ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы


Расширенное продолжение серии: Ядерные константы c 1971 года
ISSN 2414-1038 (online)

Авторы

Загорулько Ю.И., Ганичев Н.С., Коновалов М.А., Ильичева Н.С.

Организация

АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия

Загорулько Ю.И. – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук. Контакты: 249033, Обнинск, Калужская обл., пл. Бондаренко, 1. Тел.: (484) 399-80-84; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Ганичев Н.С. – начальник лаборатории.
Коновалов М.А. – младший научный сотрудник.
Ильичева Н.С. – кандидат химических наук.

Аннотация

Основной проблемой моделирования процессов массопереноса углерода в натриевых контурах реакторных установок на натриевых стендах является различие в механизмах фазовых переходов в системе «натрий – углерод» в зависимости от масштабного параметра установок, определяемого отношением массового расхода натрия к единичной смоченной поверхности трубопроводов и оборудования в зонах с отрицательным температурным градиентом.
При общей концентрации углерода в натрии 30 млн–1 в температурном интервале 400–550 °С система «натрий – углерод» является двухфазной, при этом доля растворенного углерода в натрии составляет от 0,005 до 0,12. Остальная масса углерода находится в натрии в виде дисперсной системы, транспортируемой потоком теплоносителя. Эта система обладает седиментационной и концентрационной устойчивостью при гидродинамических условиях, имеющих место в реакторных установках.
Для экспериментальных установок характерны низкие значения масштабного параметра, что, при наличии источника растворенного в натрии углерода в высокотемпературной зоне контура, приводит к его преимущественной кристаллизации на стенках теплообменного оборудования. Концентрация углерода в низкотемпературной зоне контура в основном определяется частицами углерода, образующимися за счет гомогенного механизма кристаллизации или эрозионного выноса из отложений. Таким образом, экспериментальные исследования процессов науглероживания/обезуглероживания конструкционных материалов в натрии в условиях неизотермического контура являются адекватными, если на установке в зоне испытаний исследуемых материалов обеспечено поддержание постоянного, контролируемого уровня термодинамической активности углерода.
В статье представлены результаты исследований науглероживания аустенитных сталей при высоких температурах в зависимости от уровней термодинамической активности углерода в натрии. Показано, что аномальные или аварийные загрязнения углеродсодержащими примесями способны вызвать существенное науглероживание конструкционных материалов при 700–750°С, сохраняющееся при низких уровнях активности углерода при дальнейшей нормальной эксплуатации.

Ключевые слова
быстрый реактор, массоперенос, углеродсодержащие примеси, натрий, источник углерода, активность углерода, взвешенная фаза, науглероживание, аустенитная сталь, равновесные образцы-стандарты, диффузионный датчик активности углерода

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 621.039.534.63

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2022, № 1, c. 182–188