ЛОВУШКА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть использована в реакторных установках и в экспериментальных контурах с жидкометаллическим теплоносителем для его очистки.
К чистоте жидкометаллических теплоносителей действующих исследовательских и промышленных ядерных ректоров на быстрых нейтронах предъявляются высокие требования, содержание в них технологических примесей жестко лимитируется. Наиболее широкое применение получила очистка натрия от примесей с помощью холодных ловушек различных конструкций, работа которых основана на уменьшении растворимости примесей при снижении температуры теплоносителя.
Известна холодная ловушка проточного типа, содержащая корпус, рекуперативную часть (змеевики холодильника), набивной фильтр, выполняемый из нержавеющей проволоки, и отстойник (см. Ганчев Б.Г., Калишевский Л.Л. и др. Ядерные энергетические установки. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 540).
После накопления и забивания фильтра его вырезают из контура и захоранивают, а затем устанавливать новый фильтр, что неэкономично и увеличивает количество радиоактивных отходов.
Известна охлаждаемая ловушка (патент СССР №291526, 1968 г.) для задержания примесей, содержащихся в жидкометаллических теплоносителях ядерных реакторов на быстрых нейтронах. Ловушка содержит корпус, змеевик-экономайзер, теплообменник и фильтр, причем фильтр выполнен в виде двух полых цилиндров со стенками из металлической ваты разной толщины; внутренняя полость фильтров соединена со входными трубками змеевика-экономайзера, а в нижней части фильтра выполнен трубчатый экран.
Недостатком данной конструкции является то, что фильтр быстро закупоривается, так как примеси быстро осаждаются на всей поверхности входной части цилиндра.
Для продления срока службы ловушки используют регенерацию холодной ловушки тем или иным способом (АС №№429468, 473221, патент №2269171 и др.)
Известна холодная ловушка с возможностью удаления из нее примесей (ЕР №0216655) содержащая корпус с впускной трубой для загрязненного жидкого металла, и внутренние конструкции, по которым подают средства для охлаждения жидкого металла до температуры ниже температуры насыщения примесей и вызывают кристаллизацию примесей, средства удержания примесей и трубка для их откачки
Корпус ловушки включает три зоны, а именно зону рекуперации тепла, в которой загрязненный металл, поступающий в корпус, и относительно более холодная очищенная жидкость циркулируют относительно теплообмена, зона охлаждения жидкости, в которой жидкий металл охлаждается до температуры холодной точки ниже его температуры насыщения, зона для осаждения примесей, расположенная в нижней части корпуса. Ловушка содержит альвеолярную структуру, расположенную в зоне осаждения, состоящую из вертикальных пластин, расположенных радиально.
Устройство сложно в изготовлении и эксплуатации.
Чистоту теплоносителя контролируют по выделению водорода при разложении примесей - гидридов солей.
Наиболее близким к заявляемому является ловушка (АС №429468) содержащая корпус с центральной трубой, фильтр, размещенный в ловушке, нагреватели, трубопровод для подачи инертного газа. Устройство работает следующим образом. Когда накопленные примеси создают значительное гидравлическое сопротивление и расход теплоносителя через ловушку начинает уменьшаться, перекрывают трубопровод теплоносителя, подают инертный газ, с помощью которого выдавливают металл, нагревают ловушку до температуры разложения водородосодержащих примесей и удаляют их. Неразложившиеся примеси остаются в ловушке, большая часть на дне ловушки.
Недостатком данного устройства является то, что часть примесей остаются в ловушке и следующий срок регенерации наступает быстрее, что уменьшает срок службы ловушки.
Для увеличения срока службы ловушка, включающая корпус с центральной трубой для подачи теплоносителя, фильтр, размещенный в ловушке, нагреватели, трубопровод для подачи инертного газа, патрубок для выхода теплоносителя, дополнительно содержит дренажный трубопровод с вентилем, расположенным в дне корпуса.
Дренажный трубопровод снабжен нагревателем.
Наличие дренажного трубопровода позволяет удалить примеси, а наличие подогрева интенсифицирует этот процесс.
На прилагаемом чертеже показано вертикальное сечение ловушки, где:
1 - корпус ловушки;
2 - центральная труба для подачи теплоносителя;
3 - фильтры;
4 - отстойник;
5 - дренажный трубопровод с вентилем;
6, 7 - нагреватели;
8 - трубопровод для подачи инертного газа;
9 - патрубок для выхода теплоносителя.
Устройство работает следующим образом. Очищаемый металл по центральной трубе 2 подают в ловушку, затем он входит в отстойник 4, где происходит частичное охлаждение металла и высаживание части примесей. После зоны 4 металл проходит через набивку фильтра 3 и выходит из ловушки. В фильтре 3 происходит окончательное удержание кристаллических примесей. Когда накопленные примеси создают значительное гидравлическое сопротивление и расход через ловушку начинает уменьшаться, перекрывают трубопровод теплоносителя, подают инертный газ, с помощью которого выдавливают металл, нагревают ловушку нагревателями 6 до температуры разложения водородосодержащих примесей и удаляют их. Контроль ведут по наличию водорода. После этого включают нагреватель 7, через некоторое время открывают вентиль на дренажном трубопроводе 5 и сливают примеси.