Характеристики теплообмена от свинцового теплоносителя в оборудовании ЯЭУ при эксплуатационном содержании в нем примесей

• Автор: Молодцов, Антон Анатольевич
• Шифр специальности: 05.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 296 с. : ил.

Перечень сокращений, условных обозначений

Глава 1. Применение свинца и его сплавов в качестве теплоносителей в атомной энергетике. Аналитический обзор

1.1 Физико-химические свойства свинца и эвтектики свинец-висмут

1.1.1 Свинцовый теплоноситель

1.1.2 Эвтектика свинец - висмут

1.2 Обоснование применения свинца и эвтектики свинец-висмут в ядерных энергетических установках
1.3 Примеси в свинцовом и свинец-висмутовых теплоносителях и их влияние на характеристики контура

1.4 Постановка задач исследований

Глава 2. Физико-химические основы и технологии контроля и регулирования примесей в свинце и их влияние на характеристики теплообмена

2.1 Общие положения

2.2 Контроль содержания примеси кислорода в теплоносителе при эксплуатации контуров с ТЖМТ
2.3 Экспериментальное исследование и отработка методов контроля и регулирования содержания примесей в процессе теплофизических экспериментов с теплообменом от
ТЖМТ к стенке
2.3.1 Экспериментальное исследование методов контроля и регулирования содержания примесей на стенде ФТ-2А с экспериментальным участком из ферритно-мартенситной
стали 10Х9НСМФБ (труба 17x3,0)
2.3.2 Изменение характеристик контактного термического сопротивления при регулировании содержания примесей на стенде ФТ-2А с экспериментальным участком из ферритно-мартенситной стали
10Х9НСМФБ
2.3.3 Экспериментальное исследование методов регулирования
и контроля содержания примесей на стенде ФТ-2А с горизонтально ориентированным экспериментальным участком из
ферритно-мартенситной стали 10Х9НСМФБ (труба 17x3,0)
2.3.4 Изменение характеристик контактного термического сопротивления при регулировании содержания примесей на стенде ФТ-2А с горизонтально ориентированным с экспериментальным участком из ферритно-мартенситной стали 10Х9НСМФБ
2.3.5 Расчетная оценка объема твердой фазы оксидов свинца, их распределения в контуре и влияния на характеристики теплообмена на стенде ФТ-2А с экспериментальным участком из ферритно-мартенситной стали 10Х9НСМФБ (труба 17x3,0)
2.3.6 Обсуждение результатов
2.4 Выводы по главе
Глава 3. Характеристики теплоотвода от свинцового теплоносителя при продольном обтекании вертикальной круглой трубы
3.1 Аналитический обзор исследований теплообмена жидких металлов
3.1.1 Теоретические решения
3.1.2 Экспериментальные данные о теплоотдаче от тяжелого жидкометаллического теплоносителя к стенке (применительно к условиям парогенераторов и теплообменников)

3.2 Экспериментальные исследования характеристик теплоотвода от свинцового теплоносителя при продольном обтекании вертикальной круглой трубы
3.2.1 Описание объединенных экспериментальных стендов
ФТ-1ТО и ФТ-2А
3.2.2 Описание экспериментального участка
3.2.3 Контрольно-измерительный комплекс
3.2.4 Оценка погрешности измерения
3.2.4.1 Оценка погрешности измерения среднерасходной скорости
3.2.4.2 Оценка погрешности измерения температуры
3.2.5 Программа-методика испытаний
3.2.6 Методика обработки экспериментальных данных
3.2.7 Обсуждение результатов исследований на стенде с вертикально ориентированным ЭУ
3.2.7.1 Экспериментальные исследования локальных значений характеристик теплообмена
3.2.7.2 Экспериментальные исследования профилей температур
3.3 Выводы по главе 3
Глава 4. Характеристики теплоотвода от свинцового теплоносителя при продольном обтекании горизонтальной круглой трубы
4.1 Конструктивная схема новой реакторной установки с ТЖМТ с горизонтальными парогенераторами
4.2 Экспериментальные исследования характеристик теплоотвода от свинцового теплоносителя при продольном обтекании горизонтальной круглой трубы
4.2.1 Описание экспериментального стенда ФТ-2АК
4.2.2 Описание экспериментального участка
4.2.3 Контрольно-измерительный комплекс

Согласно оценкам масса введенного кислорода значительно избыточная для достижения состояния насыщения теплоносителя, однако, с учетом образования отложения оксидов на поверхностях стенда, а также возможного «блокирования» выхода кислорода из оксидов свинца оксидами железа такое количество кислорода (и даже большее) вполне могло усваиваться контуром.
Было отмечено, что в процессе эжектирования воздуха показания датчиков активности становились кратковременно нестабильными (показания устанавливались через 2-15 минут по завершению эжектирования), причем в процессе эжектирования сигнал датчиков имел вид гармонической функции с периодом 0,5... 10 секунд и увеличением в амлитуде ЭДС датчика до 0,5В. Этот эффект возможно объяснить значительным дроблением газовой фазы в процессе эжектирования с дальнейшим поступлением газовой смеси в центробежный циркулятор и накоплением ее в контуре, а также с возмущением потоком газа частиц примесей, осевших на стенках контура. После сепарации газа и осаждения примесей происходила стабилизация сигнала датчиков активности.
В неизотермическом режиме датчик активности, установленный за ЭУ по ходу теплоносителя показывал значения т/д активности на порядок меньшее чем датчик в емкости измерения удельного электросопротивеления.
При работе стенда в режиме введения кислорода, наблюдалась длительная нестабильность показаний датчиков термодинамической активности кислорода, причем увеличился разброс показаний по участкам контура. По мнению автора, это связано с характеристиками массообмена в неизотермическом режиме при «возмущенном» состоянии содержания примесей в контуре. В неизотермическом контуре с мощным локальным охлаждением теплоносителя в экспериментальном участке происходила кристаллизация оксидов (что косвенно подтверждается результатами исследования теплообмена) в холодном участке (у стенки охлаждаемой центральной трубы ЭУ температура свинца по сравнению с температурой входа была в среднем ниже на 7...25 градусов в зависимости от режима). Далее эти