Жидкие металлы

Лекция №7

Жидкие металлы

Нейтронно-физические свойства

Сечение рассеяния, сечение поглощения малы (Na, Na+K, Pb – для БН).

Из-за малого сечения рассеяния нейтроны практически не замедляются.

Основным недостатком является то, что данный теплоноситель сильно активизируется, образуя Na с периодом полураспада Т_1/2=2,6, следовательно, все оборудование первого контура очень активно, вследствие чего приходится использовать трехконтурные схемы, что повышает стоимость.

Теплофизические свойства

Рекомендуемые материалы

Теплоемкость меньше, чем у воды. Высокий коэффициент теплопроводности, следовательно, высокий коэффициент теплоотдачи и теплопередачи.

Q_яр=G₁c_pDt=Const

Если c_p уменьшить, то можно поднять Dt.

t₁’_яр =510-540 ⁰C

t₁’’ _яр =300-340 ⁰C

Dt =200 ⁰C

Q_яр=kFdt

Вследствие высоких значений Dt₁ имеем перегрев ЭКО  и ПП, следовательно, высокие параметры перед турбиной.

Физико-химические свойства

Na и K  агрессивны по отношению  к воде и воздуху. Следовательно, при любой протечек натрия может возникнуть пожар, т.к. натрий на воздухе горит.

Существует две концепции для ЯППУ:

1. двухконтурная при  полном исключении воды (Франция);

2. трехконтурная.

Na и K склонны вымывать компоненты нержавеющей стали, следовательно, не все стали можно использовать для изготовления конструкционных материалов.

Pb полностью совместим со всеми сталями, однако имеет высокую температуру плавления. Также он не активируется нейтронами.

Примечание

Технико-экономические свойства

Очень дорого.

Газовые теплоносители

Это высокотемпературные теплоносители. Их температура на выходе их ядерного реактора составляет 600-850 ⁰C. Газы позволяют получить любые параметры для турбины и увеличить промышленное тепло для промышленных целей.

Один из таких ядерных реакторов – это HTGR (высокотемпературный газовый реактор), США, ФРГ. В России это ВТГР (находится в проекте). Оболочка ТВЭЛов выполнена из керамики, а в качестве теплоносителя используется CO₂.

Нейтронно-физические свойства

Малые значения сечений поглощения и рассеяния, вследствие чего используется природный уран (необогащенный)

Газовые теплоносители практически не активируются и не разлагаются (исключение азот и аргон).

Теплофизические свойства

Как теплоноситель, он плохой. Кроме того, H₂ – взрывоопасен.

Теплоемкость может достигать значений до 2  при Р<10 МПа.

t₁’ до 850 ⁰C

t₁’’<300-400 ⁰C

Dt - высоко

Требуется развитая поверхность теплообмена, что  увеличивает размеры парогенератора.

Физико-химические свойства

Газы химические  и коррозионно инертны, не взаимодействуют со сталью, следовательно, в первом контуре можно использовать углеродистые стали.

H₂O – низкотемпературный (P_о­=6-8 МПа).

СО₂ (аргон) - среднетемпературный (P_о­=9-13 МПа).

He (гелий) - высокотемпературный (P_о­>P_кр).

Технико-экономические свойства

Высокие затраты на перекачку, т.к. необходимо обеспечить высокий объемный расход. Гелий имеет высокую стоимость, стоимость аргона значительно ниже.

Диссоциирующие газы

Данный тип теплоносителя позволяет использовать скрытую теплоту диссоциации, следовательно, можно снизить расход теплоносителя.

2СО₂ ® 2СО+О­₂  (подводится теплота)

2СО+О­₂ ®  2СО₂ (отводится теплота)

У СО₂ теплота диссоциации мала, значит, необходимо использовать иной теплоноситель.

2N₂О₄ ® 2NО­₂ +О­₂  (Q=57,3)

Люди также интересуются этой лекцией: 25 Силовые и термические нагрузки на детали двигателя.

NО­₂ ® NО­ +О­₂  (Q=112,9)

Аl₂Cl₆ и Al₂Br₂ (Q еще выше)