Козлов Ф.А.1, Коновалов М.А.2, Сорокин А.П.1
Результаты исследований показывают, что очистка натрия от кислорода с использованием горячих ловушек, расположенных в баке реактора на быстрых нейтронах, при номинальных параметрах установки при температуре теплоносителя, омывающего геттер, 550°С, позволяет обеспечить требуемую чистоту теплоносителя. Однако, производительность горячей ловушки в стояночных режимах, когда температура теплоносителя, омывающего геттер, равна 250–300°С, снижается на четыре порядка. Предложены и проанализированы возможные режимы эксплуатации горячей ловушки в стояночных режимах и режимах выхода на номинальные параметры. Основное внимание уделено режимам очистки теплоносителя при освоении мощности после окончания пусконаладочных работ и после аварийного загрязнения теплоносителя, когда исходная концентрация кислорода в нём достигает 25 млн–1. Показано, что эффективность систем очистки может быть повышена при использовании горячих ловушек с геттером как в виде фольги, так и в гранулированном виде. Обоснована возможность реализации режима «скоростной очистки», при котором производится очистка теплоносителя с одновременным переходом из стояночного режима на номинальные параметры. Возможна оптимизация характеристик системы очистки, работающей в этих режимах.
1. Рачков В.И., Поплавский В.М., Цибуля А.М. Багдасаров Ю.Е., Васильев Б.А., Каманин Ю.Л., Осипов С.Л., Кузавков Н.Г., Ершов В.Н., Аширметов М.Р. Концепция перспективного энергоблока с
быстрым натриевым реактором БН-1200. Атомная энергия, 2010, Т. 108, Вып. 4, С. 201-206.
2. Поплавский В.М., Цибуля А.М., Камаев А.А., Багдасаров Ю.Е., Кривицкий И.Ю., Матвеев В.И.,
Васильев Б.А., Будыльский А.Д., Каманин Ю.Л., Кузавков Н.Г., Тимофеев А.В., Шкарин В.И.,
Сукнев К.Л., Ершов В.Н., Попов С.В., Знаменский Н.Г., Денисов В.В., Карсонов В.Л. Перспективный натриевый быстрый реактор БН-1800, удовлетворяющий требованиям ядерной энергетики XXI века. Атомная энергия, 2004, Т. 96, Вып. 5, С. 335-342.
3. Рачков В.И., Калякин С.Г., Козлов Ф.А., Кухарчук О.Ф., Орлов Ю.И., Сорокин А.П. От первой
АЭС до ЯЭУ поколения IV (к 60-летию Первой в мире АЭС). Теплоэнергетика, 2014, №5, С. 11-19.
4. Сараев О.М. Ошканов Н.Н., Зродников А.В., Поплавский В.М., Ашурко Ю.М., Баканов М.В.,
Васильев Б.А., Каманин Ю.Л., Ершов В.Н., Святкин М.Н., Корольков А.С., Крашенинников Ю.М. Опыт эксплуатации перспективы дальнейшего развития быстных реакторов с натриевым охлаждением. Атомная энергия, 2010, Т. 108, Вып. 4, C. 240-247.
5. Поплавский В.М., Забудько А.Н., Петров Э.Е. и др. Физические характеристики и проблемы создания натриевого быстрого реактора как источника высокопотенциальной тепловой энергии для производства водорода и других высокотемпературных технологий. Атомная энергия, 2009, Т. 106, Вып. 3, С. 129-134.
6. Сорокин А.П., Калякин С.Г., Козлов Ф.А. и др. Высокотемпературная ядерная энерготехнология на основе быстрых реакторов с натриевым теплоносителем для производства водорода. Атомная энергия, 2014, Т. 116, Вып. 4, С. 194-203.
7. Пупко В.Я. История работ по летательным аппаратам на ядерной энергии для космических и авиационных установок в ГНЦ РФ–ФЭИ. Обнинск, ГНЦ РФ–ФЭИ, 2002. 72 с.
8. Паповянц А.К., Асхадуллин Р.Ш., Ягодкин И.В. и др. Стендовые испытания новых сорбционно-фильтрующих и геттерных материалов для очистки натриевого теплоносителя. Труды научно-технической конференции «Теплофизика-2013». Обнинск, 2014, С. 421-428.
9. Козлов Ф.А., Алексеев В.В., Ковалев Ю.П. и др. Исследования в обоснование системы очистки
натрия для быстрых реакторов. Атомная энергия, 2012, Т. 112, Вып. 1, С. 18-24.
10. Hinze R.B. Control of oxygen concentration in a large sodium system. USAEC Report NAA-SR-3638,
Atomics International. Canoga Park, 1959. 46 p.
11. Allen J. Coolant Clean-up in DFR. Nuclear Engineering, 1962, vol. 7, no.76, pp. 352-355.
12. Matthews R.R., Hutchinson W.G., Richards P.K., at al. Dounreay Fast Reactor. The Engineer, 1960, vol. 210, no.5474, pp. 1046-105.
13. Козлов Ф.А., Кузнецов Э.К. Очистка натрия от кислорода с помощью горячих ловушек. М.: Атомиздат, 1967. С. 340.
14. Pemsler J.P. Diffusion of Oxygen in Zirconium and Its Relation to Oxidation and Corrosion. Journal of Electrochemical Society, 1958, vol. 105, no.6, pp. 315-322.
15. Mackay T.L. Oxidation of Zirconium and Zirconium Alloys in Liquid Sodium. Journal of Electrochemical Society, 1963, vol. 110, no.9, pp. 960-964.
16. Smith T. Mechanism of the Oxidation of Zirconium in Oxygen and Liquid Sodium. Journal of
Electrochemical Society, 1965, vol. 112, no.1, pp. 39-46.
17. Latge C., Sellier S. Oxidation of zirconium-titanium alloys in liquid sodium: validation of a hot trap, determination of the kinetics. Liquid Metal Systems, 1995, pp. 225-231.
18. Козлов Ф.А., Алексеев В.В., Сорокин А.П. и др. Системы очистки натриевого теплоносителя
АЭС с реактором БН-1200. Теплоэнергетика, 2013, №5, С. 9-20.
19. Воронин И.А., Паповянц А.К., Скоморохова С.Н., Поплавский Д.А., Результаты испытаний гранулированного высокотемпературного геттерного материала для очистки натрия от растворенного кислорода. Труды научно-технической конференции «Теплофизика-2014». Обнинск, 2015.
20. Краев Н.Д., Зотов В.В., Старков О.В. Влияние скорости потока и содержания кислорода в натрии
на коррозию сталей. Kernenergie, 1978, vol. 21, no. 8.
21. ОСТ 95 10582-2003. Натрий реакторной чистоты для реакторов БН. Технические требования и
методы контроля примесей. Обнинск, ГНЦ РФ–ФЭИ, 2003. 75 с.
