Авторы
Загорулько Ю.И., Ганичев Н.С.
Организация
Акционерное общество «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Загорулько Ю.И. – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (484) 399-80-84; e-mail:
Ганичев Н.С. – начальник лаборатории.
Аннотация
Результаты исследований энергетических эффектов термического взаимодействия расплавов имитаторов кориума с натрием свидетельствуют о достаточно высоких выходах энергии в виде механической работы расширения паровой фазы натрия и перемещения самого натрия. Оцениваемые экспериментально значения длительности активной фазы термического взаимодействия составляет 5–10 мс, что соответствует временным характеристикам крупномасштабных взаимодействий. Одним из наиболее правдоподобных механизмов, объясняющих наблюдаемые явления, может рассматриваться термическое взаимодействие натрия с металлической фазой железа, формируемой в результате расслоения исходного расплава имитаторов кориума на металлическую и керамическую фазы, что подтверждается экспериментально. Температура расплава железа в этих условиях существенно превышает температуру его плавления. Температурные условия на границе раздела металлической фазы с натрием удовлетворяют требованиям спонтанного испарения натрия, так как контактная температура превышает температуру спонтанной нуклеации в системе «Fe-Na». В сценариях тяжелых аварий, например, типа ULOF расплав железа соответствует расплаву стали. Можно предполагать, что фазовое расслоение будет иметь место в системе «UO2 – расплав стали». При этом указанные выше механизм термического взаимодействия может быть реализован, по крайне мере, для той части дисперсной металлической фазы, для которой обеспечены условия хорошего смачивания при первоначальном контакте с натрием. Учет вклада энергетического выхода термического взаимодействия в развитие тяжелых аварий на реакторах БН необходим как на их начальной стадии, так и на более поздних стадиях, при анализах процессов, происходящих в ловушках кориума, где термическое взаимодействие может происходить между натрием и расплавом стали. В статье рассматривается гипотетический механизм реализации крупномасштабного термического взаимодействия исходя из анализа фазовых превращений в системе «Al2O3+Fe».
Ключевые слова
натрий, кориум, имитаторы, расплавы, тяжелые аварии, термическое взаимодействие, энергетический эффект, гомогенная нуклеация, контактная температура, фазовое расслоение
УДК 621.039.5
Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2018, выпуск 5, 5:12