют подавать теплоноситель в устройства для отбора проб, расположенные вне контура теплоносителя. Недостатком известных устройств является то, что они не позволяют
отбирать пробы горячего металла контуров с баковой компоновкой, концепция которых в настоящее время принята в качестве основной. В настоящее время с такой компоновкой проектируются реакторы, охлаждаемые свинцовым теплоносителем типа БРЕСТ (БРЕСТ-ОД-300 и др.). При подключении известных устройств вне контура реактора, подача в них жидкометаллического теплоносителя невозможна.
При отборе пробы жидкого металла из его объёма в варианге баковой компоновки существенную сложность вызывает то, что на свободной поверхности теплоносителя всегда находится слой оксидов теплоносителя, продуктов коррозии конструкционных материалов. Устройство отбора проб должно исключить возможность поступления этих примесей в пробы при отборе проб из под уровня теплоносителя.
Рещаемая задача - создание устройства для отбора проб  реакторов с баковой компоновкой.
Технический результат - исключение попадания в пробу оксидов теплоносителя и продуктов коррозии конструкционных материалов при простоте конструкции.
С целью отбора представительных проб жидкого металла, например, свинца и его сплавов из контура ядерного реактора с баковой компоновкой в устройстве для отбора проб расплавленного металла, содержащем корпус, в котором выполнена камера и стержень, размещённый в камере, корпус выполнен в виде трубы, соединён с механизмом вертикального
ЛП . i:/k
перемещения трубы, нижний конец стержня соединён с элементом уплотнения камеры, верхний конец стержня подключён к устройству вертикального перемещения стержня, а полость камеры подключена к линии всаса компрессора (газового вакуум - насоса).
На фиг. 1 представлен вариант предлагаемого технического решения. На крышке 1 реакторного блока установлен механизм 2 вертикального перемещения и извлечения проб, корпуса 3 в виде трубы с камерой 4 отбора проб. Механизм 2 вертикального перемещения и извлечения проб представляет собой возвратно-поступательный механизм, включающий электродвигатель и систему редукторов. В корпусе 3 соосно установлен стержень 5. Внутренняя стенка корпуса 3 и стержня 5 образуют камеру 4. На нижнем конце стержня 5 установлен уплотнительный элемент 6. выполненный в виде обращённого вершиной вниз конического обтекателя, основание которого стыкуется с уплотнительной сферической поверхностью 7, которая при верхнем положении уплотнительного элемента 6 прижата по образующей к конической поверхности 8 нижней части трубы, уплотнив снизу полость камеры 4. Верхняя часть стержня 5 присоединена к механизму вертикального перемещения этого стержня. В нижнем положении стержня объём пробоотборной камеры 4 сообщён с объёмом контура жидкометаллического теплоносителя 9 ниже свободного уровня 10 теплоносителя с примесями 1 (шлаками) на его поверхности. Полость корпуса 3 и камеры 4 через трубопровод с арматурой подключена к всасывающей части газового вакуум - насоса 12. Выходной патрубок
вакуум - насоса через трубопровод 13 с арматурой подключён к системе спец. вентиляции.
С целью обеспечения операции извлечения нескольких отобранных проб после их застывания (замораживания) и разделения отобранной пробы на несколько объёмов возможно выполнение пробоотборной камеры согласно (фиг.2,3). Нижняя часть 14 внутренней поверхности пробоотборной камеры выполнена конической с углом конусности 4°- 10° с вертикальными рёбрами 15, образующими несколько (2-6 шт.) объёмов пробоотборных камер 16.
Работа устройства осуществляется следующим образом. К механизму 2 вертикального перемещения и извлечения проб и к механизму вертикального перемещения стержня 5 подключают корпус 3 и стержень 5. В результате этих операций выемная часть пробоотборного устройства, содержащая корпус 3 с пробоотборной камерой 4 и стержнем 5, смонтирована в составе устройства на крыщке реактора. Нижний конец корпуса 3 устанавливают в крайнее верхнее положение. Уплотнительный элемент 6 находится в крайнем верхнем положении. Уплотнительные поверхности герметизируют полость камеры 4 и внутренний объём корпуса 3. Вводят в работу газовый вакуум - насос 12. за счёт работы которого в полости камеры 4 и внутри корпуса 3 устанавливается и поддерживается абсолютное давление близкое к 0,0 кгс/см (ат.).
гсо9 10 ff/б
вертикально вниз на такую величину, нри которой нижний участок трубы с уплотнительным элементом 6 находятся на таком уровне, из которого необходимо отобрать пробу. Перемещением стержня 5 и уплотнительно -о элемента 6 вниз, нолость камеры 4 пробоотборного устройства сообщается с объёмом теплоносителя. За счёт разрежения в полости камеры 4 и избыточного статического давления теплоноситель заходит в объём пробоотборной камеры 4. После этого механизмом вертикального перемещения стержень 5 неремещается вверх и уплотнительный элемент 6 уплотняет объём камеры 4 с отобранной пробой теплоносителя. Механизм 2 вертикального перемещения корпуса 3 извлекает отобранную пробу из реактора, располагая её на уровне выще пробки реактора. Отобранная проба жидкого металла замораживается. Останавливается и отключается по газу вакуум - насос 12, выемная часть пробоотборного устройства демонтируется и передаётся в лабораторию для проведения радиохимического, химического и др. анализов отобранной пробы. Монтируется свежая выемная часть в пробоотборное устройство.
В том случае, если необходимо отобрать пробу шлаков со свободной поверхности. Операция отбора проб производится аналогично описанному выще со следующим отличием - перед опусканием выемной части вниз для отбора проб стержень 5 с уплотнительным элементом 6 переводят в нижнее положение и опускание корпуса 3 производят с открытым снизу входом в камеру 4. При этом щлаки с поверхности
теплоносителя поступают в объём пробоотборной камеры 4. Далее выполняются операции аналогично вышеописанным.
.96