Отзыв ведущей организации (Исследование механизмов термогидродинамических и МГД процессов с жидкометаллическими рабочими телами)

4ЭИ УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор АО ((ГНЦ РФ вЂ” ФЭИ», додтор физико-математических наук, пРОфспс)((Р ~7:-7 А.А. Говердовскнй Акционерное общество Государственный научный центр Российской Федерацнц— ФИЗИКО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имено А.И. Лейпунского (АО «ГНЦ РФ вЂ” ФЭИи) Бондаренко пл., д. 1, г. Обнинск Калужской обл., 249033 Телетайп: ! 83566 кАлкфаа. Факс: (484) 396 8225, (484) 395 8472: -'- Телефогс (484) 399 8249 (приемная), (484) 399 8412 (каниелярил1 -.- Енпа(1: роагбокСл)ррелн, Ьпрнуиипезррелп ОГРН 1154025000590„ННН 4025442583, КПП 40250100! 2015 г.

На№ От Отзыв ведущей организации на диссертацию ОТЗЫВ ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации— Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского» на диссертационную работу Ивочкина Юрия Петровича по теме «Исследование механизмов термогидродинамических и МГД процессов с жидкометаллическими рабочими телами», представленной на соискание ученой степени доктора технических наук Специальность 01.04.14 — Теплофизика и теоретическая теплотехника А альность темы нссе та ионной аботы Жидкие металлы являются основным рабочим телом в металлургии, успешно используются в качестве теплоносителей в разных областях энергетики, например, в Диссертационная работа Ю.П.

Ивочкина посвящена решению крупной научной проблемы — изучению особенностей протекания тепловых и гидродинамических процессов в технических системах с жидкометаллическнми рабочими телами в условиях воздействия усложняющих факторов. таких как наличие сильных электромагнитных полей и взрывного развития исследуемых явлений. Подобные условия имеют место, в частности, при электродуговых и электрошлаковых переплавах металлов, технологиях получения аморфных металлов, паровом взрыве, а управление перечисленными процессами, включая противодействие спонтанному паровому взрыву, обладает важным практическим значением для атомной энергетики, электрометаллургин и химической промьппленности. Диссертационная работа является итогом проведенных автором многолетних экспериментальных исследований, которые выполнены с помощью специально разработанных волоконно-оптических датчиков и направлены на изучение: механизмов фрагментации металлических капель и взрывного разрушения паровых оболочек (подобные вопросы важны для обеспечения безопасности атомной энергетики и металлургии); воздействия электровихревых течений (ЭВТ) на характеристики тепломассопереноса н плавки металлов; структур жидкометаллических потоков, которые могут иметь место в жидкометаллических бланкетах, проектируемых термоядерных электростанций.

г атомных электростанциях на быстрых нейтронах, солнечных МГД вЂ” генераторах или бланкетах проектируемых термоядерных электростанций. В прошлом столетии были получены обширные результаты исследований гидродинамики и теплообмена в системах с жидкими металлами. Вместе с тем, различные сложные и практически важные вопросы были исследованы недостаточно полно, в частности, из-за отсутствия надежных экспериментальных методов измерения мгновенной скорости и температуры в потоках жидких металлов. Так, в литературе практически отсутствовали экспериментальные данные по структуре ЭВТ течений в с ильи ото чных технологических процессах, связанных с электрошлаковой сваркой металлов и их переплавом электродуговым и электрошлаковым способами.

Другое актуальное направление исследований, представленное в диссертации— изучение механизма дробления капель металлического расплава в условиях резкой смены режимов кипения охлаждающей их жидкости. Подобный процесс обуславливает возникновение парового взрыва, сложного и опасного теплофизического явления, которое может привести к тяжелым авариям в атомной энергетике и металлургии. До настоящего времени стадии парового взрыва не полностью изучены, в особенности, процесс его спонтанного инициирования, связанный с фрагментацией отдельной капли расплава, окруженной паровой оболочкой охладителя. Таким образом, не вызывает сомнений актуальность исследований, рассмотренных в диссертационной работе, а именно: создание новых приборов на основе волоконной оптики для исследования жидком еталлических потоков и других, в том числе двухфазных, сред; изучение механизмов развития электровихревых течений в электроплавильных ваннах и влияния внешних магнитных полей на их гидродинамическую структуру, процессы тепломассообмена, а также характеристики плавки металлов (применительно к проблемам электрошлаковой и электродуговой переплавки металлов, а также электросварке под шлаком); выяснение механизмов фрагментации и разработка способов изучения спонтанного дробления жидкометаллических капель.

Результаты подобных исследований необходимы как для подтверждения безопасности активных зон быстрых реакторов, так и для импортозамещения. Кроме того, опытные данные, изложенные в диссертации, представляют интерес для создания и верификации программных средств — основного инструмента расчетного обоснования работоспособности оборудования и установок и анализа аварий. Степень новизны ез льтатов и иа чная значимость аботы Диссертационная работа Ю.П. Ивочкина характеризуется новизной и оригинальностью как разработанных методик, так и полученных результатов. В ней, во-первых, решена важная научно-практическая задача — созданы приборы для измерения мгновенной скорости в жидких металлах и миниатюрные преобразователи давления.

Диссертантом были теоретически обоснованы принципы работы подобных механических датчиков, основанных на волоконной оптике, а также впервые в отечественной практике проведены систематические исследования их метрологических характеристик. Кроме того автором были глубоко проработаны вопросы, связанные с применением волоконно-оптических преобразователей скорости для исследования турбулентных потоков жидких металлов при комнатных температурах.

Во-вторых, разработанные волоконно-оптические датчики скорости существенно расширили возможности исследований в потоках жидких металлов, что позволило, в частности, выявить ряд новых термогидродинамических и магнитогидродинамических эффектов, свидетельствующих об увеличении генерации скоростных возмущений под воздействием магнитного поля и его разнонаправленном влиянии на теплоотдачу от нагретого цилиндра, расположенного в канале. Подобные вопросы важны для проектировщиков будущих термоядерных электростанций. В-третьих, с помощью волоконно-оптических датчиков скорости были впервые получены количественные опытные данные по тонкой гидродинамической структуре ЭВТ в объеме токонесущей жидкости и показано, что даже малые магнитные поля (т.е.

соизмеримые с магнитным полем Земли) могут приводйть к кардинальному изменению характеристик электровихревых течений. В-четвертых, с помощью экспериментальных и расчетных методов получен оригинальный материал по деформации свободной поверхности электровихревых течений и влиянию ЭВТ на процессы плавления и перемешивания металла. В-пятых, получены новые экспериментальные данные по фрагментации металлических капель и разрушению паровых оболочек около нагретых тел, погруженных в недогретую воду, которые впервые показали, что импульсы давления, сопровождающие взрывное разрушение паровых оболочек, могут достигать - 1 МПа, что достаточно для инициирования спонтанного парового взрыва.

В-шестых, впервые получены оригинальные опытные данные по синхронным измерениям параметров контакта охладителя с перегретой поверхностью, импульсов давления в охладителе. а также температур воды и горячего тела, что позволило создать достоверную картину подобного соприкосновения. В-седьмых, впервые предложено и экспериментально обосновано предположение, что отсутствие фрагментации капель расплава при малых недогревах воды гименее 20 ~С) обусловлено интенсивным испарением охладителя, приводящего к увеличению толщины паровой оболочки и затруднению соприкосновения охладителя с нагретым телом. Собственно решение самой научной проблемы позволило получить основополагающие результаты по созданию и оптимизации параметров нового технологического процесса в электрометаллургии и повышению безопасности атомной энергетики.