Датчик капсульного типа для контроля кислорода в контурах ЯЭУ с теплоносителями свинец и свинец-висмут

• Автор: Чернов, Михаил Ефимович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

,ф 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Примеси в тяжлом жидкометаллическом теплоносителе

1.2. Способы контроля примесей в циркуляционном контуре с жидкометаллическим теплоносителем.

1.2.1. Контроль чистоты теплоносителя методом отбора проб.

1.2.2. Контроль чистоты теплоносителя непосредственно в контуре.

Выводы.
2. РАСЧЕТНОТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ КИСЛОРОДА И ВОДОРОДА СО

СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

Выводы.

3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ

3.1. Идеология разработки датчиков.
3.2. Условия работы датчиков ТДА кислорода и основные направления разработки
Выводы.
4. РАЗРАБОТКА ДАТЧИКОВ ТЕРМОДИАМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КИСЛОРОДА
4.1. Экспериментальное обоснование выбора материала керамического чувствительного элемента датчика ТДА кислорода.
4.1.1. Обоснование химического и фазового состава материала керамического
ф чувствительного элемента с точки зрения наилучших термомеханических свойств.
4.1.2 Технология изготовления керамических чувствительных элементов
4.1.3. Выбор химического и фазового состава материала керамического чувствительного
элемента с точки зрения иаилучшей ионной проводимости
4.2. Расчгно экспериментальное обоснование прочности керамического чувствительно элемента при воздействии потока теплоносителя.
4.2.1. Расчт температурных напряжений.
4.2.2. Расчт механических нафузок на КЧЭ и определение геометрических размеров по балочной теории
ф 4.2.3. Уточннный расчт необходимой толщины стенки КЧЭ.
4.3. Экспериментальное обоснование способов соединения керамического
чувствительного элемента с металлическим корпусом датчика, разработка и подбор
материалов для осуществления такого соединения
Ф 4.3.1. Соединение керамического чувствительного элемента с металлическим корпусом
датчика с помощью ситалла.
4.3.2. Соединение керамического чувствительного элемента с металлическим корпусом
датчика механическим способом, с герметизацией при помощи уплотнения
4 4.4. Разработка различных конструкций и технологии изготовления датчиков ТДА
кислорода для разных условий эксплуатации.
4.4.1. Конструкция датчика для прецизионных экспериментов.
4.4.2. Конструкция датчика для экспериментов в статическом расплаве жидкого металла
4.4.3. Конструкция датчика для экспериментов в циркуляционном стенде
4.5. Разработка технологии изготовления датчиков ТДА кислорода
Выводы.
щ 5. СЕРТИФИКАЦИЯ ДАТЧИКОВ ТДА КИСЛОРОДА
5.1 Устройство и состав установки для метрологических испытаний датчиков.
5.2. Разработка программы метрологических испытаний
5.3. Результаты проведения испытаний.
Выводы.
6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ТЯЖЛОГО ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
РАЗРАБОТАННЫХ ДАТЧИКОВ ТДА КИСЛОРОДА.
6.1. Использование датчиков в экспериментах со статическим теплоносителем
ф 6.2. Использование датчиков для экспериментов в циркуляционных стендах
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Комиссариатом по атомной энергии Франции и Министерством атомной энергии России. Франция, Кадараш г. Российском научнотехническом форуме Ядерные реакторы на быстрых нейтронах, г. Обнинск, г. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в печатных работах , , ,,,, , ,,, 5, 8, , 8, 1, и ряде отчетов о НИР. Объм работы и структура диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, заключения и приложений. Диссертация изложена на 3 страницах текста, куда входят рисунков, таблиц, список ли тературы, включающий 5 наименований, в том числе работы в соавторстве. Работа выполнена в лаборатории технологии жидкометаллических теплоносителей и новых материалов теплофизического отделения ГНЦ РФ ФЭИ. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю диссертации доктору технических наук, профессору П. Н. Мартынову за ценные методические и практические указания и постоянное внимание к работе. Неоценимую помощь в теоретических исследованиях, подготовке рукописи оказали автору кандидаты технических наук Р. Ш. Асхадуллин, И. В. Ягодкин, В. А. Гулевский, старшие научные сотрудники О. В. Лаврова, Ю. А. Тепляков и др. Автор выражает им искреннюю благодарность, а также благодарит всех сотрудников лаборатории за помощь на разных этапах работы. Эвтектический сплав свинецвисмут и свинец являются перспективными теплоносителями для использования в ЯЭУ. Они обладают рядом благоприятных теплофизических и технологических свойств, но в то же время сравнительно агрессивны по отношению к конструкционным материалам, а также могут быть загрязнены примесями во время работы установки. ТЖМТ обладает хорошими ядерными свойствами , . Сечение захвата быстрых нейтронов для характерного спектра составляет порядка м2, а для тепловых нейтронов м2. Многолетний опыт эксплуатации свинцововисмутовых контуров, а также результаты исследований, проведнных на контурах с жидким свинцом, показали, что в теплоноситель неизбежно происходит поступление примесей , , . Эти примеси взаимодействуют между собой, с компонентами теплоносителя и консфукционными материалами, происходит фанегюртировка и локализация продуктов этих взаимодействий. Состав, физическое состояние и количество примесей во многом зависят от условий и этапов эксплуатации контуров. На этапе создания контура происходит взаимодействие конструкционных материалов с атмосферой при их транспортировке, хранении, проведении технологических операций. При этом протекает множество процессов. Это адсорбция и абсорбция газов, химическая и электрохимическая коррозия и другие. Результатом этих процессов является образование продуктов, которые впоследствии оказываются в контуре. При эксплуатации контура после заполнения теплоносителем дополнительное количество примесей образуется за счет растворения компонентов конструкционных материалов , , , , . Однако основное количество примесей образуется за счет взаимодействия теплоносителя и контура с кислородом воздуха. Это объясняется условиями эксплуатации контуров, в первую очередь необходимостью замены оборудования, датчиков контроля параметров работы и других узлов, а также проведением ремонтных работ. Все эти операции связаны, как правило, с разгерметизацией контура в холодном или разогретом состоянии. Необходимо отметить важную закономерность. Окисление расплава и накопление примесей при прекращении циркуляции в контуре могут быть значительно меньшими, если при разгерметизации теплоноситель не удаляется из контура или его участка. В этом случае кислород воздуха взаимодействует с ограниченной поверхностью зеркалом неподвижного расплава. Более существенное загрязнение возможно при разгерметизации контура и эвакуации теплоносителя из контура. В данном случае кислород проникает во вес участки циркуляционного контура, при этом окисляются многочисленные остатки сплава капли, пленки и т. При последующем заполнении контура разогретым расплавом происходит десорбция кислорода, его поступление в расплав, окисление расплава, интенсивное шлакообразование и забивание шлаками различных участков кон тура при циркуляции.