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
Цели и задачи исследований заключались в изучении степени износа конструкционных материалов при их первоначальном контакте с расплавом имитаторов кориума; физико-химических свойств гарнисажного слоя, формирующегося на границе раздела высокотемпературного расплава с «холодной» стенкой. Эксперименты проводились с использование расплава продуктов термитной реакции Fe2O3+2Al → Al2O3+2Fe со стехиометрическим составом исходных компонентов. В качестве исследуемого конструкционного материала использовались образцы из стали 12Х18Н10Т. Методология экспериментов строилась с учётом возможности экспериментального моделирования всей совокупности процессов, которые контролируют поведение кориума и его воздействие на конструкционные материалы, включая термическое взаимодействие с натрием. В экспериментах паровая фаза натрия, образующаяся при термическом взаимодействии кориума с натрием, моделировалась азотом, содержащимся в составе термитных зарядов и в газовой полости экспериментальных участков. В результате проведенных исследований установлено: тепловое расширение азота по своим эффектам соответствует характеристикам активной фазы термического взаимодействия кориума с натрием; формирование волны давления расширяющегося газа приводит к выбросу расплава за пределы экспериментального участка. Осевое перемещение расплава вызывает ударные нагрузки на окружающие конструкции, оцениваемые величиной ~5·105 Па; расплав имитатора кориума претерпевает расслоение на металлическую и керамическую фазы, пространственно разделённые в соответствии с их плотностью, что подтверждается измерениями химического состава фаз и их плотностью; гарнисажный слой на поверхности раздела расплава с первоначально холодной стенкой формируется на стадии, следующей за его расслоением при этом химический состав пристеночного слоя по основным компонентам соответствует элементному составу фаз с некоторым превышением содержания хрома и никеля; износ материалов, включая стенки реакционной камеры, и деформация образцов были зарегистрированы только для категорий, подвергаемых ударному воздействию расплава. Полученная информация может быть использована при составлении сценариев развития процессов во внутриреакторных ловушках кориума в условиях тяжелых аварий с плавлением активной зоны.
Ключевые слова
кориум, имитаторы кориума, термитные реакции, конструкционные материалы, гарнисажный слой, термическое взаимодействие, динамические нагрузки, фазовое расслоение, внутриреакторная ловушка кориума
УДК 621.039.5
Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2018, выпуск 5, 5:13