EDN: YBBGEY
Авторы
Алексеев В.В., Сорокин А.П., Кузина Ю.А.
Организация
Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Алексеев В.В. – главный научный сотрудник, доктор технических наук. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, д. 1. Тел.: (484) 399-70-00 (доб. -34); e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Сорокин А.П. – главный научный сотрудник, доктор технических наукю
Кузина Ю.А. – начальник отделения ядерной энергетики, кандидат технических наук.
Аннотация
Предложено математическое описание гомогенного и гетерогенного массопереноса продуктов коррозии нержавеющей стали в натриевых контурах. Выполнено экспериментальное определение констант, характеризующих массоперенос при низком и повышенном содержании кислорода в натрии. Эксперименты по осаждению продуктов коррозии в охлаждаемом канале с различным содержанием водорода в натрии показывают, что перенос хрома не зависит от содержания водорода в натрии при концентрации 6 млн–1 и менее. В то же время отмечается влияние водорода на перенос никеля. Выполнено сравнение потоков продуктов коррозии на стенки каналов для различных содержаний кислорода в натрии 140, 80, 5 млн–1. При 730–750 °С поток продуктов коррозии на поверхность каналов практически не зависит от концентрации кислорода в рассматриваемом диапазоне концентраций и составляет около 3·10–8 кг/(м2·с), что может быть связано с распадом оксидов хрома в этом температурном интервале. С увеличением концентрации кислорода в натрии увеличивается поток продуктов коррозии на поверхность каналов в интервале 600–730 °С. При уменьшении температуры натрия ниже 600 °С и относительно низком содержании кислорода поток отложений на стенки канала повышается за счет увеличения скорости кристаллизации растворенной составляющей продуктов коррозии. Учитывая опасность возможного нарушения теплогидравлических характеристик натриевых контуров, обусловленную массопереносом продуктов коррозии, полученные данные могут быть особенно полезны для обеспечения безаварийной работы высокотемпературных ядерных установок.
Ключевые слова
натрий, хромоникелевая сталь, продукты коррозии, оксид хрома, массоперенос, температура, концентрация насыщения, кислород, водород, дисперсная система, кинетическое уравнение коагуляции, константы массопереноса
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Поплавский В.М., Цибуля А.М., Камаев А.А., Багдасаров Ю.Е., Кривицкий И.Ю., Матвеев В.И., Васильев Б.А., Будыльский А.Д., Каманин Ю.Л., Кузавков Н.Г., Тимофеев А.В., Шкарин В.И., Сукнев К.Л., Ершов В.К., Попов С.В., Знаменский С.Г., Денисов В.В., Карсонов В.И. Перспективный натриевый быстрый реактор БН-1800, удовлетворяющий требованиям ядерной энергетики XXI века. Атомнаяэнергия, 2004, т. 96, вып. 5, с. 335–342.
- Алексеев В.В., Сорокин А.П., Кузина Ю.А. Оценки массопереноса трития в АЭС с быстрым натрийохлаждаемым реактором и карнотизированной газотурбинной установкой во втором контуре. Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2022, № 3, c. 206–212.
- Поплавский В.М., Забудько А.Н., Петров Э.Е. и др. Физические характеристики и проблемы создания натриевого быстрого реактора как источника высокопотенциальной тепловой энергии для производства водорода и других высокотемпературных технологий. Атомная энергия, 2009, т. 106, № 3, с. 129–134.
- Сорокин А.П., Алексеев В.В., Иванов А.П., Кузина Ю.А. Исследования высокотемпературной энерготехнологии с реактором на быстрых нейтронах для производства водорода. М.: ООО АП «Столица», 2022. 258 с. ISBN 978-5-6048556-7-6.
- Алексеев В.В. Массоперенос трития и продуктов коррозии конструкционных материалов в контурах с натриевым теплоносителем : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Обнинск, ГНЦ РФ – ФЭИ, 2002.
- Кондратьев А.С. Массоперенос продуктов коррозии с учетом химического взаимодействия в системе натрий – конструкционный материал – примеси : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2010.
- Волощук В.М. Кинетическая теория коагуляции. Л. Гидрометеоиздат, 1984. 284 c.
- Алексеев В.В., Козлов Ф.А., Загорулько Ю.И., Лихарев В.А., Краев Н.Д. Исследование динамики поведения взвесей в натриевых контурах быстрых реакторов. Препринт ФЭИ-2576. Обнинск, 1996. 16 c.
- Nicholas M.G., Cavell I.W. Materials Development Division, A.E.R.E. Proc. Second Int. Conf. on Liquid Metal Technology in Energy Production. Richland, April 20–24, 1980, pp. 3-35–3-41.
- Алексеев В.В., Кондратьев А.С. Моделирование массопереноса продуктов коррозии в контурах ЯЭУ с натриевым теплоносителем. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2010, № 4, c. 162–171.
- Алексеев В.В., Козлов Ф.А., Сорокин А.П., Кондратьев А.С., Варсеев Е.В., Орлова Е.А., Крючков Е.А., Лихарев В.А., Загребаев С.А. Экспериментальное изучение фундаментальных физико-химических закономерностей массообмена в высокотемпературной неизотермической системе конструкционные материалы-натрий-примеси на натриевом стенде. Научно-технический сборник «Итоги научно-технической деятельности Института ядерных реакторов и теплофизики за 2012 год». Обнинск: ГНЦ РФ – ФЭИ, 2013. С. 212–224.
- Козлов Ф.А., Алексеев В.В., Сорокин А.П. Развитие технологии натрия как теплоносителя быстрых реакторов. Атомная энергия, 2014, т. 116, № 4, с. 228–234.
- Краев Н.Д. Коррозия и массоперенос конструкционных материалов в натриевом и натрий-калиевом теплоносителях. Известия вузов. Ядерная энергетика, 1999, № 3, с. 40–48.
УДК 621.039.534
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 4, c. 210–220
