Мартынов П.Н., Асхадуллин Р.Ш., Паповянц А.К., Воронин И.А., Ягодкин И.В., Мельников В.П.
Свинец и эвтектический сплав свинец-висмут, как теплоносители перспективных ядерных энергетических установок представляют собой низкоконцентрированные высокодисперсные суспензии, содержащие во взвешенном состоянии разнообразные твердые частицы (оксиды свинца, висмута, железа, хрома, марганца, продукты пиролиза масла и др.). Свойства и поведение этих примесей оказывают влияние на теплообмен и гидродинамику теплоносителя в различных элементах контура, вплоть до критических ситуаций, связанных со шлаковыми блокадами и сепарацией взвеси на теплообменную поверхность.
Для предотвращения подобных ситуаций предложено использовать комплексную очистку теплоносителя и контура, применяя помимо водородной регенерации (удаление «восстанавливаемых» примесей), фильтрование – для удаления «невосстанавливаемых» примесей.
Показано, что решающий вклад при шлакообразовании вносят частицы взвесей микронного и субмикронного размеров. Для улавливания подобных примесей наиболее подходящими являются фильтроматериалы объемного типа.
В связи с этим проведен анализ и испытания фильтроматериалов широкого спектра – стекло- и углеткани, базальтовые ткани, иглопробивное полотно из металловолокон, гранулы из оксида алюминия Al2O3, Ti и др. По комплексу параметров включающие адгезионные свойства, эффективность улавливания примесей, гидравлическое сопротивление, термостойкость, химическая стойкость наилучшие показатели оказались у многослойной кремнеземной текстурированной стеклоткани МКТТ-2,2А (толщина 4-5 мм, диаметр волокон ~ 6 мкм), а также у иглопробивного полотна из металловолокон (толщина 2-6 мм, диаметр волокон 40 мкм). На основе выбранных фильтроматериалов разработаны макетные образцы фильтров для перспективных ЯЭУ.
1. Martynov P.N., Orlov Yu.I., Efanov A.D., Troyаnov V.M., Rusanov A.E., Lavrova O.V., Papovyants A.K. Technology of lead-bismuth coolants for Nuclear Reactors. Removal of solid impurities from coolant by filtering, Obninsk, Russia, 2001.
2. Мартынов П.Н., Орлов Ю.И., Ягодкин И.В., Паповянц А.К., Мельников В.П. Исследование фильтрации тяжелых теплоносителей свинца и свинец-висмута // Сб. Международной конференции «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях», Россия, г. Обнинск, 2003.
3. Papovyants A.K., Orlov Yu.I., Martynov P.N., Boltoev Yu.D. Hydrodynamics of heavy liquid metal coolant processes and filtering apparatus. The 11th International Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-11), France, October 2-6, 2005.
4. Feuerstein H., Oschinski J. and Horn S. Behavior of Po-210 in molten Pb-17Li// Journal of Nuclear Materials. -1992, 191-194, North-Holland.
5. Tupper R.B., Minuskin В., Peters F.E., Kardos Z.L. Polonium Hazards associated with Lead-Bismuth used as a Reactor Coolant/ International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles Current Status and Innovations Leading to Promising Plants (October 28 – November 1,1991. Kyoto, Japan). - Proceeding. – V. IV.
6. Ermolaev N., Bugreev M., Yefimov E., el al., Methods of removal and containment of raioactive polonium from lead-bismuth coolant, Proc. Heavy Liquid Metal Coolants in Nuclear Technology (HLMC-98), Obninsk, Oct. 5-9, 1998, Vol. 1, 194-200, 1998.
7. Abakumov А.S., Ershova Z.V., Vapor tension of polonium and lead polonide, Radiokhimiya, 16(3), 397-401, 1974.
8. Toru Obara, Takeru Koga, Terumitsu Miura, Hiroshi Sekimoto. Polonium evaporation and adhesion experiments for the development of polonium filter in lead-bismuth cooled reactors. Progress in Nuclear Energy, vol. 50, no. 2, p. 556-559, 2008.
9. Jacopo Buongiorno, Eric P. Loewen, Kenneth Czerwinski, Christopher Larson. Studies of Polonium Removal from Molten Lead-Bismuth for Lead-Alloy-Cooled Reactor Applications Nuclear Technology. Volume 147, Pages 406-417, Sept. 2004.
10. Buongiorno J. and а. Nucl. Studies of polonium removal from molten lead-bismuth for lead-alloy cooled reactor applications. Technol., 147, 406-417, 2004.
11. Herold С., Winkler R., Langecker K. Kernenergie 15, 5 (1972) 152.
12. Паповянц А.К., Мартынов П.Н., Орлов Ю.И., Болтоев Ю.Д. Анализ механизмов образования отложений в фильроматериале и создание фильтров для очистки эвтектического сплава свинец-висмут от примесей. Сообщение С.20 на международной конференции «Тяжелые жидкометаллические теплоносители в ядерных технологиях», (ТЖМТ-98).
