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液态铅基金属冷却剂的杂质调控净化技术研究

唐海荣 李莹 娄芮凡 岳倪娜 王苏豪 王盛

唐海荣, 李莹, 娄芮凡, 岳倪娜, 王苏豪, 王盛. 液态铅基金属冷却剂的杂质调控净化技术研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 274-278. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0274
引用本文: 唐海荣, 李莹, 娄芮凡, 岳倪娜, 王苏豪, 王盛. 液态铅基金属冷却剂的杂质调控净化技术研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 274-278. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0274
Tang Hairong, Li Ying, Lou Ruifan, Yue Nina, Wang Suhao, Wang Sheng. Research on Impurity Regulation and Purification Technology of Liquid Lead-based Metal Coolant[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 274-278. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0274
Citation: Tang Hairong, Li Ying, Lou Ruifan, Yue Nina, Wang Suhao, Wang Sheng. Research on Impurity Regulation and Purification Technology of Liquid Lead-based Metal Coolant[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 274-278. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0274

液态铅基金属冷却剂的杂质调控净化技术研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0274
基金项目: 四川省自然科学基金(2023NSFSC1314)
详细信息
    作者简介:

    唐海荣(1996—),男,博士,助理研究员,现从事反应堆热工水力、冷却剂净化方面的研究,E-mail: tanghair@foxmail.com

  • 中图分类号: TL34

Research on Impurity Regulation and Purification Technology of Liquid Lead-based Metal Coolant

  • 摘要: 液态铅基金属是国际四代快堆和加速器驱动次临界系统的主流候选工质。然而,液态铅基金属冷却剂在非等温系统长期运行过程中存在杂质持续生成、累积量大、难避免和难处理等问题,容易导致沉积结垢、传热恶化甚至堵流,安全隐患重大。因此,液态铅基金属冷却剂杂质的净化调控是铅冷快堆设计发展中亟待突破的关键技术。本文主要介绍了液态铅基金属冷却剂中杂质的来源、赋存形式以及调控净化技术的研究现状,综述总结了抑制生成法、分离捕集法和还原消除法等前后端杂质调控手段的优势和局限,最后讨论了不同规格、形式下铅冷系统的杂质净化策略的选择与挑战。

     

  • 表  1  国内外商用牌号铅锭、铋锭组分 %

    Table  1.   Components of Lead Ingots and Bismuth Ingots with Commercial Grade at Home and Abroad

    元素 牌号
    S0 S00 VI1 VI00 Pb99.990 Pb99.994 Bi9999 Bi99997
    Pb 99.992 99.9985 1.8 0.01 99.990 99.994 0.001 0.0007
    Bi 0.004 0.0005 98 99.98 0.010 0.004 99.99 99.997
    Fe 0.001 0.0001 0.001 0.001 0.001 0.0005 0.001 0.0005
    Cu 0.0005 0.00001 0.010 0.0001 0.001 0.001 0.001 0.0003
    Zn 0.001 0.0001 0.003 0.0005 0.0004 0.0004 0.0005 0.0001
    Ag 0.0003 0.00001 0.120 0.00002 0.0015 0.0008 0.004 0.0005
    As 0.0005 0.0005 0.0002 0.00007 0.0005 0.0005 0.0003 0.0003
    Sn 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 0.0002
    Sb 0.0005 0.0001 0.005 0.00002 0.0008 0.0007 0.0005 0.0003
    Cd 0.0001 0.0001 0.00005 0.0002 0.0002 0.0001
    Ni 0.0002 0.0002 0.0005
    Hg 0.0001 0.00005
    Mg,Ca,Na 0.002 0.0001
    总和 0.010 0.006 0.010 0.003
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    表  2  液态铅基金属冷却剂杂质净化主要路线及优势和问题

    Table  2.   Main Impurity Purification Technologies of Liquid Lead-based Coolant and Their Merits and Demerits

    路线 名称 优势 问题
    分离捕集类 过滤器 技术成熟、结构简单、经济性高 捕集杂质沉积易造成堵塞
    冷阱 净化效率高、可控氧 结构复杂、难拆换、压阻大
    电磁净化 可净化细微杂质和气泡 净化区域小、大型系统应用难
    抑制生成类 气相控氧 技术成熟、升氧快速 配套复杂、延迟高、易过量氧化、降氧速率慢
    固相控氧 系统简单、操作便利、可精细控氧以避免生成大尺寸杂质 可靠性待提高
    还原消除类 注氢还原 可深度净化、速率较快 机理空缺、成熟度不足
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-21
  • 修回日期:  2024-09-21
  • 刊出日期:  2025-01-06

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