Исследование в обоснование применения свинец-висмутовой эвтектики в качестве теплоносителя бланкета термоядерного реактора

• Автор: Пинаев, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 244 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень обозначений и сокращений

Введение

Глава 1 Анализ возможности применения свинец-висмутовой

эвтектики в качестве теплоносителя бланкета токамака. Аналитический обзор

1.1 Физико-технические и теплофизические свойства

свинец-висмутовой эвтектики

1.2 Анализ применимости свинец-висмута в системе преобразования энергии бланкета термоядерного реактора

1.3 Обзор литературных данных по магнитогидродинамическим

характеристикам тяжелых жидкометаллических теплоносителей

1.3.1 МГД-течение в каналах '

1.3.2 Экспериментальные и расчетные данные
по снижению МГД-сопротивления
1.3.2.1 Экспериментальное определение МГД-сопротивления
на статическом стенде
1.3.2.2 Экспериментальное определение МГД-сопротивления
на циркуляционных стендах
1.4 Влияние магнитного поля на характеристики контура
и методы его снижения
1.4.1 Характеристика процессов, происходящих в жидкометаллическом контуре под действием
магнитного поля
1.4.2 Методы снижения МГД-сопротивления
1.4.3 Расчетные оценки по снижению МГД потерь давления
1.5 Постановка задач исследований
Глава 2 Термодинамический анализ и обоснование выбора типа
электроизолирующих покрытий на внутренних поверхностях контура охлаждения бланкета
термоядерного реактора
2.1 Требования к электроизолирующим покрытиям
2.2 Обзор вариантов защитных покрытий
2.3 Обоснование применимости оксидных защитных покрытий
в качестве электроизолирующих
2.3.1 Термодинамический анализ процессов взаимодействия в системе ЖМТ - конструкционные материалы - кислород.
Роль кислорода в защитных и электроизолирующих
покрытиях
2.3.2 Термодинамический анализ процессов взаимодействия в системе ЖМТ - конструкционные материалы - водород.
Роль водорода как примеси для технологических
обработок - очистки от кислорода
2.3.3 Термодинамический анализ процессов взаимодействия в системе ЖМТ - конструкционные материалы - углерод.
Роль углерода как примеси - продукта пиролиза масла
2.4 Выводы
Глава 3 Состояние пристенного слоя в контуре свинец-висмутового
теплоносителя бланкета токамака
3.1 Источники примесей в контуре свинец-висмутового
теплоносителя бланкета токамака.
Основные отличия от контуров реакторов деления

3.2 Номенклатура и состояние примесей в контуре
жидкометаллического теплоносителя системы
преобразования энергии бланкета термоядерного реактора
3.2.1 Примеси, поступающие в контур до ввода в эксплуатацию
3.2.2 Источники примесей при нормальной эксплуатации контура
3.2.3 Примеси, поступающие в контур при ремонтных и других
работах, требующих его разгерметизации
3.3 Модель пристенного слоя в контуре свинец-висмутового
теплоносителя
3.3.1 Конструкционный материал
3.3.2 Плотно сцепленное с конструкционным материалом
покрытие (плёнка)
3.3.3 Рыхлый слой продуктов массопереноса дисперсных частиц
и примесей
3.3.4 Газовая прослойка
3.3.5 Пристенный турбулентный пограничный слой,
обогащённый дисперсными частицами примесей
3.3.6 Ядро потока
3.4 Экспериментальное исследование поверхностных
характеристик в системе конструкционный материал -отложения примесей - оксидное покрытие - свинец-висмутовый теплоноситель - газ методом «лежащей» капли
3.4.1 Постановка задач исследований
3.4.2 Описание экспериментального стенда
3.4.3 Методика проведения эксперимента
3.4.3.1 Технология формирования оксидных покрытий
на материале подложки
3.4.3.2 Исходное состояние установки
3.4.3.3 Формирование капли на подложке

со свинец-висмутом, свинцом и свинец-литием. Возможно величина удельного электросопротивления в экспериментах с галлиевым теплоносителем была наименьшей, а в экспериментах со свинец-литиевым теплоносителем - наибольшей. В экспериментах с литиевым теплоносителем трубка, проходящая между полюсов электромагнита была заменена на новую [14].
Итак, величина изменения расхода свинец-литиевого теплоносителя при увеличении индукции поперечного магнитного поля близка к величине изменения расхода свинцового и свинец-висмутового теплоносителей и существенно отличается от величины изменения расхода литиевого теплоносителя. По итогам обработки экспериментвльных данных автором [12] была найдена эмпирическая функция определяющая гидравлическое сопротивление в поперечном магнитном поле для свинец-литиевого теплоносителя:

Я- 120----— 0.06 .

1.3.2.2 Экспериментальное определение МГД-сопротивления на циркуляционных стендах
Испытания, проводимые с теплоносителем на принудительной циркуляции, являются более точным и прогрессивным способом определения МГД-сопротивления, поскольку позволяют напрямую замерять перепад давления на экспериментальном участке в условиях постоянного расхода.
Авторами [15] проводилось исследование МГД-потерь при перекачивании эвтектики свинец-висмут в поперечном магнитном поле (Рисунок 1.7). В качестве материала трубы экспериментального участка использовалась сталь ЭП-823.