用于液态铅铋合金冷却剂的210Po的净化系统及净化方法

本发明涉及净化设备，具体涉及一种用于液态铅铋合金冷却剂的210po的净化系统及净化方法。

背景技术：

1、铅铋合金因其熔点低、沸点高、中子性能优异、化学惰性和导热率好，而成为散裂靶(ads)和冷却剂的首选材料；但是和纯铅(pb)相比，复吹转炉(lbe)中的铋(bi)在服役过程中会产生挥发性的钋(210po)，因此必须考虑在核能系统运行过程中对210po的处理。

2、此外，同液态金属钠作为冷却剂的核能系统一样，lbe在运行过程中，冷却剂内会不断产生腐蚀产物、裂变产物等杂质，杂质的存在会显著降低lbe的热导率和粘度等热物性能，并且杂质在管壁的沉积，将会引起可能性的风险(如堵塞换热器流道和管道)，进而可能影响核能系统的安全运行等，导致停堆等事故。但是，由于lbe冷却剂中产生的杂质与液态金属钠冷却剂中产生的杂质种类及特性不同，无法利用上述现有的液态钠冷却剂的净化系统对铅铋合金冷却剂进行净化。

3、另外，为缓解lbe对管路的腐蚀效应，广泛使用气态氧控技术(向液态lbe中通入h2/h2o的混合物)控制lbe中的氧含量，因此会产生pooh、h2po等挥发性化合物，威胁核能系统的安全运行。而现有液态金属净化装置尚不能对210po进行有效净化。研究表明在使用气态氧控技术控制液态铅铋合金中的氧含量时，注入的h2和h2o会导致po的气相浓度增加，这主要是由于h2po的形成。h2po的存在会对造成正常运行的潜在风险。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的液态金属净化装置尚不能对210po进行有效净化的问题，从而提供一种用于液态铅铋合金冷却剂的210po的净化系统。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于液态铅铋合金冷却剂的钋的净化系统，包括：储存加热罐，所述储存加热罐内设有液态铅铋合金，所述储存加热罐的上设有进料管和出料管；加热机构，设于所述储存加热罐内，所述加热机构用于提升所述液态铅铋合金的温度，便于气态产物析出；汽水分离器，设于所述储存加热罐的上方，所述汽水分离器用于分离气态产物；过滤组件，所述过滤组件与所述汽水分离器连接，所述过滤组件用于捕集气态产物中的钋及钋化合物；冷却机构，所述冷却机构包括第一冷却段和第二冷却段，所述第一冷却段设于所述储存加热罐与汽水分离器之间，所述第二冷却段设于所述过滤组件与出料管之间；回流管，与所述第二冷却段和出料管连接，所述回流管上设有气体扩散喷嘴。

3、进一步地，所述汽水分离器包括汽水分离装置和捕集装置，所述捕集装置位于所述汽水分离装置的下方，且所述捕集装置与所述第一冷却段连接，所述汽水分离装置与过滤组件连接。

4、进一步地，所述汽水分离装置包括：筒体，所述筒体的底部设有容纳区；汽水分离挡板，具有两个，且两个所述汽水分离挡板交错设置。

5、进一步地，所述捕集装置包括捕集材料，设有所述容纳区内。

6、进一步地，所述捕集材料为织物介质或堆积介质、或多孔固体介质制作而成。

7、进一步地，所述过滤组件包括：壳体，所述壳体内设有过滤材料；固定栓，具有多个，沿所述壳体的延伸方向间隔设置，所述固定栓用于固定所述过滤材料。

8、进一步地，所述壳体的两端设有第二法兰，所述第二法兰与法兰阀连接。

9、进一步地，还包括测温件，所述测温件设于所述过滤组件的两端，所述测温件用于监测所述过滤组件的进出口温度。

10、进一步地，所述加热机构包括：加热元件，设于所述储存加热罐内；加热线圈，所述加热线圈套与所述加热元件连接，且所述加热线圈与三项高频电流转换器连接，所述加热线圈用于对加热元件加热。

11、本发明还提供了一种所述的用于液态铅铋合金冷却剂的钋的净化系统的净化方法，包括：

12、加热步骤，对铅铋合金冷却剂进行电加热，所述铅铋合金冷却剂中的210po及210po化合物更易析出；

13、冷却步骤，对从所述铅铋合金冷却剂中析出的气态混合物进行冷却降温，其中的部分铅蒸汽和210po的温度在到达汽水分离器之前降低，汽水分离器更好的分离气态混合物中部分已成为液态的铅蒸汽和210po，所述汽水分离器连接一起的捕集装置能够部分固定210po；

14、过滤捕集步骤，过滤所述气态210po及210po化合物，所述杂质留置于所述捕集装置内；

15、滤后气体冷却步骤，过滤后的气体温度达到加热前的温度，并提供一定的自然循环驱动力；

16、气体回归步骤，使得所述滤后气体重新回到铅铋合金冷却剂中。

17、本发明技术方案，具有如下优点：

18、1.本发明提供的用于液态铅铋合金冷却剂的210po的净化系统，包括：储存加热罐，所述储存加热罐内设有液态铅铋合金，所述储存加热罐的上设有进料管和出料管；加热机构，设于所述储存加热罐内，所述加热机构用于提升所述液态铅铋合金的温度，便于气态产物析出；汽水分离器，设于所述储存加热罐的上方，所述汽水分离器用于分离气态产物；过滤组件，所述过滤组件与所述汽水分离器连接，所述过滤组件用于捕集气态产物中的钋及钋化合物；冷却机构，所述冷却机构包括第一冷却段和第二冷却段，所述第一冷却段设于所述储存加热罐与汽水分离器之间，所述第二冷却段设于所述过滤组件与出料管之间；回流管，与所述第二冷却段和出料管连接，所述回流管上设有气体扩散喷嘴。

19、通过在储存加热罐内盛装液态铅铋合金，即为液态铅铋合金提供了容纳空间，同时，在储存加热罐上设有进料管和出料管，从而便于在液态铅铋合金进入至储存加热罐内，以及净化后的液态铅铋合金的排出。其中，储存加热罐内设有加热机构，该加热机构可以充分的提升的温度，增加气体以及pb、po蒸汽、气态po化合物等产物从液态铅铋合金中溢出的效率。气态产物溢出后，第一冷却段创造低温环境引导其进入汽水分离器，汽水分离器分离气态产物中的铅和po，待铅和po流入汽水分离器的底部后，被捕集固定，减少铅等产物对系统下游过滤组件的堵塞，提高过滤组件的运行寿命，最后再经过第二冷却段，可大幅降温提供储存加热罐中溢出的气体通过过滤组件的驱动力；当气态产物继续流动通过过滤组件时，其中的据大部分210po被过滤组件捕集固定，此时剩下的气态产物主要由h2、h2o和惰性气体(ar、n2等)组成。由于净化后的气体仍被液态铅铋合金的氧控所需要，因此通过回流管和设置在回流管上的气体扩散喷嘴，以及出料管处返回液态铅铋合金，从而完成210po的捕集净化。

20、该用于使用气态氧控技术的铅铋冷却反应堆以及铅铋实验回路中的210po净化装置，结构简单、便于更换、拥有在线净化的能力、并且捕集装置可隔离拆卸更换，有助于固定铅铋合金中的210po及其化合物，改善铅铋冷却反应堆以及铅铋实验回路运行安全性，降低了铅铋冷却反应堆及铅铋回路运行后维护处理的210po扩散风险。

21、2.本发明提供的用于液态铅铋合金冷却剂的210po的净化系统，所述捕集装置包括捕集材料，设有所述容纳区内。捕集装置位于汽水分离捕集装置的下方，容纳区内部填充捕集材料，用于固定pb和po及其化合物。捕集装置外表面，即容纳区对应的筒体的外壁上，可用一定厚度的金属铅包覆，减少辐射对周围环境的影响。

22、提供
技术实现要素：
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。