一種鉛鉍環(huán)境下反應堆一回路的防顆粒物沉積裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種鉛鉍環(huán)境下反應堆一回路的防顆粒物沉積裝置，該裝置包括一回路管道、設(shè)置在管道內(nèi)的螺旋折流板、和/或包裹在一回路管道外壁上的加熱層。一回路管道內(nèi)螺旋折流板使冷卻劑以螺旋流的方式?jīng)_刷內(nèi)壁，防止顆粒物的沉積；管道外面的加熱層供熱，使管道的溫度比冷卻劑溫度高，利用熱泳原理，顆粒物從管道內(nèi)壁向管道中心移動，防止顆粒物沉積于管道壁；湍流原理和熱泳原理的共同作用時，避免了湍流程度的增加帶來的顆粒物沉積增加的問題，得到了更好的防沉積效果。本發(fā)明專利技術(shù)提供的防顆粒沉積裝置結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，可有效提高一回路管道的經(jīng)濟性。

Anti particle deposition device for reactor primary loop in lead bismuth environment

The invention discloses a particle deposition preventing device for a circuit under the environment of lead bismuth reactor, which comprises a spiral loop pipe, is arranged in the pipe flow plate, and / or wrapped in a layer on the outer wall of the pipe loop heating. The coolant flow plate with a spiral flow loop pipe spiral way to scour the inner wall to prevent the deposition of particles; the heating layer outside the heating pipe, the pipe temperature than the coolant temperature is high, the use of thermophoresis principle, particles from the inner wall of the pipeline to the center of the channel move, prevent the particle deposition on the pipe wall; the interaction of turbulent principle and thermophoresis principle, to avoid the particle deposition increase the turbulence intensity increase caused by problems, get better anti deposition effect. The particle deposition device provided by the invention has the advantages of simple structure, convenient disassembly and assembly, and can effectively improve the economy of a loop pipe.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種鉛鉍環(huán)境下反應堆一回路的防顆粒物沉積裝置
本專利技術(shù)涉及機械設(shè)備和核能領(lǐng)域，尤其涉及鉛鉍環(huán)境下反應堆一回路的防顆粒物沉積裝置。
技術(shù)介紹
液態(tài)鉛鉍合金(LBE)具有一系列優(yōu)良的性能，其弱中子吸收和慢化能力使得反應堆具有更高的核廢料嬗變和核燃料增殖能力，提高了反應堆的中子經(jīng)濟性。熔點低，沸點高，反應堆可以在低壓運行時獲得高出口溫度，避免了高壓系統(tǒng)帶來的冷卻劑喪失事故的發(fā)生，同時可實現(xiàn)高熱電轉(zhuǎn)換效率。良好的化學穩(wěn)定性，與鈉冷反應堆相比避免了起火及爆炸等安全問題，同時載熱能力及自然循環(huán)能力強，可依靠自然循環(huán)排出堆芯余熱，大大提高了反應堆的非能動安全性。在高溫流動的鉛鉍環(huán)境中，許多鋼材都會被腐燭，鉛鉍在中高溫下可溶解鋼材中的某些合金成分，達到飽和后，隨著液態(tài)金屬的流動，又會在回路的低溫部分把溶解的腐燭產(chǎn)物析出，形成腐燭殘渣，堵塞管路，造成傳熱惡化，此外腐燭產(chǎn)物的沉積還會改變管壁的微觀結(jié)構(gòu)，加速高溫段的腐燭速率。鉛鉍合金中不可避免地會存在一些雜質(zhì)，其中熔點比鉛鉍高的雜質(zhì)因為不能熔化而在鉛鉍流體中以顆粒物形式存在。液態(tài)鉛鉍合金中顆粒物沉積于管壁時會影響液態(tài)鉛鉍合金的流動能力，進而影響堆芯熱量導出能力，這極大地影響了反應堆的安全性和經(jīng)濟性。前蘇聯(lián)于1963年建成世界上第一艘利用鉛鉍反應堆為動力的核潛艇，反應堆在運行了幾年之后，發(fā)生了蒸汽發(fā)生器管道堵塞事故。目前可采取的方法是動態(tài)氧濃度控制技術(shù)，該技術(shù)效果良好，但是需要嚴格的控制氧濃度在合適范圍，過度氧化亦會形成氧化物殘渣污染整個回路。由于上述問題的存在，本專利技術(shù)人對現(xiàn)有的防沉積技術(shù)進行研究和改進，以期研制出在不影響回路正常工作的前提下滿足防顆粒物沉積要求的反應堆一回路的防顆粒物沉積裝置。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：在一回路管道內(nèi)部設(shè)置螺旋折流板，螺旋折流板板面寬度小于一回路管道半徑。螺旋折流板的設(shè)置改變了一回路冷卻劑的流動方式，冷卻劑由直線流動變成螺旋狀流動，提高了冷卻劑湍流程度，有利于沖刷管道內(nèi)的顆粒物和沉淀物；螺旋折流板板面寬度小于半徑，有利于沖刷下的顆粒物和沉淀物的流動。一回路管道內(nèi)壁和螺旋折流板表面涂布的納米金屬涂層的致密性強，硬度高，提高了管道的耐侵蝕性。給一回路管道外面的加熱層加熱，使管道溫度高于冷卻劑溫度，在管道與冷卻劑之間形成溫度梯度，利用熱泳力，使附著在管道內(nèi)壁的顆粒物向管道中心移動，有效地防止顆粒物沉積于管道。本專利技術(shù)目的在于提供以下方面：(1)一種鉛鉍環(huán)境下反應堆一回路的防顆粒物沉積裝置，其中，該裝置包括一回路管道1和設(shè)置在一回路管道1內(nèi)的螺旋折流板2，在所述一回路管道1內(nèi)流通有冷卻劑，所述螺旋折流板2控制所述冷卻劑的流動。(2)根據(jù)上述(1)所述的防顆粒物沉積裝置，其中，在所述一回路管道1的外壁上包裹有加熱層3。(3)根據(jù)上述(1)所述的防顆粒物沉積裝置，其中，所述一回路管道1的外徑為730mm-750mm，壁厚為50mm-70mm。(4)根據(jù)上述(1)所述的防顆粒物沉積裝置，其中，所述螺旋折流板2的螺旋面為阿基米德螺旋面。(5)根據(jù)上述(1)所述的防顆粒物沉積裝置，其中，所述螺旋折流板2的外邊緣與一回路管道1內(nèi)壁相接，所述螺旋折流板2的板面與一回路管道1中心線垂直，和/或所述螺旋折流板2的板面寬度小于一回路管道1半徑。(6)根據(jù)上述(5)所述的防顆粒物沉積裝置，其中，所述螺旋折流板2的板面寬度為一回路管道1半徑的1/2-2/3。(7)根據(jù)上述(1)所述的防顆粒物沉積裝置，其中，所述螺旋折流板2的厚度為0.7mm-1mm，螺旋角為25°-60°。(8)根據(jù)上述(2)所述的防顆粒物沉積裝置，其中，所述加熱層3壁厚為45mm-60mm，加熱層3由內(nèi)到外包括云母層3a和隔熱層3b；云母層3a中布置有發(fā)熱線圈，向一回路管道1提供熱量，其厚度為20mm-30mm，隔熱層3b防止熱量向一回路管道1外部擴散，其厚度為25mm-30mm。(9)根據(jù)上述(1)所述的防顆粒物沉積裝置，其中，在一回路管道1的內(nèi)壁上和所述螺旋折流板2表面上都涂布有納米涂層。(10)根據(jù)上述(1)或(9)所述的防顆粒物沉積裝置，其中，所述納米涂層為碳納米管金屬基涂層，厚度為30μm-150μm，優(yōu)選地，納米涂層厚度為50μm-100μm。本專利技術(shù)提供的反應堆一回路的防顆粒物沉積裝置具有如下有益效果：(1)一回路管道內(nèi)部設(shè)置螺旋折流板，螺旋折流板板面寬度小于半徑，改變一回路冷卻劑的流動方式，一部分冷卻劑由直線流動變成螺旋狀流動，提高了冷卻劑湍流程度，有利于沖刷一回路管道內(nèi)的顆粒物和沉淀物；一部分冷卻劑從一回路管道中心通過，不沖刷一回路管道，且有利于沖刷下的顆粒物和沉淀物的流動。(2)一回路管道內(nèi)壁和螺旋折流板表面的碳納米管金屬基涂層的致密性強，硬度高，提高了一回路管道的耐侵蝕性。(3)設(shè)置在一回路管道外面的加熱層，給一回路管道加熱，使一回路管道溫度高于冷卻劑溫度，在一回路管道與冷卻劑之間形成溫度梯度，利用熱泳力，附著在一回路管道內(nèi)壁的顆粒物向一回路管道中心移動，有效地防止顆粒物沉積于一回路管道。(4)根據(jù)本專利技術(shù)提供的防顆粒沉積裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，方便拆裝的特點，可有效提高一回路管道的經(jīng)濟性及安全性。附圖說明圖1示出一回路管道內(nèi)螺旋折流板螺旋面；圖2示出一種優(yōu)選實施方式中防顆粒物沉積裝置截面圖；圖3示出另一種優(yōu)選實施方式中防顆粒物沉積裝置截面圖。附圖標號說明1-一回路管道；2-螺旋折流板；3-加熱層；3a-云母層；3b-隔熱層；3c-連接層。具體實施方式下面通過對本專利技術(shù)進行詳細說明，本專利技術(shù)的特點和優(yōu)點將隨著這些說明而變得更為清楚、明確。在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實施例。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。如圖1所示，本專利技術(shù)提供了一種液態(tài)鉛鉍合金環(huán)境下反應堆一回路防顆粒物沉積裝置，其中，所述裝置包括一回路管道1和設(shè)置在一回路管道1內(nèi)的螺旋折流板2，在所述一回路管道1內(nèi)流通有冷卻劑，所述螺旋折流板2用于控制所述冷卻劑的流動。一回路管道1的外徑為730mm-750mm，壁厚為50mm-70mm。一回路管道1材料由316L不銹鋼構(gòu)成，其具有優(yōu)異的耐腐蝕性。在一回路管道1內(nèi)設(shè)置的螺旋折流板2的螺旋面是阿基米德正螺旋面。阿基米德正螺旋面是螺旋折流板2通過與一回路管道1中心線垂直正交的板面做螺旋運動而形成。所述螺旋運動，是指與一回路管道1中心線垂直正交的板面在沿所述一回路管道1中心線方向作等速移動的同時，又繞所述一回路管道1中心線作等角速的旋轉(zhuǎn)運動。作為冷卻劑的液態(tài)鉛鉍合金在一回路管道1中流動，經(jīng)過螺旋折流板2后如圖1所示流動，其利用湍流原理防止顆粒物沉積。利用湍流原理來防止顆粒物沉積，當一回路管道1內(nèi)的液態(tài)鉛鉍合金流速過大時，由于固液表面存在很大的剪切應力，液態(tài)鉛鉍合金可能會直接將固體表面或附著于固體表面之上的保護層剝離，從而造成侵燭-腐燭、穴燭-腐燭等問題，使得一回路管道1的腐燭速率有所增加。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述螺旋折流板2的外邊緣與一回路管道1內(nèi)壁相接，與一回路管道1中心線垂直的螺旋折流板2的板面寬度小于一回路管道1的半徑，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種鉛鉍環(huán)境下反應堆一回路的防顆粒物沉積裝置，其特征在于，該裝置包括一回路管道(1)和設(shè)置在一回路管道(1)內(nèi)的螺旋折流板(2)，在所述一回路管道(1)內(nèi)流通有冷卻劑，所述螺旋折流板(2)控制所述冷卻劑的流動。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鉛鉍環(huán)境下反應堆一回路的防顆粒物沉積裝置，其特征在于，該裝置包括一回路管道(1)和設(shè)置在一回路管道(1)內(nèi)的螺旋折流板(2)，在所述一回路管道(1)內(nèi)流通有冷卻劑，所述螺旋折流板(2)控制所述冷卻劑的流動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防顆粒物沉積裝置，其特征在于，在所述一回路管道(1)的外壁上包裹有加熱層(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防顆粒物沉積裝置，其特征在于，所述一回路管道(1)的外徑為730mm-750mm，壁厚為50mm-70mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防顆粒物沉積裝置，其特征在于，所述螺旋折流板(2)的螺旋面為阿基米德正螺旋面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防顆粒物沉積裝置，其特征在于，所述螺旋折流板(2)的外邊緣與一回路管道(1)內(nèi)壁相接，所述螺旋折流板(2)的板面與一回路管道(1)中心線垂直，和/或所述螺旋折流板(2)的板面寬度小于一回路管道(1)半徑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的防顆粒物沉積裝...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周濤，田曉瑞，何逸凡，周藍宇，張晗，
申請(專利權(quán))人：華北電力大學，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11