ЛОВУШКА ДЛЯ ОЧИСТКИ жидких МЕТАЛЛОВ ОТ УГЛЕРОДА Советский патент 1971 года по МПК G21C17/25 G21C19/31 

Изобретение относится к устройствам для очистки жидких металлов и может найти применение в энергетических установках, в том числе в ядерных реакторах, где в качестве теплоносителя используются жидкие металлы (щелочные).

Углеродсодержащие примеси в щелочных металлах науглероживают конструкционные материалы и ухудщают их механические свойства. Поэтому удаление примесей углерода из щелочных теплоносителей является практически важной задачей.

Обычно для очистки щелочных теплоносителей от растворенных примесей используют холодные ловущки. Принцип действия таких ловушек основан на изменении растворимости, примесей с изменением температуры. Применение подобных ловушек для углеродсодержащих примесей будет не эффективным, так как растворимость углерода чрезвычайно мала и больщая его часть находится в виде дисперсных частиц размерами меньше 5 мкм.

Другим способом очистки щелочных теплоносителей от примесей является метод «горячих ловушек или геттеров, в которых за счет химического взаимодействия происходит поглощение примесей: кислорода, углерода, азота. Материал геттеров должен быть коррозионно стойким, т. е. он не должен загрязнять теплоноситель и тракты контура. Например в

качестве геттеров могут быть использованы карбидообразующие элементы: титан, хром, цирконий или стали, легированные карбидообразующим элементом. Эффективность нрименення материала в качестве геттера определяется его производительностью и емкостью по углероду.

Наибольшей емкостью по углероду обладают чистые карбидообразующие элементы.

Емкость сталей по углероду ниже, но производительность сталей по поглощению углерода выше, чем у чистых карбидообразующих элементов. Это связано с низкой растворимостью углерода в карбидообразующих элементах и с образованием на их поверхности пленки карбидов, которая сильно тормозит диффузию углерода в объем чистого металлакарбидообразователя.

Предлагаемая ловушка сочетает в себе положительные свойства чистых элементов-карбидообразователей (высокую емкость и глубокую очистку по углероду) с положительны.ми свойствами сталей (более высокой скоростью поглощения углерода). Это достигается тем, что ловущка выполнена в виде сосуда с оболочкой из углеродопроницаемого материала, Е которую заключен диспергированный или растворенный в жидком металле карбиНа чертеже показана описываемая ловушка.

Она представляет собой гетерофазную систему из тонкой оболочки 1 толщиной 0,2- 0,3 мм, высокопроницаемой для углерода (например железа), и диспергированных (меньше 5 мкм) или растворенных в жидком щелочном металле 2 карбидообразующих элементов 3. Заполнение ловушки производится через отверстие 4 в крышке 5, которое затем заваривают в атмосфере аргона.

Результаты испытания при 650°С в течение 260 час показывают, что производительность гетерообразной ловушки приблизительно на

70% выше, чем гомогенного геттера, изготовленного из нержавеющей стали 1Х18Н10Т.

Предмет изобретения

Ловушка для очистки жидких металлов от углерода, отличающаяся тем, что, с целью увеличения емкости ловушки при сохранении ее производительности, она выполнена в виде сосуда с оболочкой из углеродопроницаемого материала, например железо-армко, в которую заключен диспергированный или растворенный в жидком металле, например в натрии, карбидообразователь, например титан.

4 5