具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例提供了一种钠水反应系统，如图1所示，包括进钠装置1、进液装置2和用于钠水反应的反应釜装置3，进钠装置1与用于钠水反应的反应釜装置3的进钠组件31连通，进液装置2与用于钠水反应的反应釜装置3的进液组件32连通。进钠装置1用于将其他工艺流程得到的反应活性强的金属单质钠传输至用于钠水反应的反应釜装置3，然后通过用于钠水反应的反应釜装置3的进钠组件31输送至用于钠水反应的反应釜装置3内，进液装置2用于将其他工艺流程反应得到的碱液、新的碱液或者水传输至用于钠水反应的反应釜装置3，然后通过用于钠水反应的反应釜装置3的进液组件32输送至用于钠水反应的反应釜装置3内，送入用于钠水反应的反应釜装置3内的反应活性强的金属单质钠和碱液或水反应生氢氧化钠水溶液和气体产物，即可将反应活性强的金属单质钠转化为稳定的氢氧化钠水溶液。

在一些实施例中，本申请的钠水反应系统可以用于处理钠冷快堆及其相关涉钠试验回路在运行和退役过程中产生的大量废钠。

钠水反应系统中将反应活性强的金属单质钠转化为稳定的氢氧化钠水溶液的过程是在用于钠水反应的反应釜装置3中进行的，因此，该装置是钠水反应系统的核心装置。用于钠水反应的反应釜装置3具有多种不同的结构，相关技术的用于钠水反应的反应釜装置3包括用于将流动的钠输送进用于钠水反应的反应釜装置3的进钠组件31、用于将反应液输送进用于钠水反应的反应釜装置3的进液组件32、用于进行反应的壳体33形成的反应腔以及用于排出气体产物的排气管34，进钠组件31的出液端和进液组件32的出液端相对设置，喷射出对应的液体进行反应，反应生成的气体产物由排气管34排出；或者，用于钠水反应的反应釜装置3包括用于将流动的钠输送进用于钠水反应的反应釜装置3的进钠组件31、用于将反应液输送进用于钠水反应的反应釜装置3的进液组件32、用于进行反应的壳体33形成的反应腔以及用于排出气体产物的排气管34，进钠组件31伸入进液组件32输入的反应液中，在反应液中喷射来进行反应，反应生成的气体产物由排气管34排出。

上述两种方案的缺点是，由于钠与水或者碱液反应生成的产物为氢氧化钠溶液和气体产物，而气体分散于液体中产生泡沫，当气体通过排气管34进行排出时，气体会夹带较多泡沫，泡沫接触排气管34会堵塞排气管34，影响气体的正常排出，影响装置运行的稳定性和安全性。

本申请实施例的用于钠水反应的反应釜装置对装置进行了新的设计，将液态钠和反应液进行反应的区域与排气管34之间设置过滤网35，阻止泡沫进入排气管34，且气体可以正常排出，提高了装置运行的稳定性和安全性。

本申请实施例提供一种用于钠水反应的反应釜装置，如图2所示，包括壳体33、进钠组件31、进液组件32和排气管34，其中，壳体33内形成有反应腔，用于进行钠水反应以及容纳钠水反应产生的氢氧化钠溶液，进钠组件31伸入反应腔内，用于向反应腔内的反应区域输送液态钠，进液组件32伸入反应腔内，用于向反应腔内的所述反应区域输送反应液，排气管34设置在壳体33上，与反应腔连通，用于排出钠水反应产生的气体，反应区域与排气管34之间设置有过滤网35，过滤网35用于阻止气体夹带泡沫通过，且允许气体通过。

本申请实施例提供的一种用于钠水反应的反应釜装置，通过过滤网35阻止气体夹带泡沫进入排气管34，实现防止排气管34堵塞的作用。具体地，壳体33内形成有反应腔，进钠组件31伸入反应腔内，将液态钠输送到反应区域，进液组件32伸入反应腔内，将反应液输送到反应区域，液态钠和反应液在反应区域进行反应生成氢氧化钠和气体，由于氢氧化钠溶液中会产生较多泡沫，气体排出时也会夹带大量的泡沫，因此，在反应区域和排气管34之间设置过滤网35，将泡沫进行消除，只允许气体通过排气管34。相比于现有技术的直接将钠水反应产生的气体产物排出，再通过外部的气体除沫处理和清洗装置对气体进行处理，避免了泡沫进入排气管34，能够有效防止排气管路堵塞，避免气体产物无法正常排出导致不安全事故的发生，提高了装置运行的稳定性和安全性。

上述反应区域具体为液态钠与反应液相重合的区域，例如，若进钠组件31和进液组件32相对设置，且液态钠与反应液都采用喷射的方式出液，那么反应区域为液态钠喷射出来的区域与反应液喷射出来的区域相重合的区域，以及在喷射区域未发生重合的液态钠和反应液在下落过程中发生重合的区域，具体的，反应区域与进钠组件31和进液组件32的出液端的喷射范围相关，若进钠组件31和进液组件32的出液端的喷射范围完全重合或进液组件32的喷射范围将进钠组件31的喷射范围完全覆盖，那么该重合区域即为反应区域，若进钠组件31的喷射范围将进液组件32的喷射范围完全覆盖，那么反应区域包括重合区域，以及液态钠落入反应腔内后与反应腔内的氢氧化钠溶液接触的区域，若进钠组件31的喷射范围与进液组件32的喷射范围部分重合，那么反应区域包括重合区域，液态钠与反应液下落过程中相重合的区域以及液态钠落入反应腔内后与反应腔内的氢氧化钠溶液接触的区域。

本申请实施例中钠水反应可以是连续进行的，也可以不是连续进行的，当钠水反应连续进行时，会连续生成氢氧化钠溶液，反应釜装置中的液位会上升，当反应釜装置中的液位超过一定范围时，会影响钠水反应的连续进行。

排气管34可以设置在壳体33的侧壁或顶部，若排气管34设置在侧壁，当设置位置较低时，一方面反应腔内的溶液可能会淹没排气管34，甚至沿排气管34流出，另一方面，气体产物为密度小于空气的氢气，当反应区域高于排气管34时，不利于气体产物的排出，相比较而言，将排气管34设置于壳体33的顶部，不会影响反应腔容纳溶液，同时有利于气体产物的排出。当排气管34设置于壳体33顶部，并与反应腔连通，将过滤网35设置于排气管34下侧，将气体产物中的泡沫在进入排气管34之前进行消除，该下侧可以是排气管34的进气端端部，也可以是排气管34的进气端与反应区域之间的任一位置。

进钠组件31用于将液态钠输送至反应腔内，可以直接通过管路进行输送，为了增大液态钠进入反应腔后与反应液进行反应的接触面积，参照图2，本申请实施例中进钠组件31包括进钠管311和位于进钠管端部的钠喷头312，通过进钠管31传输液态钠，通过钠喷头312将液态钠喷射出去增大与反应液进行反应的接触面积。

由于钠在常压下97.2℃时会熔化，而液态钠在传输过程中，由于环境温度低于钠的熔点，所以当液态钠温度低于该温度时，液态钠发生凝固，无法顺利输送至反应腔内，因此，参照图2，本申请实施例在反应腔内对应进钠管311的位置设有保温壳36围成的保温溶质腔，通过保温溶质腔对进钠管311中的液态钠进行保温，防止液态钠温度降低变为固态，无法正常进入反应腔中进行反应。

参照图2，保温壳36包括反应腔内进钠管311外围设置的加热壳361以及加热壳361外围设置的隔热壳362，其中，加热壳361围成加热腔，，加热腔用于容纳保温性能良好的有机溶剂，本申请中采用的有机溶剂为油，隔热壳362围成隔热腔，隔热腔内设有隔热材料，隔热材料采用玻璃纤维、石棉或岩棉等。由于油温会因内外温差有所降低，因此需要对油进行加热，本申请实施例采用将加热元件338由壳体33顶部伸入加热腔中对油进行加热，加热元件338可以为热电偶等，进一步的，有机溶剂会随着时间有所损耗，为了弥补有机溶剂的损耗，防止有机溶剂量过少，不能很好的对进钠管311中的液态钠进行保温，本申请实施例在加热腔顶部设置有机溶剂管339，有机溶剂管339由壳体33顶部伸入加热腔中，用于及时补充有机溶剂量的损耗。

进钠组件31可以由壳体33的顶部、侧壁或者底部伸入反应腔内，但是由侧壁或者底部伸入反应腔内时，当反应腔内的溶液液面过高时，会淹没进钠组件的钠喷头312，液态钠与反应液反应后产生的泡沫会堵塞钠喷头312，因此，本申请实施例中将进钠组件31由壳体33的顶部伸入反应腔内，排气管34设置在壳体33顶部异于进钠组件31以及保温壳36的位置。这样，钠喷头能够尽量远离液面，防止被液面淹没，同时，保温壳36的外壁和壳体33的内壁之间就会形成气流通道，该气流通道位于反应区域与排气管34之间，因此，将过滤网35设置在该气流通道内即可阻止气体夹带泡沫进入排气管34。

参照图3，本申请实施例中壳体33包括圆柱形筒体331，圆柱形筒体331下端连接椭圆形封头332，上端通过法兰与盖体333连接，壳体33围成的反应腔为圆柱罐形结构，盖体333上设有排气管口、进钠管口、进油管口、加热单元口和压力传感器接管口，压力传感器接管337从压力传感器接管口伸入反应腔中对反应腔中的气压进行检测，防止气压过高造成不安全事故。保温壳36和进钠组件31与盖体333连接，为了方便过滤网35的清洗与更换，如图4所示，本申请实施例将过滤网35通过固定在保温壳36外壁上的支撑架351固定在气流通道内。

本申请实施例反应腔为圆柱罐形结构，进钠组件31设置于反应腔的中心轴线上，那么，参照图4，保温壳36与壳体33的圆柱形筒体331内壁之间的气流通道的截面为环形结构，因此，为了阻止气体夹带泡沫进入排气管，本申请实施例中将过滤网35设置为与气流通道相同的环形结构，过滤网35可以设置一层或者一层以上。

由于液态钠和反应液反应会生成氢氧化钠溶液，连续的钠水反应会使得反应腔内的氢氧化钠溶液液位升高，甚至淹没钠喷头312和排气管34，因此，为了控制反应腔内的液位，确保钠水反应的连续进行，本申请实施例中在壳体33的圆柱形筒体331上设有与反应腔连通的溢流管334，当反应腔内的氢氧化钠溶液液位升高至溢流管334时，氢氧化钠溶液会从溢流管334排出，确保反应腔内的液位始终保持在一定范围内，确保钠水反应的连续进行。

为了减小过滤网35的消沫压力，使得过滤网35只需要消除进入排气管34的泡沫，本申请实施例将溢流管334设置在低于过滤网35的位置，氢氧化钠溶液从溢流管334排出时，不会经过过滤网35，因此，过滤网35不需要对氢氧化钠溶液中夹带的泡沫进行消除，减小了过滤网35的消沫压力。

过滤网35可以由塑料材料或金属材料制成，本申请实施例过滤网35由金属材料制成，当气体通过金属材料制成的过滤网35时，水蒸气和泡沫凝结在过滤网35上，减少了从排气管排放的气体中的水分和泡沫，防止排气管路堵塞。

进液组件32用于将反应液输送至反应腔内，可以直接通过管路进行输送，为了增大反应液进入反应腔后与液态钠进行反应的接触面积，参照图2，本申请实施例中进液组件32包括进液管321和位于进液管321端部的进液喷头322，将进液管321由壳体33的圆柱形筒体331侧壁伸入反应腔中，通过进液管321传输反应液，通过进液喷头322将反应液喷射出去增大与液态钠进行反应的接触面积，进液喷头322和钠喷头312的位置可以相向设置，也可以同向设置，为了使得液态钠和反应液充分接触和反应，本申请实施例将进液喷头322和钠喷头312相向设置，且出液方向沿竖直方向设置。

为了使得液态钠和反应液充分反应，防止钠水反应生成的氢氧化钠溶液液位淹没钠喷头312，本申请实施例将溢流管设置于钠喷头312下方。

由于液态钠和反应液反应会生成氢氧化钠溶液，持续的钠水反应会使得反应腔内的氢氧化钠溶液液位升高，溢流管334可以将反应腔内的溶液控制在一定的液位，但是当反应结束后，反应腔内的溶液无法排出，因此，本申请实施例在壳体33的椭圆形封头332上设置有与反应腔连通的排液管335，通过排液管335将反应腔中的溶液排出。同时，由于钠水反应的产物为氢氧化钠溶液，而氢氧化钠溶液可以作为钠水反应的反应液，因此，可以将排液管335与进液组件32进行连通，使得氢氧化钠溶液重复循环使用。

由于钠水反应会产生热量和氢气，而持续的钠水反应会使得反应腔中的温度和气压升高，因此，需要对反应腔中的温度和气压进行监控，以便当气压和温度超过阈值时及时进行调控以降低温度和气压，因此，本申请实施例在壳体33的圆柱形筒体331上设置有伸入反应腔的温度传感器336和在壳体33的盖体333上设置有伸入反应腔的压力传感器接管337，通过温度传感器336和压力传感器接管337实时监测反应腔中的温度和压力，方便根据实时压力和温度调节反应的参数，保证钠水反应稳定安全的进行。

如图2所示，本申请实施例中一种用于钠水反应的反应釜装置通过支腿进行支撑。

需要说明的是，本申请实施例提供的一种钠水反应系统，包括进钠装置1、进液装置2和上述任一实施例中的用于钠水反应的反应釜装置，进钠装置1与用于钠水反应的反应釜装置3的进钠组件31连通，进液装置2与用于钠水反应的反应釜装置3的进液组件32连通，当反应腔内的温度过高时，进液装置2将输送给进液组件32的反应液进行冷却，当反应腔内的氢氧化钠溶液浓度过高时，进液装置2将输送给进液组件32的反应液进行稀释或者通入水作为反应液。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。