ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы


Расширенное продолжение серии: Ядерные константы c 1971 года

РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИМЕСЕЙ ЖЕЛЕЗА И КИСЛОРОДА В ТЯЖЕЛЫХ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯХ

Авторы

Осипов А.А., Иванов К.Д., Ниязов С.-А.С.

Организация

Акционерное общество «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия

Осипов А.А. – научный сотрудник, Акционерное общество «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского».
Иванов К.Д. – ведущий научный сотрудник, доктор технических наук, Акционерное общество «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского».
Ниязов С.-А.С. – научный сотрудник, Акционерное общество «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского».

Аннотация

Данная работа касается проблемы термодинамического моделирования взаимодействия примесей железа и кислорода в тяжелых жидкометаллических теплоносителях (ТЖМТ). Разработана термодинамическая модель взаимодействия примесей железа и кислорода в тяжелых жидкометаллических теплоносителях на основе свинца, которая учитывает образование в ТЖМТ твердофазных оксидных соединений нестехиометрического состава и позволяет выполнять численные расчеты результатов этого взаимодействия для различных соотношений содержания данных компонентов. В рамках данной модели, предложен способ определения изобарно-изотермического потенциала образования нестехиометрических оксидов железа и получены численные значения констант для расчета этого потенциала как функции температуры и состава оксидов. Приведена общая система уравнений с учетом сделанных допущений, который позволяет в зависимости от исходных условий выполнять расчеты концентраций и активностей железа и кислорода в жидкометаллических расплавах на основе свинца как функции температурных условий и исходного содержания в расплаве указанных примесей в предположении достижения равновесных условий. На основе разработанной модели выполнены численные оценки равновесных значений термодинамической активности (ТДА) кислорода и их температурных зависимостей как функции температуры и содержания примеси железа в теплоносителе. Выполненные расчеты сопоставлены с экспериментальными данными стендовых экспериментов по введению в поток теплоносителя примеси железа. В целом продемонстрировано достаточно хорошее качественное совпадение результатов.

Ключевые слова
термодинамическая активность кислорода, тяжелый жидкометаллический теплоноситель, примеси кислорода и железа, нестехиометрические оксиды, изобарно-изотермический потенциал, химические реакции, термодинамическая модель, стехиометрический магнетит, свинец, твердофазное оксидное соединение

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 621.039.534

Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2018, выпуск 4, 4:22