Способ регенерации холодных ловушек примесей жидкометаллических теплоносителей

(56) СуббмическиеталлическАтомиэдатПатентопублик,75-66 слород 1 з,п. гемпера рн теристик хоаллических обретение относится етике, преимуществе нергетическим устан ыми реакторами на б ядерв 1 вшжтся увели ныл ловушекнеитстр ми теплоноих теплонокоррозионно -осстановлеОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР 8,88Привалов, Ю.Е,111 тындаарин039,534(088,8)отин В.И. и др, Физико-.хиосновы применения жидкомеих теплоносителей - М.:1970,с. 202.США В 3941586, кл1975.(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ХОЛОДНЫХ ЛОВУШЕК ПРИМЕСЕЙ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ(57) Изобретение относится к ядерной энергетике и может быть использовано для удаления примесей и восстановления холодньх ловушек жидкометаллических контуров. Цель изобретения - увеличение срока службы ловушек за счет снижения коррозиониого повреждения материала корпусов ловушек в процессе их регенерации, а также.осуществление непрерывного контроля процесса регенерации в условиях эксплуатации ядерной энергетической установки на номинальной мощности. Холодную ловушку 1, разогревают дотуры около 410 С и органйзуронах с жидкометаллическ сителями и может бьггь ис для удаления примесей и ют циркуляцию жидкометаллическоготеплоносителя (натрия) по замкнутомуконтуру через регенерационную камеру 2, при этом выдерживают отношениеплощади поверхности теплоносителя вкамере 2 к е 7 го объемному расходу более 1, 5101 (и /с), Водород из теплоносителя удаляют вакуумированиемкамеры 2 с конденсацией паров теплоносителя в конденсаторе 5. Кислород удаляют путем осаждения оксидовна массообменных поверхностях 10 камеры 2.При циркуляции теплоносителяпо замкнутому контуру обеспечиваютположительный градиент температурыпо длине транспортной линии 7, соединяющей ловушку 1 с камерой 2. Контроль процесса регенерации осуществляют путем измерения расхода во-. дорода и заканчиваютпроцесс регенерации при прекращении выделения водорода. При ре генерации ловушки, содержащей избыток примеси кислорода по сравнению с примесью водорода, перед организацией циркуляции теплоносителя в ловушку вводят гидрид теплоносителя до достижения мольного отношения водорода к ки убольшего или равного 1,5. ф-лы, 1 ил. ния массообменных хара лодных ловушек жидкоме контуров.Целыа изобретениячение срока службы хол примесей.жидкометаллич сителей за счет снижен40 го повреждения материала корпусовхолодных ловушек в процессе их регенерации, а также осуществление непрерывного контроля процесса регенерациив условиях эксплуатации ядерной энергетической установки на номинальноймощностиСущность изобретения заключаетсяв том, что холодную ловушку отклоняют от жидкометаллического контура нразогревают ее до температуры около41 ФС, затем создают циркуляцию жидкометаллического теплоносителя (натрия) по замкнутому контуру, включающему регенерационную камеру. Приэтом жидкометаллический теплоноситель (натрий), проходя через холодную ловушку насыщается примесямикислорода и водорода в виде оксидов,гидридов и гидрооксидов. Затем жидкометаллический теплоноситель (натрий) направляется в регенерационную камеру, при этом обеспечиваютположительный градиент температуры 25по длине транспортной линии,соединяющей холодную ловушку с регенера"ционной камерой, для предотвращения высаждения примесей на стенкитранспортной линии.30Разогрев холодной ловушки до температуры около 41 о-сС обеспечиваетповышение концентрации растворенныхв жидкометаллическом (натрий) теплоносителе примесей до значений от350,001 до 0,005 мольных долей, т.е.до значений, обеспечивающих эффективность регенерации и, в то же время,не представляющих опасности с точкизрения коррозионного поврежденияматериала корпуса холодной, ловушки.,Повышение температуры 41 А С приводит .к образованию в объеме холодной ловушки жидкой гидрооксидной фазы (раствора гидрида и оксида в гидрооксидН, контакт которой с материаломкорпуса способствует мезкристаллитной коррозии,Жидкокристаллический теплоноситель (натрий) выдерживают в регене 50рационной камере, обеспечивая контактмежду поверхностью зидкометаллнческого теплоносителя (натрия) с газовым объемом генерационной камеры приотношении площади поверхности зидкометаллического теплоноси елт я (натрия) к его объемному расходу более1 5 10" (м 4 с). Это отношение выФбирается исходя нэ того, чтобы пр прохождении зидкометаллического (натрия) тепг 1 оносителя через регенерационную камеру относительное пересыщение его оксидом было не менее 103, что создает условия для кристаллизации избытка оксида в регенерационной камере. При значениях этого отношения менее 1,5104 невозможно удаление накопленной примеси кислорода из холодной ловушки, так как избыток образующегося в регенерационной камере оксида не будет там осаждаться, а будет возвращаться в холодную ловушку и в ней осаждаться,.Выцерзивание зидкометаллического теплоносителя (натрия) в регенерационной камере необходимо для обеспечения реакции между примесями, диффузии реагирующих компонентов к поверхности зидкометаллического теплоносителя (натрия), выпадение образующегося избытка растворенного оксида в осадок. В объеме жидкометаллического теплоносителя (натрия) у поверхности протекают следующие реакций:2 ИеН =ф 2 Ме Ф НФ (1)ЪМеОН + 2 МеИеО + ИеН (2)где Ме - зидкометаллический теплоноситель (натрий),В результате реакций (1,2) концентрации гидрида и гидроокснда взидкометаллическом теплоноснтеле(натрий) становятся меньше насыщенных, а по оксиду теплоноситель становится пересыщенным,Водород иэ зидкометаллического теплоносителя (натрия) теплоносителя удаляют вакуумированием регенерационной камеры, при этом конденсируют пары жидкометаллического теплоносителя (натрия). из,удаляемого во" дорода и возвращают сконденсировавшийся зидкометаллнческнй теплоноси - тель (натрий) в холодную ловушку, В процессе регенерации иэмеряют расход откачиваемого водорода и заканчнвают процесс при прекращении выделения водорода иэ жндкометаллического теплоносителя (натрия). Кислород из жидкометаллического теплоносителя (натрия) .удаляют путем осаждения оксидов на массообменных поверхностяхрегенерационной камеры.1563476 Выход холодцоц ловушки 1 снянац с входом регецерационцой камеры 2 с помощью транспортной линии 7. В транспортной линии 7, соеднцяюцей, выход регенерационной камеры 2 с входом холодной ловушки 1, размещается электромагнитный насос 3.Газовый объем регенерационной камеры 2 через конденсатор 5 паров жид 1 О ющим образом.Холодную ловушКу отключают от контура очистки, разогревают ее и регенерациоццую камеру до 350-400"С,в 40 транспортные линии - на 10 С вышее.Электроиагцитцым насосом организуют циркуллцию жидкометаллического теплоносителя (натрия) с расходом 0,20,8 и 1/ч. Вакуумным насосом создают давление в газовом объеме регенерационной камеры (1-10) 10- мм рт.ст., откачивая водород. Пары жидкометал 50 лического теплоносителя (натрия) приэтом конденсируют в коцяецСаторе,находящимся при 110-140 С, и возвращают в контур очистки. Водород впроцессе регенерации десорбируетсясо свободной поверхности жидкометаллического теплоносителя (натрия) вгазовый объем регенерационной камеры,а .образующийся избыток по отношению кометаллического теплоносителя (цатрия) соединен вакуумной линней 9 свакуумным насосом 4, на ныходе кото-рого установлен газовый расходомер 6, 15 С целью регенерации холодной ловушки объемом 8 мл второго контураядерной энергетической установки БН 600, содержащей около 1 м твердогоосадка с избытком гидрида, выбраныследующие элементы: регецерационнаякамера объемом 2 Ф со свободнойповерхностью жидкометалли 1 еского теплоносителя (натрия) 12,5 и и временем выдержинацця его в регенерационной камере более 30 мин. ; электромагнитный насос производительностью 2 и /ч при напоре 0,1 ИПа, расположенцый ниже регецераццоццой ка -меры по высоте ца 10- 15 и; форваку умный ротациоццый насос производительностью 1500 цл/ч при остаточномдавлении 10 им ртст.; капилляр -ный газоный рнсходомер длл измерения расхода газа до 1000 цл/ч; конденсатор наро жидкометаллическоготеплоцоситслц (натрия) с эффективнойповерхностью конденсации 1, 25 .и .Регенерация осуществляется следу 1563476к насыщенному раствору оксида жидко- металлического теплоносителя (натрия) осаждают на массообменных поверхностях. Расход водорода измеряют с помощью капвллярного расходомера на выходе вакуумного насоса и , при прекращении выделечия водорода охлаждают ловушку и подключают ее в контур очистки. Время регенерации холодной ловушки составит 100-300 ч в зависимости от температуры регенерации и расхода теплоносителя жидкометаллического (натрия). Восстановление массообменных поверхностей регенерационной камеры для проведения последующих перегенераций осуществляется дистилляцией жндкометаллического теплоносителя (натрия) из регенерационной камеры после дренажа 0 свободного жидкометаллического теплоносителя (натрия) и отмывкой паром воды от оксида жидкометаллического теплоносителя (натрия).5Ф о о м у л а и э о б. р е т е н и я 1. Способ регенерации холодных ловушек примесей жидкометаллических теплоносителей, включающий отключение 30 холодной ловушки от контура очистки ее разогрев и удаление примесе йФводорода и кислорода, находящихся в виде гидридов, оксидов и гидрооксидОВу О т л и ч аю щ и й с я ту 35 ,что, с целью увеличения срока службы олодных ловушек за счет снижения оррозионного повреждейия материала орпусов холодных ловушек в процессе их регенерации, а также осуществле ния непрерывного контроля процесса регенерации в условиях эксплуатации ядерной энергетической установки на номинальной мощности, регенерацию проводят при температуре в холодной ловушке около 41 М , создают циркуляцию жидкометаллического теплоносителя (натрия) через холодную ловушку по замкнутому контуру, включающему регенерационную камеру, в . которой жидкометаллический теплоноситель (натрий) выдерживают, обеспе чивая контакт его поверхности с газовым объемом регенерационной камеры прн отношении площади поверхности к объемному расходу жидкометаллического, теплоносителя (натрия) более 1,5 10 (м- с), при этом обеспечивают положительный градиент температуры по длине транспортной линии, соединяющей холодную ловушку с регенерационной камерой, удаляют водород и кислород из их соединений с жидкометаллическим теплоносителем (натрием) соответственно вакуумированием регенерационной камеры с конденсацией паров жидкометаллического теплоносителя (натрия) и возвращением его в холодную ловушку и осаждением оксидов на массообменных.поверхностях регенерационной камеры, непрерывно контролируют расход удаляемого водорода и заканчивают процесс регенерации при прекращении выделения водорода.2, Способ по п.1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что при избытке в холодной ловушке примеси кислоро - да по сравнению с примесью водородаперед организацией циркуляции жидко- металлического теплоносителя (натрия) в холодную ловушку вводят водород в виде глдрнда жидкометаллического теплоносителя (натрия) до достижения мольного отношения примеси водорода к примеси кислорода большего или равного 1,5.1563476 Составитель В.ПеревезенцевТехред Д,Олийнык Корректор Н.Король Редактор Л.Письман гв эЮ ю 1,Заказ 22 9 9 Тирам 269 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Иосква, В-.35, Рауеская наб., д. 4/5