Диссоциирующем теплоносителе

10. Н естеренко В. Б., Ничипор Г. В. Радиационная стойкость диссоциирующего теплоносителя N2O4 в газоохлаждаемых ядерных реакторах на быстрых нейтронах. «Изв. АН БССР», сер. физ.-энерг. наук, 1971, № 2. .

2.2. Вида Л. А., Атрошенко Э. И. Исследование эффективности очистки диссоциирующего теплоносителя NzOt от механических примесей с помощью пористого фторопластового фильтра. В сб. «Диссоциирующие газы как теплоносители и рабочие тела энергетических установок». Минск, ИТМО АН БССР, 1973.

В книге изложены методы и алгоритмы теплофизического расчета ядерного реактора на быстрых нейтронах и теплообменных аппаратов атомных электростанций с диссоциирующим теплоносителем. Предлагаемые авторами методы ориентированы на использование ЭВМ и позволяют рассчитывать локальные характеристики тепломассообмена и сопротивления при течении диссоциирующего теплоносителя в каналах реактора и теплообменных аппаратов. Представлены результаты расчетов параметров реактора и теплообменных аппаратов для проектируемых в настоящее время АЭС с диссоциирующим теплоносителем, а также дано экспериментальное обоснование этих результатов.

С 1965 г. в Институте ядерной энергетики АН БССР, Государственном институте прикладной химии, в Институте высоких температур АН СССР выполняется большой комплекс исследований теплофизических и кинетических констант N2O4 в диапазоне температур 20 — 520 °С и давлений 2—160 бар. На замкнутых газожидкостных контурах подтверждены термическая обратимость цикла и достаточная радиационно-термическая стойкость теплоносителя. На экспериментальных стендах с газожидкостным циклом был изучен состав диссоциирующего теплоносителя по контуру. В составе жидкой фазы диссоциирующего теплоносителя N2O4 содержатся 0,1 — 0,2% HNOs, 1—2% N0 и 0,01—0,02% N2, N2O. В зоне фазовых переходов осуществляется обогащение различными компонентами. Например, в прямоточном регенераторе происходит обогащение N2O4 азотной кислотой до 0,5— 1%, а в конденсаторе за счет конечных скоростей химических реакций содержание NO может повышаться до 5—10%. В ядерном реакторе при высокой плотности теплового потока и малом времени пребывания газа в обогреваемом канале необходимо учитывать влияние конечных скоростей химических реакций на теплофизические свойства, характеристики тешюперено-са и параметры потока диссоциирующего газа в каналах охлаждения тепловыделяющих элементов ядерного реактора.

ДИССОЦИИРУЮЩЕГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В АЭС

[1.41]. Физические возможности конденсации при повышенных температурах и характеристики линии насыщения N204 делают перспективным применение для циклов на N204 конденсации диссоциирующего теплоносителя в воздушных градирнях [1.39].

Важной характеристикой теплоносителя при его применении в реакторе является надежное расхолаживание высоконапряженной активной зоны быстрого реактора при аварийных ситуациях. В наиболее тяжелых авариях, таких, как остановка насосов при обесточивании электродвигателя или при заклинивании ротора, разрыв главных трубопроводов (подводящих или отводящих), применение диссоциирующего теплоносителя N2O4 в схеме газожидкостного цикла может обеспечить надежное ох-

равновесное динамическое состояние диссоциирующего теплоносителя с наибольшими отклонениями от статического равновесия в регенераторе и конденсаторе [2.1]. Эти измерения и специальные исследования механизма и кинетики химических реакций диссоциирующей системы NjCU [1.38] выявили большую сложность механизма второй стадии реакции, которая протекает с участием промежуточных соединений типа NO3, NO3-NO, N2O2, N2O3 и др. В экспериментах выявлено значительное влияние параметров газа на динамически равновесные концентрации компонент в замкнутых циркуляционных контурах. Исследованию теплофизических и физико-химических свойств химически реагирующей системы Ы2О4=<^21Х[О2:г±: ч^2МО + О2 посвящена работа [1.19].

В течение 1965-1976 гг. в ИЯЭ АН БССР, ГИПХ, ЦНИИТМАШ выполнен большой цикл работ по подбору и испытаниям конструкционных материалов, которые выдерживают температуры до 970—1020 К и давления до 150—170 бар и обеспечивают работоспособность и высокую эксплуатационную надежность стендов и реакторных петлевых установок, работающих на N2C>4. В 1968—1976 гг. на циркуляционных и петлевых установках в ИЯЭ АН БССР и ГИПХ освоены параметры диссоциирующего теплоносителя по давлению до 150— 170 бар и температурам до 720 — 790 К. К настоящему времени изучена и подтверждена высокая коррозионная стойкость в среде N2O4 до температур 970— 1020 К и давлений до 170 бар конструкционных материалов типа Х18Н10Т или Х16Н15МЗБ [1.19,2.18], сталей и сплавов, применяемых в теплоэнергетике для турбома-шин и теплобменных аппаратов.

При экспериментальных исследованиях на петлевых установках были исследованы многие вопросы технологии диссоциирующего теплоносителя N2O4, как, например, его ректификация, модификация в нитрин, удаление из теплоносителя HNO3, NaO, N2, форма стабилизации газообразных продуктов деления ядерного горючего в теплоносителе и способ их выведения, очистка теплоносителя от механических примесей и продуктов коррозии в N2O4 на фильтрующих перегородках пористого или сетчатого типа. Отработаны методики и созданы лабораторные установки для полного хроматографического анализа N2O4 и нитрина в газовой и жидкой фазах во всех агрегатах газожидкостного цикла.

2.4. РАДИОАКТИВНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ДИССОЦИИРУЮЩЕГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ N2O4 В АЭС С БЫСТРЫМИ РЕАКТОРАМИ И ВОПРОСЫ ЕГО ОЧИСТКИ

90. Гольцев В. П., Каменев А. Я. Рытвинский А. И., Федюшкин Е. Е. Конструкционные материалы АЭС на диссоциирующем теплоносителе N2O4. Минск: Наука и техника, 1976.

Колыхай Л. И., Нестеренко В. Б. Теплообмен в диссоциирующем теплоносителе четырехокиси азота. Мн., «Наука и техника», 1977, 216 с.*

Основной регламентируемой примесью в диссоциирующем теплоносителе, способствующей увеличению коррозии материалов контура, является азотная кислота, содержание которой должно быть минимальным (0,1—0,2 вес.%) [1.6, 1.24]. Высоких эксплуатационных качеств теплоносителя в широком диапазоне параметров можно достигнуть поддержанием нормируемых количеств технологически избыточной окиси азота. Разрушение защитных окисных пленок металла могут вызвать соединения Cl, F, поэтому их содержание также нормируется в теплоносителе N2U4.

К настоящему времени изучена и подтверждена высокая коррозионная стойкость в среде NsC^ при температурах 700—720°С и давлениях 150—170 бар оболо-чечных материалов .ТВЭЛ Х16Н15МЗБ, Х18Н10Т при 500—550 °С сталей и сплавов, применяемых в ядерной и тепловой энергетике для турбомашин и тешюобменных аппаратов." Эти исследования обеспечили работоспособность и высокую эксплуатационную надежность стендов, работающих на диссоциирующем теплоносителе N2O4f[1.6, 1.25, 1.28]'. Основные исследования проведены А. М. Сухотиным с сотр. в Государственном институте прикладной химии и В. П. Гольцевым с сотр. в ИЯЭ АН БССР. Экспериментально подтверждена достаточно высокая коррозионная стойкость в среде N2O4 большого числа нержавеющих сталей и сплавов на основе никеля и хрома, различных марок алюминия и титана и сплавов на их основе, освоенных и выпускаемых металлургической промышленностью и широко используемых в атомной, энергетической и химической промышленности. Высокая коррозионная стойкость является в основном следствием образования на поверхности материалов защитной плотной тонкой неразрушаемой окисной пленки, препятствующей непосредственному контакту основного материала с теплоносителем!

6. К р а с и н А. К., Нестеренко В. Б., Колыхая Л. И., Тверковкин Б. Е. Опытная энергетическая установка БРГ-30 с газоохлаждаемым реактором на быстрых нейтронах и диссоциирующем теплоносителе. «Атомная энергия», 1971, 30, вып. 2.

13. К о л ы х а н Л. И., М и х а л е в и ч А. А., Нестеренко В. Б., Т в е р к о в к и н Б. Е. Особенности теплообмена в диссоциирующем теплоносителе. International Meeting Reactor Heat Transfer. Karlsruhe, October, 1973.

1.1. Малько М. В., Нестеренкр В. Б. Кинетика и механизм химических реакций в диссоциирующем теплоносителе — четы-рехокиси азота. Минск, «Наука и техника», 1974.

1.24. Сухотин А. М., Лантратова Н. Я. Коррозионная стойкость конструкционных материалов в диссоциирующем теплоносителе КгО4. «Изв. АН БССР», сер. физ.-энерг. наук, 1971, № 2.

в диссоциирующем теплоносителе четырехокиси азота

Малько М. В., Нестеренко В. Б. Кинетика и механизм химических реакций в диссоциирующем теплоносителе — четырехокиси азота. Минск, «Наука и техника», 1974, 208 с.

М21 Кинетика и механизм химических реакций в диссоциирующем теплоносителе — четырехокиси азота. Мн., «Наука и техника», 1974. 208 с. с ил.