Экспериментальное и расчетное обоснование применения галлиевого теплоносителя в системе охлаждения дивертора токомака

• Автор: Бутов, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 191 с.

Содержание
Введение
1 Аналитический обзор
1.1 Использование галлия в качестве теплоносителя для
охлаждения дивертора ТЯР
1.1.1 Совместимость галлия с конструкционными материалами
1.1.2 Физические свойства галлия
1.1.3 Химические свойства галлия
1.2 Обоснование необходимости формирования электроизолирующих покрытий
1.3 Анализ условий работы электроизолирующих покрытий
1.4 Постановка задач исследований
2 Анализ процессов массообмена примесей при формирования электроизолирующих покрытий на
конструкционных материалах в галлиевом теплоносителе
2.1 Возможные способы формирования ЭИП
на поверхностях конструкционных материалов в галлиевом циркуляционном контуре
2.2 Массообмен примеси кислорода в пристенном слое
2.3 Выводы
3 Экспериментальные исследования МГД - сопротивления потока
галлиевого теплоносителя в поперечном магнитном поле
3.1 Описание экспериментальной установки

3.2 Методика проведения экспериментов
3.3 Методика обработки экспериментальных данных
3.4 Обсуждение результатов
3.4.1 Зависимость коэффициента сопротивления
от критерия Стюарта
3.4.2 Зависимость коэффициента сопротивления
от технологии формирования ЗИП
3.4.3 Зависимость коэффициента сопротивления от температуры
3.4.4 Зависимость коэффициента сопротивления
от скорости движения теплоносителя
3.4.5 Расчетное определение электромагнитной составляющей коэффициента сопротивления А.м на основе
экспериментальных данных величины р§ покрытий
3.5 Расчет погрешностей эксперимента
3.6 Материаловедческий анализ электроизолирующих покрытий, сформированных в условиях галлиевого циркуляционного контура
3.6.1 Методика проведения исследований
3.6.2 Результаты исследований
3.6.3 Обсуждение результатов
3.6.4 Выводы
3.7 Сравнительный анализ результатов эксперимента
с результатами аналогичных ранее опубликованных исследований
3.8 Выводы

4 Контроль величины термодинамической активности кислорода
в галлиевом циркуляционном контуре
4.1 Определение термодинамической активности кислорода в ЖМТ методом гальванического концентрационного элемента
4.2 Экспериментальные определение возможности контроля термодинамической активности кислорода в галлии
4.2.1 Описание экспериментальной установки
4.2.2 Методика проведения экспериментов
4.2.3 Обсуждение результатов
4.2.4 Определение погрешности эксперимента
4.2.5 Выводы
5 Исследование работоспособности оксидных электроизолирующих покрытий на конструкционных материалах в галлиевом
теплоносителе при воздействии термоциклических нагрузок
5.1 Анализ величин изменений температуры стенки дивертора
с электроизолирующим покрытием
5.1.1 Расчет величины термоциклических нагрузок
5.2 Анализ напряжений, возникающих в ЭИП
в момент "гашения" и "зажигания" плазмы
5.2.1 Механические свойства пленок
5.2.2 Анализ механизма сцепления пленки
с конструкционным материалом
5.2.3 Анализ напряжений растяжения в пленке
и возможного трещинообразования

В работе [7] приводятся экспериментальные исследования динамического воздействия теплоносителя и тепловых нагрузок на характеристики ЭИП. Исследования проводились в диапазоне температур 100 - 300°С, при атмосферном давлении и в вакууме. Исследовались образцы из стали 08Х18Н10Т, бериллия, ванадия и сплавов на его основе в галлиевом теплоносителе.
Результаты экспериментов показали, что динамическое воздействие галлия на образцы из стали 08Х18Н10Т привело к некоторому увеличению характеристики р8 (р - удельное сопротивление ЭИП, § - его толщина) на 10 -15%, что улучшает изоляционные свойства ЭИП. На остальных образцах динамическое воздействие галлия не приводит к значительным изменениям характеристик ЭИП.
Температурная зависимость величины р8 неоднозначна. Эксперименты показали, что при увеличении температуры от 100 до 300°С для образцов из ванадия и его сплавов наблюдалось увеличение электросопротивления на 15 -20%, для стальных образцов при этих же условиях зафиксировано снижение величины р8 на 50%.
При исследовании зависимости величины р8 ЭИП на образцах из бериллия зафиксировано значительное возрастание величины с последующей стабилизацией при увеличенных значениях от начального (на 20 - 300% при 300°С).