ВАКУУМ-КОНТЕЙНЕР ДЛЯ РАСПЛАВЛЕННЫХ СОЛЕЙ Российский патент 2003 года по МПК F27D3/14 G21F5/00 

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к процессам получения и регенерации ядерного топлива с использованием солевых расплавов. Применение может быть распространено на область цветной металлургии и металлургии редких металлов, где используются солевые расплавы.

В практике работы с аппаратами, в которых используются расплавленные соли, возникает необходимость частичной или полной разгрузки аппарата от соли, в частности, перед его остановкой.

Соль, извлеченную из аппарата, передают в другой (обычным порядком через загрузочное устройство) или направляют на хранение. Для передачи соль (в виде слитка кусков или гранул) помещают в контейнер, пенал или другие устройства.

Известен, например, вакуум-контейнер (ВК), предназначенный для транспортировки и хранения материалов, которые могут окисляться на воздухе (а.с. СССР 203253, опубл. 28.09.67). Он имеет корпус в виде усеченного конуса и сфероидальную крышку. Для герметизации имеются соответствующие устройства, а для откачки и замены атмосферы на крышке установлены патрубок и клапан. Для использования ВК корпус с открытой крышкой необходимо заполнить материалом, установить и загерметизировать крышку, откачать воздух из контейнера и впустить в него инертный газ (или оставить под разрежением) и передать ВК на хранение. Недостатком этого устройства является то, что с его помощью без дополнительных операций и устройств невозможно извлекать соль из работающего аппарата, то есть заполненного расплавленной солью. Поэтому возникла задача разработки устройства, техническим результатом которой является извлечение расплавленной соли из работающего аппарата (без создания в нем вакуума), позволяющего получать слиток соли, который может быть легко извлечен из устройства и передан на хранение или на загрузку в другой аппарат. Это достигается тем, что вакуум-контейнер для расплавленных солей, включающий вакуумируемую емкость и крышку, выполненную съемной и с возможностью герметизации, снабжен водяной рубашкой для охлаждения емкости, всасывающей отсоединяемой трубой, выполненной с сужением при входе в емкость, и откачивающим патрубком, расположенным в крышке и выполненным снаружи с ниппелем для подсоединения к источнику вакуума и с трубкой малого диаметра, заканчивающейся внутри емкости на заданном уровне, совпадающем с уровнем поднятия откачиваемой расплавленной соли.

Водяная рубашка ВК может быть выполнена как элемент тепловой трубы. ВК снабжен рымом, деталь которого в виде перекладины для вмораживания в слиток соли при ее затвердевании расположена ниже уровня окончания трубки малого диаметра, а верхний конец рыма выполнен с легкосъемным приспособлением для крепления с внутренней стороны крышки.

Пример конкретного выполнения
Схематическое изображение вакуум-контейнера приведено на чертеже. ВК изготовлен в виде емкости 2 с фланцем 5, снабженной крышкой 6 с герметизирующей прокладкой. На крышке имеется патрубок 7, заканчивающийся снаружи ниппелем 8 для откачки, а внутри - трубкой 4 достаточно малого диаметра, чтобы в ней застыл расплав при попадании в нее. Диаметр трубки определяется экспериментально в зависимости от свойств соли, исходного разрежения, сопротивления вакуумной линии. Стенки емкости снабжены водяной рубашкой 3 для интенсивного охлаждения, которое может быть организовано по принципу тепловой трубы Для отвода пара и возврата конденсата предусмотрен патрубок 11. Нижняя часть емкости выполнена с входным отверстием в толстостенном переходнике 1, к которому снаружи с помощью быстросъемных разъемов пристыкована всасывающая труба 13. Для транспортирования ВК на крышке приварено кольцо 9, а для извлечения из ВК застывшего слитка соли изнутри к крышке приварен крючок 10, на который надевают кольцо рыма 12.

ВК работает следующим образом.

Собирают ВК, подобрав такую длину трубки малого диаметра на откачивающем патрубке, чтобы ее нижний конец оказался на уровне, до которого должен подняться расплав в емкости, на крючок надевают рым необходимой длины, уплотняют крышку, откачивающий патрубок и стык между переходником и всасывающей трубой.

Заполняют водяную рубашку (патрубок 11 может быть открыт или соединен с конденсатором), устанавливают ВК над работающим аппаратом, всасывающую трубу погружают в расплав. Затем ниппель 8 ВК подключают к источнику разрежения через откачивающий патрубок. Расплав поднимается вверх по всасывающей трубе и заполняет емкость ВК. По мере заполнения емкости ВК расплавленной солью между внутренней стенкой и расплавом соли мгновенно образуется твердая "скорлупа" из соли, которая тут же дает усадку, и между будущим слитком соли и стенками емкости с самого начала образуется зазор. Уровень расплава достигает нижнего конца трубки малого диаметра, он устремляется в нее и застывает, пройдя небольшое расстояние (при внутреннем диаметре, равном 4-5 мм, длина участка, заполненного солью, составляет 50-100 мм). Откачка объема ВК прекращается, поступление расшива внутрь емкости также заканчивается. Как только движение расплава прекращается, толщина "скорлупы" из твердой соли начинает увеличиваться. Первым участком, полностью заполненным твердой солью, оказывается отверстие в переходнике внизу емкости. После этого ВК поднимают, чтобы нижний край всасывающей трубы вышел из расплава и чтобы расплав вытек из нее. ВК переносят на место его временной установки для полного остывания. Затем демонтируют откачивающий патрубок, открывают крышку ВК, отрывают слиток соли от ее остатков в переходнике и всасывающей трубе, извлекают его (вместе с рымом и крышкой). Сделать это очень легко, так как уже с самого начала образуется зазор между слитком и внутренней поверхностью стенки емкости, а при охлаждении слитка зазор еще увеличивается. Это обстоятельство предотвращает коррозию ВК даже при использовании расплавов, в которых растворены уран и/или плутоний. Слиток с рымом снимают с крючка крышки ВК и отправляют на хранение или для использования по назначению.

Если необходимое количество соли из аппарата не удалено в один прием, его можно повторить с другим ВК или с тем же после замены откачивающего патрубка на крышке и удаления остатка солей из верхней части всасывающей трубы.

Нельзя извлекать с помощью ВК такой объем соли, который не заполнит емкость до нижнего конца трубки малого диаметра. Следует использовать патрубок с более длинной трубкой малого диаметра.

Вакуум-контейнер предназначен для извлечения расплавленных содей из аппаратов и передачи их в другие аппараты или на хранение. Вакуум-контейнер для расплавленных солей включает вакуумируемую емкость и крышку, выполненную съемной и с возможностью герметизации. Также он снабжен водяной рубашкой для охлаждения емкости, всасывающей отсоединяемой трубой, выполненной с сужением при входе в емкость, и откачивающим патрубком, расположенным в крышке и выполненным снаружи с ниппелем для подсоединения к источнику вакуума и с трубкой малого диаметра, заканчивающейся внутри емкости на заданном уровне, необходимом для уровня поднятия откачиваемой расплавленной соли. При этом водяная рубашка может быть выполнена как элемент тепловой трубы. Ниже уровня окончания трубки малого диаметра откачивающего патрубка вакуум-контейнер снабжен деталью рыма в виде перекладины для вмораживания в слиток соли при его затвердевании, а верхний конец рыма выполнен с легкосъемным приспособлением для крепления с внутренней стороны крышки. Устройство позволяет извлекать расплавленную соль из работающего аппарата. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Вакуум-контейнер для расплавленных солей, включающий вакуумируемую емкость и крышку, выполненную съемной и с возможностью герметизации, отличающийся тем, что он снабжен водяной рубашкой для охлаждения емкости, всасывающей отсоединяемой трубой, выполненной с сужением при входе в емкость, и откачивающим патрубком, расположенным в крышке и выполненным снаружи с ниппелем для подсоединения к источнику вакуума и с трубкой малого диаметра, заканчивающейся внутри емкости на заданном уровне, совпадающем с уровнем откачиваемой расплавленной соли.2. Вакуум-контейнер по п.1, отличающийся тем, что водяная рубашка выполнена как элемент тепловой трубы.3. Вакуум-контейнер по п.1, отличающийся тем, что ниже уровня окончания трубки малого диаметра откачивающего патрубка он снабжен деталью рыма в виде перекладины для вмораживания в слиток соли при его затвердевании, а верхний конец рыма выполнен с легкосъемным приспособлением для крепления с внутренней стороны крышки.