Питык А.В., Сахипгареев А.Р., Шлепкин А.С., Морозов А.В.
В данной статье представлены результаты экспериментальных исследований теплофизических свойств (плотность и кинематическая вязкость) водных растворов борной кислоты в диапазоне концентраций 2,5–400 г/кг Н2О в интервале температур 289–403 К. Сформулирована проблема накопления и кристаллизации борной кислоты при авариях с разрывом главного циркуляционного трубопровода и работой пассивных систем безопасности (гидроемкости первой, второй и третьей ступеней, а также система пассивного отвода тепла). Представлен обзор имеющихся литературных данных о теплофизических свойствах растворов борной кислоты (плотность, вязкость, теплопроводность). Установлено, что имеющиеся сведения носят весьма общий характер и не охватывают весь диапазон параметров (температура, давление, концентрация кислоты), характерных для возможной аварийной ситуации на АЭС с ВВЭР. Описаны методики проведения экспериментальных исследований. Представлены два этапа экспериментальных исследований плотности водных растворов борной кислоты: измерения при атмосферном давлении и при параметрах, характерных для аварийных режимов АЭС с ВВЭР. Представлено описание экспериментальной установки, использованной для измерения плотности высококонцентрированных растворов борной кислоты. Доказана работоспособность данной установки путем сравнения соответствующих результатов, полученных пикнометрическим методом и с помощью установки. Получены экспериментальные значения кинематической вязкости водных растворов борной кислоты методом капиллярной вискозиметрии в диапазоне концентраций 2,5–200 г/кг Н2О в интервале температур 289–363 К. Получены аппроксимирующие зависимости для экспериментальных значений плотности и кинематической вязкости водных растворов борной кислоты.
1. Баранов В.Ю. Изотопы. Свойства, получение, применение. М.: Физматлит, 2005. 600 с.
2. Калякин С.Г., Ремизов О.В., Морозов А.В., Юрьев Ю.С., Климанова Ю.В. Обоснование проектных функций системы пассивного залива ГЕ-2 усовершенствованного проекта АЭС с реактором ВВЭР. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2003, №2, с. 94–101.
3. Ремизов О.В., Морозов А.В, Цыганок А.А. Экспериментальное исследование неравновесных теплогидравлических процессов в системе пассивного залива активной зоны реактора ВВЭР. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2009, №4, c. 115–123.
4. Морозов А.В., Ремизов О.В. Экспериментальное обоснование проектных функций дополнительной системы пассивного залива активной зоны реактора ВВЭР. Теплоэнергетика, 2012, № 5, с. 22–27.
5. Беркович В.М., Таранов Г.С., Калякин С.Г., Ремизов О.В., Морозов А.В. Разработка и обоснование технологии удаления неконденсирующихся газов для обеспечения работоспособности системы пассивного отвода тепла. Атомная энергия, 2006, том 100, вып. 1, с. 13–19.
6. Лукьянов А.А., Зайцев А.А., Морозов А.В., Попова Т.В., Ремизов О.В., Цыганок А.А., Калякин Д.С. Расчетно-экспериментальное исследование влияния неконденсирующихся газов на работу модели парогенератора ВВЭР в конденсационном режиме при запроектной аварии. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2010, № 4, с. 172–182.
7. Morozov A.V., Remizov O.V., Tsyganok A.A. Non-condensable gases effect on steam condensation heat transfer in horizontal tube bundle. Transactions of the American Nuclear Society 2010 ANS Annual Meeting and Embedded Topical Meetings. San Diego, CA, USA, 2010. pp. 676–677.
8. Berkovich V.M., Peresadko V.G., Taranov G.S., Remizov O.V., Morozov A.V., Tsyganok A.A., Kalyakin D.S. Experimental study on Novovoronezh NPP-2 steam generator model condensation power in the event of the beyond design basis accident. Proc. Int. Congress on Advances in Nuclear Power Plants 2010, ICAPP 2010. San Diego, CA, 2010. pp. 186–192.
9. Калякин С.Г., Сорокин А.П., Пивоваров В.А., Пометько Р.С., Селиванов Ю.Ф., Морозов А.В., Ремизов О.В. Экспериментальные исследования теплофизических процессов в обоснование безопасности ВВЭР нового поколения. Атомная энергия, 2014, том 116, вып. 4, с. 241–246.
10. Морозов А.В., Сорокин А.П., Рагулин С.В., Питык А.В., Сахипгареев А.Р., Сошкина А.С., Шлепкин А.С. Влияние процессов массопереноса борной кислоты на ее накопление в активной зоне при аварийных режимах АЭС с ВВЭР. Теплоэнергетика, 2017, № 7, с. 1–6.
11. Морозов А.В., Питык А.В., Рагулин С.В., Сахипгареев А.Р., Сошкина А.С., Шлепкин А.С. Оценка влияния капельного уноса борной кислоты на ее накопление в реакторе ВВЭР в случае аварии. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2017, № 4, с. 72–82.
12. Азизов Н.Д., Ахундов Т.С. Термические свойства водных растворов борной кислоты при
298–573 K. Теплофизика высоких температур, 1996, том 34, вып. 5, с. 798–802.
13. Summary of Tests to Determine the Physical Properties of Buffered and Unbuffered Boric Acid Solutions. WCAP-17021-NP, Rev. 1 March 2009.
14. Аванесян А.С., Ахундов Т.С. Экспериментальное исследование коэффициента динамической вязкости водных растворов борной кислоты. Ереван, АН АрмССР, 1980.
15. Гусейнов Г.Г., Гусейнов Э.Г. Исследование теплопроводности водных растворов электролитов и пористых материалов, насыщенных флюидом. Baki. Fizika. Elm., 2007, том 13, № 1–2, с. 13–25.
16. Yassin A.Hassan, Serdar Osturk, Saya Lee. Rheological characterization of buffered boric acid aqueous solutions in light water reactors. Progress in Nuclear Engineering, 2015, vol. 85, рp. 239–253.
17. Tuunanen J., Tuomisto J., Raussi P. Experimental and analytical studies of boric acid concentrations in a VVER-440 reactor during the long-term cooling period of loss-of coolant accidents. Nuclear Engineering and Design, 1992, vol. 148, pp. 217–231.
