一种鼓泡反应装置及应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种鼓泡反应装置及应用。该包括鼓泡反应装置上端釜盖与反应器本体；釜盖可拆卸地盖合于反应器本体的上方，上端釜盖与反应器本体通过U型法兰固接；反应器本体内套设有一坩埚提篮；坩埚提篮设有反应腔、其用于容纳待反应物；反应腔的高度低于或等于坩埚提篮的高度。该鼓泡反应装置适合于放射性、强腐蚀性场所使用。蚀性场所使用。蚀性场所使用。

【技术实现步骤摘要】
一种鼓泡反应装置及应用


[0001]本专利技术具体涉及一种鼓泡反应装置及应用。

技术介绍

[0002]熔盐堆是将核燃料融于液态氟化盐冷却剂中的一种液态燃料堆，是第四代反应堆的候选堆型之一。液态氟化盐既用作冷却剂，也用作核燃料的载体。当冷却剂流出反应堆芯时，可以利用干法分离技术(将乏燃料融于液态熔盐中进行元素分离)实现同位素(包括增殖产物和裂变产物)的在线或离线分离。
[0003]乏燃料干法后处理过程中不使用水作为溶剂，其主要的分离步骤在高温下进行。流程具有耐辐照、低临界风险、放射性废物少等优点，适宜处理高燃耗、短冷却期乏燃料。干法后处理作为一种高温化学过程，按使用技术原理不同可分为挥发法和高温冶金过程等。挥发法按挥发手段又分为氟化物挥发法，氯化物挥发法，氧化挥发法(Voloxidation)，氧化还原挥发法(AIROX)等。其中以氟化物挥发法研究最为充分。
[0004]氟化挥发技术是重要的干法后处理技术，通过如下反应将铀氟化为高价态氟化物UF6：
[0005]UF4(d)+F2(g)
→
UF6(g)
[0006]利用UF6的低沸点、易挥发的可以实现铀的分离和回收，常用于天然铀转换、铀燃料的纯化和浓缩以及MOX或含铀金属元件中铀的回收等领域。氟化挥发技术将可实现熔盐体系铀的回收，实现熔盐堆的核燃料循环。
[0007]乏燃料后处理过程通常在热室内进行。热室是核工程尤其是乏燃料后处理厂、放化实验室、同位素生产及研究设施中常用的一类专用的密封、屏蔽操作设备。其主要功能是为操作人员及邻近人员提供必要的生物屏蔽、密封操作空间和基本操作条件。由于其内部存在极强的辐射活性物质及强腐蚀气氛环境，工作人员无法直接在热室内部进行操作，只能依靠机械手和吊机进行远程操作。
[0008]熔盐体系乏燃料的挥发反应通常在热室中的气液鼓泡反应器内进行。气液鼓泡反应器作为乏燃料后处理反应的场所将面临高温熔盐以及腐蚀性气体的双重腐蚀；而热室内操作只能依靠机械手和吊车完成，因此亟需一种在能够满足放射性、强腐蚀性场所使用前提下，还能够便于机械手和吊车操作的气液鼓泡反应装置。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的鼓泡反应装置安装复杂、不便于机械手和吊车完成操作的缺陷，而提供一种鼓泡反应装置及应用。本申请的鼓泡反应装置适合于放射性、强腐蚀性场所，并且能够用于热室内，便于机械手和吊车操作。
[0010]本专利技术是通过以下技术方案来解决上述技术问题的：
[0011]本专利技术提供了一种鼓泡反应装置，其包括上端釜盖与反应器本体；所述釜盖可拆卸地盖合于所述反应器本体的上方，所述上端釜盖与所述反应器本体通过若干U型法兰固
接；
[0012]所述反应器本体内套设有一坩埚提篮；所述坩埚提篮设有反应腔、其用于容纳待反应物；所述反应腔的高度低于或等于所述坩埚提篮的高度。
[0013]本专利技术中，较佳地，所述坩埚提篮的开口低于所述反应器本体的开口5
‑
10cm。
[0014]本专利技术中，“所述反应腔的高度低于或等于所述坩埚提篮的高度”中“反应腔的高度低于坩埚提篮的高度”一般是指坩埚提篮的形状类似于有提手的篮子形状；“反应腔的高度等于坩埚提篮的高度”一般是指坩埚提篮可为一圆柱形的反应器。
[0015]本专利技术中，较佳地，所述坩埚提篮配设有一提篮盖，所述坩埚提篮与所述提篮盖通过卡扣连接。
[0016]其中，较佳地，所述卡扣的数量为2～5个。
[0017]其中，所述“卡扣连接”的实现方式可为，所述提篮盖上设有卡扣栓，所述坩埚提篮的开口设有相应容纳卡扣栓的卡扣槽，所述卡口栓与所述卡扣槽配合实现所述坩埚提篮与所述提篮盖的固接与分离。
[0018]本专利技术中，所述坩埚提篮的直径在满足小于所述应器本体的前提下，可根据待反应物量的多少调整坩埚提篮的直径，以满足待反应物位于坩埚提篮的反应腔的三分之一到三分之二处。
[0019]本专利技术中，一般地，所述上端釜盖上设有进气口。一般情况下，所述上端釜盖上的进气口连接至一通气管的一端，所述通气管的另一端位于所述待反应物中。
[0020]其中，较佳地，所述通气管的另一端位于所述坩埚提篮的反应腔的底部中央。
[0021]其中，较佳地，所述通气管的另一端上设有气体分布器。
[0022]其中，所述通气管的材质可为镍金属、镍基合金、不锈钢、铜、金、银、铂金、石墨和碳化硅中的任一种。
[0023]本专利技术中，一般地，所述上端釜盖上还设有一气体出口，用于输出产物。一般地，所述反应器本体的外壁上还设有一抽真空口。
[0024]本专利技术中，较佳地，所述坩埚提篮的侧壁厚度为2
‑
5mm。
[0025]本专利技术中，一般地，所述上端釜盖上还设有压力检测元件，用于检测所述鼓泡反应装置内的压力。
[0026]本专利技术中，一般地，所述坩埚提篮的内衬为镍金属坩埚内衬、镍基合金坩埚内衬、陶瓷坩埚内衬或石墨坩埚内衬。
[0027]本专利技术中，较佳地，所述上端釜盖上设有吊环，以便于吊车与机械手操作。
[0028]本专利技术中，较佳地，所述鼓泡反应装置还包括加热器，所述加热器可分离地套设于所述鼓泡反应装置外侧，用于向所述反应器的侧壁和底壁提供热量。较佳地，所述加热器外还覆有保温层。
[0029]本专利技术还提供一种上述鼓泡反应装置在氟化挥发回收铀的反应中作为反应装置的应用。
[0030]本专利技术中，所述应用一般包括如下步骤：将待反应物置于所述坩埚提篮的反应腔内，通过所述上端釜盖的进气口与通气管向所述待反应物中通入反应气，进行反应；并通过所述上端釜盖的气体出口输出反应产物，即可。
[0031]本专利技术中，所述熔融的固体熔盐的获得方法一般包括如下步骤：将固体熔盐装入
坩埚提篮，使用机械手将坩埚提篮盖与坩埚提篮卡扣连接，热室内吊车将坩埚提篮安放置于所述鼓泡反应装置的内腔，使用机械手将提篮盖移除，使用热室内吊车将上端釜盖置于釜体上方，利用热室机械手将反应釜密封，经所述气体入口进入的惰性气体除去反应体系中的空气和水，加热至熔融即可。
[0032]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。
[0033]本专利技术所用试剂和原料均市售可得。
[0034]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术的目的在于提供一种热室内使用，机械手可操作，适合于放射性、强腐蚀性场所使用的较大的长径比的氟化挥发回收铀的反应装置及运行方法。
附图说明
[0035]图1为实施例1中鼓泡反应装置的结构示意图。
[0036]图2为实施例1中的坩埚提篮(含提篮盖)的俯视示意图。
[0037]图3为实施例1中的坩埚提篮(含提篮盖)的主视示意图。
[0038]附图标记说明
[0039]上端釜盖1
[0040]反应器本体2
[0041]坩埚提篮3
[0042]反应腔4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鼓泡反应装置，其特征在于，其包括上端釜盖与反应器本体；所述上端釜盖可拆卸地盖合于所述反应器本体的上方，所述上端釜盖与所述反应器本体通过U型法兰固接；所述反应器本体内套设有一坩埚提篮；所述坩埚提篮设有反应腔、其用于容纳待反应物；所述反应腔的高度低于或等于所述坩埚提篮的高度。2.如权利要求1所述的鼓泡反应装置，其特征在于，所述坩埚提篮的开口低于所述反应器本体的开口5
‑
10cm。3.如权利要求1所述的鼓泡反应装置，其特征在于，所述坩埚提篮配设有一提篮盖，所述坩埚提篮与所述提篮盖通过卡扣连接；其中，较佳地，所述卡扣的数量为2～5个。4.如权利要求1所述的鼓泡反应装置，其特征在于，所述上端釜盖上设有进气口。5.如权利要求1所述的鼓泡反应装置，其特征在于，所述上端釜盖上的进气口连接至一通气管的一端，所述通气管的另一端位于所述待反应物中。6.如权利要求5所述的鼓泡反应装置，其特征在于，所述通气管的另一端位于所述坩埚提篮的反应腔的底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙理鑫，牛永生，胡聪伟，周金豪，付海英，窦强，李晴暖，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：