DOI: 10.55176/2414-1038-2021-4-82-97
Авторы
Белавина Е.А.2, Беляев И.А.1, Пятницкая Н.Ю.1
Организация
1 Объединенный институт высоких температур Российской академии наук, Москва, Россия
2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет МЭИ», Москва, Россия
Белавина Е.А.2 – ассистент. Контакты: 111250, Россия, Москва, Красноказарменная улица, д. 14. Тел.: (915) 966-54-44; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Беляев И.А.1 – заведующий лабораторией, кандидат технических наук;
Пятницкая Н.Ю.1 – старший научный сотрудник, кандидат технических наук.
Аннотация
Возможность применения расплавленных солей на основе фторидов в качестве теплоносителя в перспективных разработках ядерно-энергетических систем требует решения нескольких ключевых научно-технических проблем. Эти проблемы связаны с разработкой надежных конструкционных материалов и исследованием теплофизических особенностей теплоносителя. Решение последней проблемы, в значительной степени, сдерживалось отсутствием надежных систематизированных данных по физическим и химическим свойствам, специфики процессов теплообмена и технологии эксплуатации перспективных составов расплавов фторидных солей. В связи с этим, комплексное исследование, состоящее из изучения свойств перспективных расплавов фторидных солей, а также создание экспериментальной базы для верификации инженерных расчётов, представляют особый интерес для проектирования реакторных установок. В ходе работы, экспериментально исследована специфика взаимодействия электромагнитных сил и сил плавучести при МГД-теплообмене расплава соли, которая может проявляться в образовании точек локального перегрева или квазистационарных режимов течения, сопровождающихся низкочастотными пульсациями температуры. Впервые экспериментально получены зависимости коэффициентов теплоотдачи в потоке под влиянием магнитного поля в расширенном диапазоне режимных параметров. Полученные результаты сопоставляются с известными закономерностями и численным моделированием.
Ключевые слова
расплавы солей, теплообмен, экспериментальные исследования, гидродинамика, МГД, зондо-вые измерения, смешанная конвекция
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы. М.: Энергоатомиздат, 1978, с. 124–128.
- Блинкин В.Л., Новиков В.М. Жидкосолевые ядерные реакторы. М.: Атомиздат, 1978, 1112 с.
- Furukawa K. Symbiotic molten-salt system coupled with accelerator molten salt breeder (AMSB) or inertial confined fusion hybrid molten salt breeder (IHMSB) and their comparison. Atomkernenergie Kerntechnik, 1984, vol. 44, no. 1, pp. 42–44.
- Novikov V.М. Molten salt reactor and molten salt carriers for industrial heat supply. Proc. of the Int. Conf. “Emerging nuclear energy systems”, 1987, pp. 199–201.
- Taube M. Fast and thermal molten salt reactors with improved inherent safety. Proc. of the TANS Summer Meeting, 1981, pp. 490–498.
- Новиков В.М., Игнатьев В.В. Проблемы использования жидкосолевых теплоносителей, бланкетных зонах термоядерных реакторов с магнитным полем. Магнитная гидродинамика. 1980, № 4, с. 119–124.
- Silverman M.D., Huntley W.R., Robertson H.E. Heat transfer measurements in a forced convection loop with two molten-fluoride salts: LiF-BeF2-ThF4-UF4 and NaBF4-NaF. Oak-Ridge: Rep. ORNL/TM-5335, 1976.
- Belyaev I.A., Biryukov D.A., Belavina E.A., Sviridov V.G. Experimental study of molten salt mixed convection in a pipe affected by transverse magnetic field. Magnetohydrodynamics, 2019, vol. 55, no. 1/2, pp. 241–250.
- Belyaev I.A., Biryukov D.A., Kotlyar A.V., Belavina E.A., Sardov P.A., Sviridov V.G. Heat transfer in the mixed convection of the molten salt in the presence of magnetic fields. Technical Physics Letters, 2019, vol. 45, no. 5, pp. 499–502.
- Беляев И.А., Бирюков Д.А., Котляр А.В., Белавина Е.А., Листратов Я.И., Свиридов В.Г. Особенности смешанной конвекции расплава соли в магнитных полях. Физическое образование в вузах, 2019, том 25, вып. 2С, c. 22–23.
- Белавина Е.А., Беляев И.А., Бирюков Д.А., Котляр А.В., Листратов Я.И., Рознин И.М., Свиридов В.Г. Теплообмен при смешанной конвекции расплава соли в присутствии магнитных полей. Сборник тезисов докладов на научно-технической конференции «Теплофизика – 2018». Обнинск, 2018, с. 71.
- Belyaev I.A., et al. Test facility for investigation of heat transfer of promising coolants for the nuclear power industry. Thermal Engineering 2017, vol. 64, no. 11, pp. 841–848.
- Belyaev I., Razuvanov N., Sviridov V., Zagorsky V. Temperature correlation velocimetry technique in liquid metals. Flow Measurement and Instrumentation, 2017, vol. 55, pp. 37–43.
- Roberto Serrano-López, Jordi Fradera, Santiago Cuesta-López. Molten salts database for energy applications. Chemical Engineering & Processing: Process Intensification, 2013, vol. 73, pp. 87–102.
- Akerlof Gosta, Bender Paul. The Density of Aqueous Solutions of Potassium Hydroxide. Journal of the American Chemical Society, 1941, vol. 63, no. 4, pp. 1085–1088.
- Dawn M. See and Ralph E. White. Temperature and Concentration Dependence of the Specific Conductivity of Concentrated Solutions of Potassium Hydroxide. Journal of Chemical & Engineering Data, 1997, vol. 42, no. 6, pp. 1266–1268.
- Tham Min J., Gubbins Keith E., and Walker Robert Dixon Jr. Densities of potassium hydroxide solutions. Journal of Chemical and Engineering Data, 1967, vol. 12, no. 4, pp. 525–526.
- Gilliama R.J., Graydonb J.W., Kirkb D.W., Thorpea S.J. A review of specific conductivities of potassium hydroxide solutions for various concentrations and temperatures. International Journal of Hydrogen Energy, 2007, no. 32, pp. 359–364.
- Belyaev I.A., Zakharova O.D., Krasnoshchekova T.E., Sviridov V.G., Sukomel L.A. Therm. Eng., 2016, vol. 63, no. 3, pp. 214–221.
- Petukhov B.S., Polyakov A.F., Launder B.E. Heat transfer in turbulent mixed convection. New York: Hemisphere Publ., 1988, 216 p.
- Петухов B.C., Кириллов В.В. К вопросу о теплообмене при турбулентном течении жидкости в трубах. Теплоэнергетика, 1958, № 4, c. 63–68.
УДК 621.039.58
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2021, выпуск 4, 4:8
