Особенности очистки и контроля натрий-калиевого эвтектического сплава

05.06.2024 2024 - №02 Химия, физика и техника теплоносителей

В.В. Ульянов М.М. Кошелев В.С. Кремлева Д.С. Брагин А.А. Приказчикова

https://doi.org/10.26583/npe.2024.2.11

Натрий-калиевый сплав находит применение, в основном, в ядерных энергетических установках малой мощности, в том числе космических ЯЭУ. При выборе теплоносителя таких ЯЭУ на первый план выступают не соображения стоимости, а вопросы безопасности, предэксплуатационного хранения, транспортировки и запуска заправленных теплоносителем установок. Обоснование использования определенного теплоносителя в космических ЯЭУ требует тщательного изучения их физико-химических свойств, вида и форм существующих в нем примесей, метода поддержания их качества и т.д. В связи с возникновением новых перспективных направлений применения расплавов щелочных металлов, например, в качестве рабочих тел в датчиках измерения давления, в высокотемпературных тепловых трубах и другом оборудовании, не позволяющем проводить периодическую очистку, требуется обоснование методов тщательной предварительной очистки в обеспечении длительного ресурса эксплуатации. Расплавленные щелочные металлы содержат разнообразные примеси, количество которых зависит от конкретных условий работы жидкометаллического контура. Известны такие источники примесей как примеси, поступающие в исходном металле, загружаемом в контур, примеси в инертных газах, оксидные пленки на внутренних поверхностях конструкционных материалов и газы, проникающие через стенки в процессе эксплуатации. В циркуляционных контурах происходит непрерывный отток компонентов сталей в холодную зону, что приводит к увеличению коррозии. Наиболее неблагоприятное влияние на коррозию конструкционных материалов оказывает кислород, имеющий высокую растворимость в щелочных металлах. В статье приведены данные о методах и средствах контроля примесей в контуре и способах очистки сплава от них.

Ссылки

1. Субботин В.И., Ивановский М.Н., Арнольдов М.Н. Физико-химические основы жидкометаллических теплоносителей. – М.: Атомиздат, 1967.
2. Ярыгин В.И., Купцов Г.А., Ионкин В.И. и др. Термоэмиссионный электрогенерирующий модуль для активной зоны ядерного реактора с вынесенной термоэмиссионной системой преобразования тепловой энергии в электрическую (варианты). Патент РФ, No 2187156, 2002.
3. Gibson M.A., Poston D.I., McClure P., Godfroy T., Sanzi J., Briggs M.H. The Kilopower Reactor Using Stirling TechnologY (KRUSTY) Nuclear Ground Tests Results and Lessons Learned. / Proc. 2018 International Energy Conversion Engineering Conference. Cincinnati, USA, 2018, AIAA 2018-4973. DOI: https://doi.org/10.2514/6.2018-4973
4. Приказчикова А.А., Ульянов В.В., Кремлёва В.С. Исследование особенностей дистилляции щелочных металлов как метода их предварительной очистки. / Тезисы докладов XVIII Международной научно-технической конференции «Будущее атомной энергетики». – Обнинск, ИАТЭ НИЯУ МИФИ, 2022. – С.88 – 89.
5. Приказчикова А.А., Ульянов В.В., Кошелев М.М., Кремлёва В.С. Исследование особенностей дистилляции как метода предварительной очистки щелочных теплоносителей / Тезисы докладов VI Международной (XIX Региональной) научной конференции «Техногенные системы и экологический риск». – Обнинск, 2023. – С. 53 – 55.
6. Ульянов В.В., Кошелев М.М., Кремлёва В.С., Приказчикова А.А. Исследование способов очистки натрий-калиевого сплава / Тезисы докладов VI Международной (XIX Региональной) научной конференции «Техногенные системы и экологический риск». – Обнинск, 2023. – С. 60 – 62.
7. Калякин С.Г., Козлов Ф.А., Сорокин А.П. и др. Исследования в обоснование встроенной в бак реактора системы очистки натрия. / Сборник докладов конференции «Теплофизика-2013». – Обнинск, ГНЦ РФ – ФЭИ, 2014. – Т. 2. – С. 395–402.
8. Козлов Ф.А., Сорокин А.П., Коновалов М.А., Дельнов В.Н. Ядерная энергетическая установка с системой очистки теплоносителя. Патент на изобретение RU 2614048 C1, 22.03.2017. Заявка No 2016110062 от 18.03.2016.
9. Алексеев В.В., Козлов Ф.А., Сорокин А.П., Труфанов А.А., Крючков Е.А., Варсеев Е.В., Коновалов М.А., Торбенкова И.Ю. Испытания на натриевом стенде модели холодной ловушки. // Атомная энергия. – 2017. – Т. 122. – No 1. – С. 29 – 33.
10. Кремлёва В.С., Ульянов В.В., Кошелев М.М. Влияние примеси кислорода на концентрацию оксидов в эвтектическом сплаве калия с натрием. / Тезисы докладов V Международной (XVIII Региональной) научной конференции «Техногенные системы и экологический риск». Обнинск, 2022. – С. 37 – 39.
11. Козлов Ф.А., Коновалов М.А., Сорокин А.П. Очистка геттерами жидкометаллических систем с натриевым теплоносителем от кислорода. // Теплоэнергетика. – 2016. – No 5. – С.63 – 69.
12. Брагин Д.С., Верещагина Т.Н., Логинов Н.И. Градуировка электромагнитного насоса-расходомера. // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2022. – No 4. – С. 194–200.
13. Козлов Ф.А., Алексеев В.В., Сорокин А.П. Развитие технологии натрия как теплоносителя быстрых реакторов. // Атомная энергия. – 2014. – Т. 116. – No 4. – С. 228 – 234.
14. Калякин С.Г., Сорокин А.П., Козлов Ф.А., Алексеев В.В., Щербаков С.И. Исследования в обоснование встроенной в бак реактора системы очистки натрия. // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2014. – No 2. – С. 81 – 89. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2014.2.09
15. Арнольдов М.Н., Козлов Ф.А., Сорокин А.П. Физическая химия и технология щелочных жидкометаллических теплоносителей. // ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы. – 2014. – No 2. – С. 18–32.

эвтектика натрий-калий теплоноситель очистка контроль

Ссылка для цитирования статьи: Ульянов В.В., Кошелев М.М., Кремлева В.С., Брагин Д.С., Приказчикова А.А. Особенности очистки и контроля натрий-калиевого эвтектического сплава. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2024. – № 2. – С. 127-137. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2024.2.11 .