Последнее обстоятельство послужило причиной того, что в судовых реакторах и реакторах СВБР в качестве теплоносителя применяется свинцово-висмутовая эвтектика с Tпл=400 К. Однако высокий уровень активности этого сплава по полонию-210 (в ~ 20 тысяч раз выше, чем при использовании свинца), высокая стоимость висмута (в ~ 10 раз выше, чем стоимость свинца), ограниченные ресурсы и объемы производства висмута (по состоянию на 1999 г. учтенные мировые запасы висмута составляли 110 тыс. т, производство висмута – 3600 т/год [3]) не позволяют использовать свинцово-висмутовую эвтектику в качестве теплоносителя для действительно крупномасштабной ядерной энергетики. Вместе с тем, свинцово-висмутовый теплоноситель представляется перспективным для экспериментального быстрого реактора, а также для реакторов малой энергетики.
Справедливости ради следует отметить, что последний недостаток свинца, а именно высокая температура плавления, в определенных условиях может обернуться преимуществом. Например, при аварии с разгерметизацией первого контура жидкий теплоноситель при растекании застывает, достигнув температуры Tпл=600 К. Иными словами, происходит «самозалечивание» течи первого контура.
Что касается взаимодействия свинца и ферритно-магнитных конструкционных сталей, то стендовые коррозионные испытания и термодинамические расчеты показали совместимость этих сталей с жидким свинцом при создании оксидных защитных покрытий. Определено, при какой концентрации растворенного в свинце кислорода происходит формирование и сохранение оксидных покрытий. В других экспериментах показано, что контактный подслой из жидкого чистого свинца (С000), отделяющий уран-плутониевое нитридное топливо от стальной оболочки твэла, позволяет сохранять целостность твэла при температурах 920 и 1076 К в течение 500 часов. Взаимодействие топлива с оболочкой не выявлено и при кратковременных (10-50 часов) нагревах до 1470 К.
Прямые лабораторные эксперименты в контакте с воздухом при T=1170–1470 К доказали, что процессов воспламенения, вспышек и горения свинца не происходит даже в присутствии мощного искрового разряда [2].
Для очистки свинцового теплоносителя и поддержания концентрации растворенного кислорода в пределах узкого «оптимального» коридора значений используют водородное восстановление оксидов компонентов расплава, регулирование с помощью двух- или трехкомпонентных газовых смесей, механические фильтры с металлическими или углеродными волокнами, либо с зернистыми или металлокерамическими насадками.
Свойства свинцового теплоносителя позволяют существенно упростить конструкцию реактора, перейти на двухконтурную систему охлаждения, пассивный отвод остаточного тепа за счет естественной циркуляции воздуха. Становится возможной чисто бассейновая конструкция с размещением реактора в теплоизолированной бетонной шахте [1].
1.5. Органические теплоносители
Смеси некоторых органических жидкостей (такие как, например, дитомел-метан, гидростабилизированный газойль, НВ-40, Сантовак ОМ и т.д.) привлекают своей низкой активацией (наведенная активность ДТМ на три порядка ниже водного и на пять – натриевого теплоносителя), коррозионной пассивностью по отношению к конструкционным материалам (возможность использования алюминиевых оболочек твэлов) и низким давлением паров насыщения (упрощение конструкции, возможность использования распространённых материалов) [1].
Основные недостатки органических теплоносителей:
– худшие (по сравнению с водой) теплофизические свойства (более низкие теплоемкость и теплопроводность, более высокая вязкость);
– радиационно-термическое разложение на поверхности твэлов;
– возможность возникновения взрыво- и пожароопасной ситуации при разгерметизации первого контура.
Скорость разложения всех органических теплоносителей уменьшается с увеличением концентрации высококипящих продуктов разложения. Поэтому для снижения скорости разложения теплоносителя следует поддерживать концентрацию высококипящих продуктов разложения на уровне, возможно, максимальном по условиям эксплуатации.
Органический теплоноситель очищают от механических примесей и соединений хлора на стадии приготовления и подпитки с помощью стеклошпулечных фильтров и дехлоратора с палладиевой насадкой. Кроме того, производится дегазация с целью ограничения содержания радиолитических газов и летучих соединений.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.