一种钠净化工艺，具体步骤为： （１）．除钙反应 将ＯＡＣ系数为１．２～１．５的反应试剂Ｎａ↓［２］Ｏ↓［２］加入到除钙反应器（１）中，再从钠接收罐（７）中压入待处理的工业钠，搅拌，并维持反应温度为３００℃～３６０℃，反应１５～３０小时； （２）．一级沉降 待反应完的钠冷却到１９０℃～２１０℃后，进入一级沉降器（２）中沉降杂质４０～５０小时，在一级沉降器内底部维持１３０℃～１５０℃的低温，并维持一级沉降器上部温度高于下部温度； （３）．一级过滤 将经沉降后的钠通过１３５℃～１４５℃的一级过滤器（３），进行过滤； （４）．二级沉降 将一级过滤的钠转移至二级沉降器（４）中沉降杂质４０～５０小时。在二级沉降器（４）内底部同样维持１３０℃～１５０℃的低温，并保持上部温度高于底部温度； （５）．二级过滤 将经二级沉降后的钠在１１０℃～１３０℃的温度下通过二级双重过滤器（５）过滤，过滤后将合格的钠充入到钠贮存罐（６）中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碱金属的净化领域，具体涉及一种反应堆用核级钠的净化工艺及其净化系统。
技术介绍
工业钠中大量存在氧、碳、氢、氮等非金属杂质和钙、镁、铁、锰等金属杂质，这些杂质以单质或化合物状态溶解或以颗粒状态悬浮在钠中，容易在核系统或非核系统中形成沉淀。这些沉淀物聚集在一起会妨碍冷却剂的正常流动，影响装置的正常工作。因此，必须将工业钠进行净化，除去钠中的钙、氧、氢、碳等杂质以满足反应堆的需要。前苏联的Baklushin，-R.P.等人在Atomnaya-Ehnergiya-USSR.(Mar 1978).v 44(3)p.224-228上报道了快堆的主回路和二回路钠的净化。但该文献公开的净化工艺是快堆用钠的在役净化，其净化的主要目的是除去经过长时间运行的核级钠中新出现的氧、氢、辐照产物等杂质，因此，其工艺和系统同直接将工业钠净化成核级钠的不同。邢朝青等人在《核动力工程》第16卷第5期第476-480页公开了一种快堆用钠的除钙技术。该技术是将适当的Na2O2通过加料器充入静态反应器中后，在350℃温度下同工业级钠反应24小时，过滤，然后压入储钠罐中，等待综合钠净化回路的进一步处理。该技术主要是将工业钠中的钙除去，系统简单，并不能有效地将工业钠中的其它杂质有效地除去，以达到核级钠的标准。而且，该文献提供的技术只能用于实验研究阶段，难以应用于工业规模。
技术实现思路
本专利技术在现有除钙技术的基础上，提供了一种能规模化地将工业钠净化成核级钠的工艺及其相应的净化系统。一种钠净化工艺，其工艺流程是1.除钙反应将OAC系数为1.2～1.5的反应试剂Na2O2加入到除钙反应器中，再压入待处理的工业钠，搅拌，并维持反应温度为300℃～360℃，反应15～30小时。OAC为氧量系数，定义是OAC＝(外加氧量+原有氧量)/等当量需氧量。2.一级沉降待反应完的钠冷却到190℃～210℃后，进入一级沉降器中沉降杂质40～50小时。在一级沉降器内底部维持130℃～150℃的低温，并保持一级沉降器上部温度高于下部温度。3.一级过滤将经沉降后的钠通过135℃～145℃的丝网填充型冷阱，进行过滤。4.二级沉降将一级过滤的钠转移至二级沉降器中沉降杂质40～50小时。在二级沉降器内底部同样维持130℃～150℃的低温，并保持上部温度高于底部温度。5.二级过滤将经二级沉降后的钠在110℃～130℃的温度下通过不锈钢丝网、不锈钢陶瓷双重过滤器过滤。过滤后将合格的钠充入到终贮罐中。另外是钠渣排放。运行一段时间后的一、二级沉降器底部沉积区的杂质，在密闭条件下，可以采用负压排放、正压排放或反冲搅拌排放等方式排放。同上述工艺相配套的是钠净化系统，包括钠接收罐、除钙反应器，在除钙反应器和钠接收罐之间通过管道和阀门顺次连有一级沉降器、一级过滤器、二级沉降器、二级过滤器、钠贮存罐，且除钙反应器、一级沉降器和二级沉降器上连有蒸汽阱。为了防止经过二次过滤的产品不合格，在二级过滤器和纳贮存罐之间设有一个小回路。除钙反应器呈桶形，上部设有钠进、出口，顶部中间设有搅拌装置，搅拌装置周围设有加热部件，外壁设有冷却夹套。搅拌装置，可以是通过磁力驱动密封和防汽溶胶凝固结构，带动叶轮转动，起到搅拌的作用。还可以是一根底部密封、侧壁开孔的导管，该导管同氩气系统相通，通过吹入氩气，起到搅拌的目的。蒸汽阱呈桶形，内设不锈钢丝网和热电偶，底部为锥形，并设有钠蒸汽进入管道。蒸汽阱的上部分别设有氩气进、出口，与氩气系统相连，通过氩气将钠蒸气冷却成液态钠，顺蒸汽阱的内壁回流。一、二级沉降器上部呈柱形，底部呈锥形，其顶部开有钠的进、出口，并同蒸汽阱相连，底部与钠渣排除管道通过阀门相连，内设温度探测器、液位计和加热棒。其加热方式还可以是在外壁上设有环形底加热丝，且分布是上密下疏。一级过滤器，可以是丝网填充型冷阱，或类似于丝网填充型冷阱。丝网填充型冷阱呈桶形，内设环形不锈钢丝网，环形不锈钢丝网的下部同一级过滤器的内壁相连，上部为内管封接。外壁设置有冷却夹套。冷阱的顶部设置钠的入口和出口管，其中出口管穿过环形不锈钢网丝，伸入到冷阱的底部。类似于丝网填充型冷阱过滤器的结构是，在桶形容器的底部设立钠的入口，顶部设立钠的出口。内设上、下分流孔板，上、下分流孔板与桶形容器的内壁相连，中间设有中心支承柱，中心支承柱分别固定在上、下分流孔板上。上、下分流孔板之间交叉设置环形分流挡板和圆形分流挡板，其中环形分流挡板固定在桶形容器的内壁上，圆形分流挡板固定在中心支承柱上。在每层环形分流挡板和圆形分流挡板之间放置不锈钢丝网。二级双重过滤器呈桶形，容器的下部设置钠的入口，顶部设置钠的出口，中间设有4～7个不锈钢陶瓷过滤管，不锈钢陶瓷过滤管组用筐状不锈钢丝网相环绕，不锈钢陶瓷过滤管组和筐状不锈钢丝网的顶部与分流孔板相连，分流孔板与双重过滤器内壁相连。将工业钠净化成核级钠，其主要的指标是，将钙的含量由0.045％降到0.001％以下，将氧的含量由0.025％降至0.003％以下。本专利技术所提供的方法是通过物理和化学的方法，除去钠中的钙、氧等杂质。在一、二级沉降器内，维持低温和上下温度梯度，除使钙的反应产物直接沉降外，还使那些溶解度随温度变化的杂质能均匀地结晶、成核、长大，并向冷区扩散沉积，并最终除去。类似于丝网填充型冷阱过滤器的分级挡板既满足了钠在过滤器内横向流的分配，又增加了钠流经过滤器的时间，提高了净化效率。丝网填充型冷阱的过滤效果比类似于丝网填充型冷阱更好，适合于大规模净化工艺。二级双重过滤器在110℃～130℃温度下起到了很好的净化效果。钠渣排放可在密闭条件下，采用负压排放、正压排放或反冲搅拌排放等方式排放，既经济又安全，尤其是反冲搅拌排放能很好地解决钠渣结块问题。在本专利技术所提供的净化系统上运行本专利技术提供的净化工艺，可使工业钠中的钙、氧的含量分别降至0.001％和0.003％以下的指标。附图说明图1单回路钠净化系统流程图；图2除钙反应器结构示意图；图3除钙反应器中的氩气搅拌器结构示意图；图4蒸汽阱结构示意图；图5沉降器结构示意图；图6外壁缠有加热丝的沉降器示意图；图7丝网填充型冷阱结构示意图；图8类似于丝网填充型冷阱结构示意图；图9二级双重过滤器的结构示意图。其中1，除钙反应器、2，一级沉降器、3，一级过滤器、4，二级沉降器、5，二级双重过滤器、6，钠贮藏罐、7，钠接罐、8，小回路、9，冷却夹套、10，加热丝导管、11，加热丝、12，磁力驱动密封和防气溶胶凝固结构、13，磁力电机、14，叶轮、15，蒸汽阱、16，加料口、17，挡板、18，热电偶、19，不锈钢丝网、20，钠蒸汽进入管道、21、22、23，液位计、24，温度探测器、25，散热片、26，钠渣排放管道、27、28、29，加热丝、30，环形分流挡板、31，不锈钢丝网、32，中心支撑柱、33，分流孔板、34，圆形分流挡板、35，冷却夹套、36，环形不锈钢丝网、37，分流孔板、38，密封孔板、39，不锈钢陶瓷过滤管组、40，筐状不锈钢丝网。具体实施例方式下面将通过具体实施例对本专利技术作进一步阐述。实施例1一种钠净化工艺，其工艺流程是步骤1 除钙反应将OAC系数为1.4的反应试剂Na2O2加入除钙反应器1中，再从钠接收罐7压入待处理的工业钠，搅拌，并维持反本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邢朝青，禹春利，谢淳，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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