DOI: 10.55176/2414-1038-2021-3-191-205
Авторы
Кошелев М.М., Ульянов В.В., Харчук С.Е.
Организация
АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Кошелев М.М. – младший научный сотрудник. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (484) 399-82-65; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Ульянов В.В. – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук.
Харчук С.Е. – научный сотрудник.
Аннотация
Результаты расчетных и экспериментальных исследований свойств свинцового и свинец-висмутового теплоносителей и механизма физико-химических процессов, протекающих в контурах их циркуляции, объясняют причины образования шлаковых отложений на основе оксида свинца. В первую очередь, это неконтролируемое взаимодействие свинцового и свинцово-висмутового теплоносителей с газообразным кислородом, являющимся наряду с азотом одним из основных компонентов воздуха. Основой шлаковых отложений являются оксиды свинца, но в них содержится также значительное количество неокисленного свинца (и висмута в случае использования свинец-висмутового теплоносителя), связанного каркасом из оксида свинца в единую структуру, а также незначительное количество компонентов конструкционных материалов (железо, хром, никель). Образование шлаков в циркуляционном контуре со свинецсодержащим теплоносителем негативно сказывается на его работе: заужаются проходные сечения; блокируются теплопередающие поверхности; нарушается нормальная работа трубопроводной арматуры. Для минимизации шлаконакопления следует ограничивать контакт теплоносителя с кислородом воздуха, избегать слива теплоносителя из циркуляционного контура, контролировать нахождение циркуляционного контура в разгерметизированном состоянии как в ходе исследований, так и в нерабочие периоды, при разогреве и заполнении контуров теплоносителем создавать и поддерживать вакуум. Наилучшим способом предотвращения шлаконакопления является периодическая водородная очистка контура газовыми смесями «водород – водяной пар – инертный газ». Наибольшая эффективность очистки достигается при вводе газовых смесей непосредственного в поток теплоносителя при помощи устройств ввода газа. В качестве устройств ввода газа могут выступать механические устройства с движущимися частями, эжектора, сопловые насадки.
Ключевые слова
тяжелый жидкометаллический теплоноситель, шлаки, оксид свинца, свинец, сплав свинец-висмут, кислород, воздух, очистка от шлаков, устройство ввода газа, поток теплоносителя
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Громов Б.Ф., Орлов Ю.И., Мартынов П.Н., Гулевский В.А. Проблемы технологии тяжелых жидкометаллических теплоносителей (свинец-висмут, свинец). Труды международной конференции «ТЖМТ-98». Обнинск, 1999, т. 1, c. 92–106.
- Уикс К.Е., Блок Ф.Е. (Перевод с англ. Арсентьева П.П.) Термодинамические свойства 65 элементов, их окислов, галогенидов, карбидов и нитридов. Москва: Металлургия, 1965. 240 с.
- Драгунов Ю.Г., Лемехов В.В., Моисеев А.В., Смирнов В.С. Реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем (БРЕСТ). Проблемы машиностроения и автоматизации, 2015, № 3, c. 97–103.
- Асхадуллин Р.Ш., Мартынов П.Н., Рачков В.И. и др. Контроль и регулирование содержания кислорода в тяжелых жидкометаллических теплоносителях для противокоррозионной защиты сталей. Теплофизика высоких температур, 2016, т. 54, № 4, с. 595–604.
- Глазов А.Г., Леонов В.Н., Орлов В.В., Сила-Новицкий А.Г., Смирнов В.С., Филин А.И., Цикунов В.С. Реактор БРЕСТ и пристанционный ядерный топливный цикл. Атомная энергия, 2007, т. 103, № 1, с. 15–21.
- Митенков Ф.М., Антоновский Г.М., Беляев А.А., Рунов Б.И., Смирнов М.В. Опыт создания и эксплуатации оборудования РУ ОК-550. Труды международной конференции «ТЖМТ-98». Обнинск, 1999, т. 1, с. 84–87.
- Дьяченко А.Н., Шагалов В.В. Химическая кинетика гетерогенных процессов: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. 102 с.
- Маленков И.Г. О движении больших пузырей газа, всплывающих в жидкости. Прикладная механика и техническая физика, 1968, № 6, с. 130–131.
- Бердников В.И., Левин А.М. О скорости всплывания газовых пузырей в металлических и шлаковых расплавах. Известия ВУЗов. Черная металлургия, 1977, № 12, c. 24–27.
- Ульянов В.В., Гулевский В.А., Мартынов П.Н. и др. Исследование процессов и устройств водородной очистки применительно к циркуляционным контурам с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2013, № 2, с. 33–38.
- Мартынов П.Н., Рачков В.И., Асхадуллин Р.Ш., Стороженко А.Н., Ульянов В.В. Анализ современного состояния технологии свинцового и свинцово-висмутового теплоносителей. Атомная энергия, 2014, т. 116, № 4, с. 234–240.
- Асхадуллин Р.Ш., Гулевский В.А., Ульянов В.В., Харчук С.Е., Фомин А.С. Устройство ввода газа в тяжелый жидкий металл. Патент РФ, № RU 2639721 C1, 2016.
- Ульянов В.В., Мартынов П.Н., Гулевский В.А., Тепляков Ю.А., Фомин А.С., Иванов И.И. Водородная очистка ТЖМТ. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2015, № 2, с. 88–101.
УДК 621.039.534
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2021, выпуск 3, 3:16
