本发明涉及核反应堆领域，具体是关于一种用于将固态铅铋合金熔化为液态铅铋合金的铅铋合金熔料装置及其装料、熔料和卸料方法。
背景技术：
目前，在采用液态铅铋合金作为冷却剂的核反应堆中，其冷却剂在充注入核反应堆之前，需要将铅铋合金由固体状态加热熔化至液体状态，而工业生产的固体状态的铅铋合金多为圆柱形的具有一定体积和重量的锭子。由于铅铋合金的密度大，铅铋固体锭子的滚落加料过程会对熔料装置产生冲击，严重影响系统安全和系统寿命。同时由于初始加料时，熔料装置内都是固体状态的铅铋合金，因此熔料装置必须满足对固体加热熔化的需求。
此外，随着初料的熔化，之后的加料是在固液共存状态下进行的，熔料装置还必须满足对固液共存时继续加热熔化的需求；同时由于液体状态下的铅铋合金非常容易与空气中的氧气发生氧化反应，这是反应堆冷却剂所不允许的，因此熔料装置还必须满足空气隔绝的需求。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的其中一个目的是提供一种能够有效缓解铅铋加料过程中铅铋锭子对筒体冲击的铅铋合金熔料装置；本发明的另一个目的是提供一种该铅铋合金熔料装置的装料、熔料和卸料方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种铅铋合金熔料装置，包括：熔料容器，为一封闭的筒体；加料管，由所述熔料容器的侧上方倾斜地穿过所述熔料容器并伸入其内部，且所述加料管的出料端位于所述熔料容器底部的斜上方；楔形过渡块，设置在所述熔料容器的底部内壁上，且所述楔形过渡块的一端与所述加料管的出料端连接，所述楔形过渡块的另一端与所述熔料容器的底部内壁相切，并在两者间形成圆滑的过渡曲面。
所述的铅铋合金熔料装置，优选地，所述熔料容器包括：筒体，呈卧式布置且两端敞口；封头，两个所述封头分别密封连接在所述筒体的两敞口端；支座，两所述支座固定连接在所述筒体的底部外壁上。
所述的铅铋合金熔料装置，优选地，所述加料管为一方形管件，其位于所述熔料容器外部的管件为封闭的滑道形式，而位于所述熔料容器内部的管件为敞开的滑道形式。
所述的铅铋合金熔料装置，优选地，在其中一个所述封头的下方设置有与所述筒体内腔连通的出料口，且所述出料口的位置高出所述筒体内壁的下沿一定距离。
所述的铅铋合金熔料装置，优选地，在所述筒体的上部设置有温度传感器、压力传感器和液位传感器。
所述的铅铋合金熔料装置，优选地，在所述筒体的上部设置有氩气进口管。
所述的铅铋合金熔料装置，优选地，在所述筒体的上部设置有泄压阀。
所述的铅铋合金熔料装置，优选地，该铅铋合金熔料装置还包括底部外加热和/或中部外加热器，其中所述底部外加热器包覆在所述筒体底部，所述中部外加热器包覆在所述筒体的侧面。
所述的铅铋合金熔料装置，优选地，该铅铋合金熔料装置还包括内加热器，所述内加热器固定连接在其中一所述封头上且位于该封头的中轴线以下，所述内加热器的加热段穿过所述封头并伸入到所述筒体内部。
一种上述铅铋合金熔料装置的装料、熔料和卸料方法，对于初次装料与熔料包括以下步骤(1)-(4)，对于非初次装料与熔料只包括以下步骤(3)和(4)，其中装料与熔料过程包括以下步骤：
(1)关闭出料口，打开加料管和氩气进口管，向筒体内通入氩气，并维持一段时间，关闭加料管和氩气进口管，静置一段时间，重新打开加料管和氩气进口管，并重复以上操作数次，以保证氩气完全充满筒体，形成保护气氛；
(2)保持加料管和氩气进口管的打开状态，维持筒体内部微正压的氩气环境，依次将多个铅铋锭子水平放入加料管，使其按照自身轴线沿着加料管的滑道滚入筒体内部，直至铅铋锭子装量超过底部加热器的加热范围为止；继续通入氩气一段时间，然后关闭加料管和氩气进口管；
(3)打开底部外加热器，将筒体内现存的铅铋熔化，在加热过程中，根据压力传感器的数值，打开或关闭泄压阀，保持筒体内微正压，熔料完成后关闭泄压阀；
(4)重新打开加料管和氩气进口管，在微正压的氩气环境下，继续按照滚入的方法向筒体内装入多个铅铋锭子；当铅铋液位接近筒体中线时，打开中部外加热器和内加热器，继续按照滚入的方式向筒体内装入铅铋锭子；当液位高于筒体中线后，将铅铋锭子的圆周轴线与加料管内滑道的方向一致，并排多个铅铋锭子，使其轴线平行于加料管内滑道，让其在自身重力的作用下沿加料管内滑道滑入筒体内部；当铅铋液位达到最高液位后，停止加料并继续通入氩气一段时间，关闭加料管和氩气进口管；对底部外加热、中部外加热器以及内加热器进行间断性打开和关闭操作，以维持筒体内铅铋溶液的熔化状态，熔料装置进入卸料前的热备用状态；
卸料过程包括以下步骤：
关闭底部外加热、中部外加热器以及内加热器，打开出料口，打开氩气进口管并调节氩气压力，在氩气压力的作用下将液态铅铋从出料口打出，当铅铋液位到达下限工作液位时，关闭出料口和氩气进口管，打开泄压阀排出超压的氩气，然后关闭泄压阀；如需加料，返回非初次装料过程，否则停止操作，熔料装置进入非初次装料过程的冷备用状态。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明提供的铅铋合金熔料装置能够有效缓解铅铋加料过程中铅铋锭子对筒体的冲击、并对固体或固液共存的铅铋合金都具有有效加热熔化能力，并能够满足熔料过程中的空气隔绝需求。
附图说明
图1为本发明一实施例中铅铋合金熔料装置的整体结构示意图；
图2为本发明该实施例中铅铋合金熔料装置的正视与局部剖视示意图；
图3为本发明该实施例中铅铋合金熔料装置的侧视示意图；
图4为本发明该实施例中铅铋合金熔料装置的侧剖示意图；
图5为本发明加料管与楔形过渡块的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1至图5所示，本发明提供的铅铋合金熔料装置，包括：熔料容器1，为一封闭的筒体；加料管2，由熔料容器1的侧上方倾斜地穿过熔料容器1并伸入其内部，且加料管2的出料端位于熔料容器1底部的斜上方；楔形过渡块3，设置在熔料容器1的底部内壁上，且楔形过渡块3的一端与加料管2的出料端连接，楔形过渡块3的另一端与熔料容器1的底部内壁相切，并在两者间形成圆滑的过渡曲面，以保证圆柱形状的铅铋锭子能够通过加料管2和楔形过渡块3平滑的滚入熔料容器1内部，减小对熔料容器1的冲击。
在上述实施例中，优选地，熔料容器1包括：筒体1-1，呈卧式布置且两端敞口；封头1-2，两个封头1-2分别密封连接在筒体1-1的两敞口端；支座1-3，两支座1-3固定连接在筒体1-1的底部外壁上。
在上述实施例中，优选地，加料管2为一方形管件，其位于熔料容器1外部的管件为封闭的滑道形式，而位于熔料容器1内部的管件为敞开的滑道形式。
在上述实施例中，优选地，在其中一个封头1-2的下方设置有与筒体1-1内腔连通的出料口4，且出料口4的位置高出筒体1-1内壁的下沿一定距离，以保证熔化后的铅铋不能完全排出筒体11之外，在筒体1-1内仍保留部分铅铋以便于后续加热和减缓后续加料对筒体1-1冲击。
在上述实施例中，优选地，在筒体1-1的上部设置有温度传感器5、压力传感器6和液位传感器7，以便于分别对筒体1-1内的铅铋温度、压力和液位进行测量。
在上述实施例中，优选地，在筒体1-1的上部设置有氩气进口管8，以便于向筒内1-1通入氩气，形成保护气氛，尽量避免铅铋合金与空气的接触，减少氧化物的形成。同时，输入的氩气也可作为压力源来推动液态铅铋排出筒体1-1。
在上述实施例中，优选地，在筒体1-1的上部设置有泄压阀9，以便于对超压的氩气进行泄压操作。
在上述实施例中，优选地，该铅铋合金熔料装置还包括一组底部外加热10和/或两组中部外加热器11，其中底部外加热器10包覆在筒体1-1底部，主要用于对底部初装或预留的铅铋进行加热熔化操作；两组中部外加热器11分别包覆在筒体1-1的两侧，主要用于对工作液位区域的铅铋合金进行加热熔化操作。
在上述实施例中，优选地，该铅铋合金熔料装置还包括内加热器12，内加热器12固定连接在其中一封头1-2上且位于该封头1-2的中轴线以下，内加热器12的加热段穿过封头1-2并伸入到筒体1-1内部，内加热器作12为外部加热器的重要补充，用于对工作液位区域的铅铋合金进行加热熔化操作。
基于上述实施例提供的铅铋合金熔料装置，本发明还提供了一种该铅铋合金熔料装置的装料、熔料和卸料方法，对于初次装料与熔料包括以下步骤(1)-(4)，对于非初次装料与熔料只包括以下步骤(3)和(4)，其中装料与熔料过程包括以下步骤：
(1)关闭出料口4，打开加料管2，打开氩气进口管8，向筒体1-1内通入氩气，并维持一段时间，关闭加料管2和氩气进口管8，静置一段时间，重新打开加料管2和氩气进口管8，并重复以上操作数次，以保证氩气完全充满筒体1-1，形成保护气氛。
(2)在完成上述操作后，保持加料管2和氩气进口管8的打开状态，维持筒体1-1内部微正压的氩气环境，依次将多个圆柱形的铅铋锭子水平放入加料管2，使其按照自身轴线沿着加料管2的滑道滚入筒体1-1内部，直至铅铋锭子装量超过底部加热器10的加热范围为止。继续通入氩气一段时间，然后关闭加料管2和氩气进口管8。
(3)打开底部外加热器10，将筒体1-1内现存的铅铋熔化，在加热过程中，根据压力传感器6的数值，打开或关闭泄压阀9，保持筒体1-1内微正压，熔料完成后关闭泄压阀9。
(4)重新打开加料管2和氩气进口管8，在微正压的氩气环境下，继续按照滚入的方法向筒体1-1内装入多个铅铋锭子；当铅铋液位接近筒体1-1中线时，打开中部外加热器11和内加热器12，继续按照滚入的方式向筒体1-1内装入铅铋锭子；当液位高于筒体1-1中线后，将铅铋锭子的圆周轴线与加料管2内滑道的方向一致，并排多个铅铋锭子，使其轴线平行于加料管2内滑道，让其在自身重力的作用下沿加料管2内滑道滑入筒体1-1内部，以降低加料过程中的液位晃动和液体抨溅的可能性。当铅铋液位达到最高液位m1后，停止加料并继续通入氩气一段时间，关闭加料管2和氩气进口管8。对底部外加热10、中部外加热器11以及内加热器12进行间断性打开和关闭操作，以维持筒体1-1内铅铋溶液的熔化状态，熔料装置进入卸料前的热备用状态。
卸料过程包括以下步骤：
关闭底部外加热10、中部外加热器11以及内加热器12，打开出料口4，打开氩气进口管8并调节氩气压力，在氩气压力的作用下将液态铅铋从出料口4打出，当铅铋液位到达下限工作液位m2时，关闭出料口4和氩气进口管8，打开泄压阀9排出超压的氩气，然后关闭泄压阀9。如需加料，返回非初次装料过程，否则停止操作，熔料装置进入非初次装料过程的冷备用状态。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。