DOI: 10.55176/2414-1038-2021-2-268-280
Авторы
Шлепкин А.С., Морозов А.В, Сахипгареев А.Р., Калякин Д.С.
Организация
АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Шлепкин А.С. – младший научный сотрудник. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: +7 (484) 399-81-19; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Морозов А.В. – ведущий научный сотрудник, доктор технических наук.
Сахипгареев А.Р. – младший научный сотрудник.
Калякин Д.С. – заместитель начальника лаборатори, кандидат технических наук.
Аннотация
В работе представлены результаты экспериментальных исследований теплофизических (плотность, вязкость) и физико-химических (степень кислотности – pH) свойств водных растворов борной кислоты. Представлен обзор имеющихся литературных данных о влиянии свойств растворов борной кислоты на теплоотвод от активной зоны реактора. 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 реакторной установкой ВВЭР. Описаны методики и установки для проведения экспериментальных исследований. Представлены результаты экспериментальных исследований. Определена плотность водных растворов борной кислоты с концентрацией
2,5–450 г/кг Н2О при температуре 25–130 °C. Так же получена зависимость исследуемой характеристики от температуры и концентрации. Получены результаты экспериментального исследования кинематической вязкости водных растворов борной кислоты с концентрацией 2,5–200 г/кг Н2О при температуре 25–90 °C. Полная погрешность измерений вязкости водных растворов борной кислоты не превысила 2 %. Определены значения pH водных растворов борной кислоты в диапазоне температур 25–50 и концентраций 2,5–450 г/кг Н2О. Получена зависимость для расчета константы кислотности борной кислоты. Экспериментальные данные по теплофизическим и физико-химическим свойствам водных растворов борной кислоты могут быть использованы для уточнения результатов расчетов аварийных процессов теплоотвода в реакторной установке, проводимых как с использованием одномерных расчетных программ, так и трёхмерных CFD-кодов.
Ключевые слова
ВВЭР, пассивные системы безопасности, активная зона, борная кислота, кристаллизация, вязкость, плотность, степень кислотности
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- 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, т. 100, вып. 1, с. 13.
- Морозов А.В., Ремизов О.В., Цыганок А.А. Экспериментальное исследование неравновесных теплогидравлических процессов в системе пассивного залива активной зоны реактора ВВЭР. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2009, № 4, с. 115.
- 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, vol. 102, p. 676.
- Morozov A.V., Pityk A.V., Ragulin S.V., Sahipgareev A.R., Shlepkin A.S. The effect of mass transfer processes on accumulation and crystallization of boric acid in VVER core in case of accident. Proc. Int. Congress on Advances in Nuclear Power Plants, ICAPP 2017. Fukui and Kyoto, Japan, 2017.
- Бейтс Р. Определение pH. Теория и практика. Л.: Изд. «Химия», 1972. 400 с.
- Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия, 1981. 630 с.
- Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. М.: Мир, 1969.
- Гаврилов А.В., Крицкий В.Г., Родионов Ю.А., Березина И.Г. Поведение борной кислоты в 1-м контуре ВВЭР и ее влияние на массоперенос в активной зоне. Труды Восьмой международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР». Подольск, 2013. Доступно на: http://www.gidropress.podolsk.ru/files/proceedings/mntk2013/documents/mntk2013-088.pdf (дата обращения 11.05.2021).
- Азизов Н.Д., Ахундов Т.С. Термические свойства водных растворов борной кислоты при
298–573 К. Теплофизика высоких температур, 1996, том 34, вып. 5, с. 798.
- Summary of Tests to Determine the Physical Properties of Buffered and Unbuffered Boric Acid Solutions. WCAP-17021-NP, Rev. 1, March 2009.
- Аванесян А.С., Ахундов Т.С. Экспериментальное исследование коэффициента динамической вязкости водных растворов борной кислоты. Препринт АН АрмССР. Ереван, 1980.
- Гусейнов Г.Г., Гусейнов Э.Г. Исследование теплопроводности водных растворов электролитов и пористых материалов, насыщенных флюидом. Baki. Fizika. Elm., 2007, т. 13, № 1–2, с. 13–25.
- 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, р. 239.
- 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, issue 2–3, pp. 217–231.
- Симанова С.А. Новый справочник химика и технолога. Химическое равновесие. Свойства растворов. СПб.: АНО НПО «Профессионал», 2004. 998 с.
- Глинка Н.Л. Общая химия. Л.: Химия, 1985. 702 с.
- 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, c. 33.
- Manov G.G., DeLollis N.J., Lindvall P.W., Acree S.F. Effect of sodium chloride on the apparent ionization constant of boric acid and the pH values of borate solutions. Journal of Research of the National Bureau of Standards, 1946, vol. 36, p. 543.
УДК 621.039.524:536.24
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2021, выпуск 2, 2:18
