Прогнозирование термодинамических характеристик трехкомпонентного расплава Pb-Bi-Li как перспективного теплоносителя термоядерного реактора

• Автор: Союстова, Светлана Игоревна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Г ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КЛАСТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАСПЛАВОВ
1.1. Сравнительный анализ физических и физико-химических свойств теплоносителей и бридерных материалов для реакторов управляемого термоядерного синтеза

1.1.1. Литий и эвтектический расплав свинец-литий

1.1.2. Флайб

1.2. Коррозия конструкционных материалов в бинарных расплавах легкоплавких металлов и солевых расплавах

1.2.1. Коррозионные процессы в эвтектике свинец-литий

1.2.2. Коррозионные процессы в жидкосолевом бланкете

1.2.3. Коррозионные процессы в эвтектике свинец-висмут

1.3. Растворимость водорода в литии и эвтектике свинец-литий.
1.4. Термодинамическое описание бинарных и многокомпонентных металлических растворов
1.5. Термодинамика разбавленных растворов неметаллов в двух- и трехкомпонентных металлических растворителях
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЛИКВИДУСА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РАСПЛАВУ РЬ-ВМл
2 Л. Постановка задачи
2.2. Аналитический вывод зависимости изменения температуры эвтектики от концентрации третьего компонента
2.3. Влияние небольших добавок лития на температуру ликвидуса
системы свинец-висмут-литий в ограниченном диапазоне концентраций
ГЛАВА 3. КООРДИНАЦИОННО-КЛАСТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ РАСЧЕТА КОНСТАНТЫ СИВЕРТСА РАСТВОРОВ ВОДОРОДА В РАСПЛАВАХ СИСТЕМЫ РЬ-ВШ
3.1. Используемая термодинамическая модель
3.2. Сравнение теоретических модельных оценок с экспериментальными наблюдениями
3.3. Применение координационно-кластерной модели к расчетам константы Сивертса растворов водорода в расплавах системы РЬ-ВЫЛ
3.4. Связь термодинамических свойств расплава с его кластерным составом
3.4.1. Система Pb-Li-H
3.4.2. Система Pb-Bi-Li-H
ГЛАВА 4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ КИСЛОРОДА В ТРОЙНОМ РАСПЛАВЕ Pb-Bi-Li
4.1. Применение координационно-кластерной модели к расчетам термодинамических свойств растворов кислорода в расплавах системы Pb-Bi-Li
4.2. Перераспределение кислорода в системе твердый металл - расплав РЬз4В14зЕ
4.3. Растворимость компонентов конструкционных материалов в расплаве Pb34Bi43Li
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
К$ - константа Сивертса
Я - универсальная газовая постоянная
Н - энтальпия
Б - энтропия
Т - абсолютная температура
С - энергия Гиббса
х-, - мольная доля /-го компонента раствора
у, - коэффициент термодинамической активности компонента /
£ж - парные энергии взаимообмена для жидкой фазы, отнесен-
11 ные к одному молю раствора
я, - термодинамическая активность /-го компонента
е0) - параметр взаимодействия первого порядка между г’-ым и
у-ым компонентами системы ^ - координационное число
С/ к - доля атомов компонента А4, находящихся в конфигурации
АМАОЛШлШд
/ - фугитивность /-го компонента над конденсированной
фазой
] - удельный параметр взаимодействия первого порядка

Ад и Ыв - мольные доли металлов А и В соответственно
/ - геометрический параметр координационно-кластерной мо-

к - энергетический параметр координационно-кластерной мо-

1гв - энергетический параметр в модели Бландера
Х„1 - функция стабильности / фазы
Я - скорость коррозии в г/(см2-с)
¥{Аг4, В-) - вакантное «квазимеждоузлие», образованное / атомами В и
(г-/) атомами А р - давление
К^ - коэффициент равновесного распределения

жением атомов и равна сумме энергий взаимодействия пар атомов. В нулевом приближении квазихимический подход приводит к модели регулярного раствора [36].
Избыточная энергия Гиббса смешения для двойных систем описывается следующими уравнениями [36]:
1. Совершенный раствор Дбщ, = О
2. Регулярный раствор Дб)^ = хххгЕп
3. Псевдорегулярный раствор = ххх2(а + ЬТ)
4. Субрегулярный раствор Дб)^ = х{х2 а{2 (Т) хх +Ьи (Т) х2 ], где Е2 - энергия взаимообмена, а2=а+а2'Ти Ь2 — Ь+Ь2-Т.
Для описания взаимодействий в тройных системах используются данные, полученные для бинарных систем.
В трехкомпонентном регулярном растворе избыточная мольная энергия Г иббса состоит из энергий трех парных взаимодействий:
где Е2, Еи, Е2з - парные энергии взаимообмена.
Избыточный химический потенциал 1 -го компонента в этом растворе равен
Это уравнение позволяет рассчитывать избыточный химический потенциал и коэффициент активности 1-го компонента в растворе известного состава при заданной температуре, если известны энергии смешения.
В многокомпонентном регулярном растворе избыточная энергия Г иббса включает энергии всех парных взаимодействий компонентов
АСсл, = ЛНсм = ХХЪЕ2 + ХХ2Е2 + Х2ХЪЕ:
'2ЛЪ^22 ’
(1.15)

= ./?71ггу| — Х^Еу^ Л|Х2^?12 ^1*^3"^13 ^2^3^23 * (1*
к-1 к
(1.17)