Исследования в обоснование научно-технических решений конструкции жидкометаллических мишеней ускорительно-управляемых систем

• Автор: Мелузов, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 05.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 217 с. : ил.

Перечень сокращений, условных обозначений

ГЛАВА 1 КОНСТРУКЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИШЕНЕЙ

1.1 Общие положения

1.2 Состав жидкометаллической мишени

1.3 Ориентация оси мишени в пространстве

1.4 Проточная часть

1.5 Элементы, ограничивающие поступление ЖМТ, паров и газов элементов и соединений в направлении полости ускорителя при нормальной работе
1.6 Теоретический анализ характеристик потока в проточной части 26 модели жидкометаллической мишени
ГЛАВА 2 ЭКМПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ ПОТОКА В ПОЛНОМАСШТАБНОЙ МОДЕЛИ МИШЕНИ И УСЛОВИЙ НЕЗАТЕКАНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В УСКОРИТЕЛЬ (НА ВОДЕ)

2.1 Общие положения

2.2 Описание модели устройства при испытаниях на I этапе

2.3 Описание экспериментального стенда (I этап)
2.4 Программа испытаний обеих конструкций моделей (I этап)
2.5 Обсуждение результатов испытаний (I этап)
2.6 Исследование условий незатекания теплоносителя в патрубок подвода частиц от ускорителя (II этап). Общие положения
2.7 Описание экспериментального стенда ФТ - 03М
2.8 Исходное состояние установки ФТ-03М
2.9 Методика проведения испытаний на прозрачной модели (II этап) с установленными цилиндрическими обтекателями при угле ребер закрутки 0° (без закрутки потока)

2.10 Обсуждение результатов испытаний (И этап). Влияние режимных и геометрических характеристик на условия незатекания теплоносителя в полость имитатора подвода частиц
2.11 Влияние скорости потока и величины числа Рейнольдса в кольцевом зазоре между обтекателем и корпусом
2.12 Влияние угла закрутки потока
2.13 Влияние величины эквивалентного диаметра кольцевого зазора
2.14 Влияние относительной длины кольцевого зазора
2.15 Влияние противодавления и перепада высоты между торцевым срезом цилиндрического обтекателя и свободным уровнем теплоносителя в сливной емкости
2.16 Влияние ориентации оси модели в пространстве (горизонтальное или вертикальное)
2.17 Условия образования газопаровой полости со свободной поверхностью теплоносителя в проточной части мишени
2.18 Выводы (II этап)
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛНОМАСШТАБНОЙ ВЕРТИКАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МИШЕНИ НА ЭВТЕКТИЧЕСКОМ СПЛАВЕ СВИНЕЦ-ВИСМУТ
3.1 Описание экспериментального стенда ФТ - 1 МУУС
3.2 Описание конструкции модели жидкометаллической мишени
3.3 Программа - методика проведения испытаний
3.4 Методика построения профиля свободной поверхности в полости мишени
3.5 Исследование условий незатекания ЖМТ в полость патрубка - имитатора подвода частиц от ускорителя в режимах пуска и прекращения циркуляции ТЖМТ через полость мишени
3.6 Методика определения расхода теплоносителя через полость мишени
3.7 Результаты измерений точек свободной поверхности ТЖМТ в проточной

части модели мишени и давления в ее газовой полости

3.8 Обсуждение результатов
3.9 Исследование эжекционных характеристик проточной части модели мишени
3.10 Исследование профиля свободной поверхности ТЖМТ в полости модели мишени
3.11 Выводы к главе 3
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛНОМАШТАБНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МИШЕНИ НА ЭВТЕКТИЧЕСКОМ СПЛАВЕ СВИНЕЦ-ВИСМУТ
4.1 Общие положения
4.2 Описание экспериментального стенда ФТ-1МУУС-2
4.3 Описание конструкции модели жидкометаллической мишени
4.4 Программа-методика проведения испытаний
4.5 Обсуждение результатов
4.6 Заключение к главе 4
ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ МАССОПЕРЕНОСА И ОТЛОЖЕНИЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ПОЛОСТИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МИШЕНИ
5.1 Расчетные исследования процесса массопереноса ТЖМТ в полости жидкометаллической мишени
5.2 Экспериментальные исследования процесса массопереноса
5.2.1 Массоперенос при испытаниях жидкометаллической мишени
5.2.2 Исследование массопереноса свинца при рабочих температурах жидкометаллической мишени
5.2.3 Исследование при температуре свинца 1500° С и давлении газа 1,0 кгс/см2 (ата)

5.2.4 Исследование при температуре свинца 1300 С; давлении 1,0 кгс/см (ата) и вакууме 2Т0-3 кгс/см2 (ата)
5.2.5 Исследование процесса уноса газовым потоком частиц свинца, образующихся при барботаже, в момент разрыва пузырей на свободной поверхности
коническими поверхностями и снижением эффективности раскрутки потока лопатками.
В целом испытания показали, что гидравлическое сопротивление первого варианта модели не превышает 0,12-0,22 м.ст.ж. при расходе 10 м3/час и для второго варианта не превышает 0,05-0,1 м.ст.ж. при расходе 12 м3/час, что незначительно применительно к работе жидкометаллической мишени в составе контура ЖМТ.
2.5.2 Характеристики свободной поверхности среды в объеме модели и условий ее формирования. '
2.5.2.1 На рисунках 2.6а, 2.66 для первого варианта СБ 500 ФТ представлены зависимости среднего диаметра и угла конусности конической свободной поверхности при переменном значении расхода, угла конусности канала формирования потока (15° и 30°) и от давления на выходе из модели при вертикальном расположении ее оси при сообщенной с атмосферой и герметизированной (заглушка) полости подвода частиц.
Из этих зависимостей видно, что анализируемые параметры практически не зависят от угла конусности (15° и 30°) канала формирования потока, но, естественно, существенно зависят от расхода среды и давления на выходе из модели. Аномальный, по сравнению с другими, характер зависимости анализируемых параметров при расходе 10 м3/час и при герметизированной от атмосферы полости подвода частиц определяется созданием разрежения в этой полости (за счет эжекции газа потоком воды). Увеличение противодавления на выходе из модели приводит к уменьшению среднего диаметра конической свободной поверхности и угла ее конусности. В диапазоне исследованных значений расходов воды и противодавлений средний диаметр “воронки” изменялся в пределах от 5 мм до 35 мм, а угол ее конусности от долей градусов