Тема 7

теплоносителей на основе свинца. Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии

систем технологии теплоносителей подобного состояния поверхностей контуров не наблюдалось
Шлаки на трубопроводе
Отложения

Отложения шлаков в теплообменнике

теплоносителя

= KP  S  (Cs – C[О]), KP =

4[O] + 3 
4[O] + 3[Fe] 

Исходное состояние поверхности стали (без защитной оксидной пленки)

Формирование защитной оксидной пленки.
Окисление диффундирующих из стали примесей

Возможности метода:
С[О]=1∙10-3 ÷ 1∙10-11 % масс.

где Кр – коэффициент скорости растворения;
S – поверхность растворения;
СS – концентрация насыщения кислорода;
С[О] – концентрация кислорода в зоне растворения

Для ЯЭУ принято:
С[О]=1∙10-6 ÷ 4∙10-6 % масс.

Растворенный
кислород

Растворенное
железо

может быть рассчитана в диффузионном приближении по формуле:
 J = D

Расчет процесса внутри массообменного аппарата

Поддержание заданного качества свинцового теплоносителя

Государственном реестре средств измерений
(№ 25282-03) Сертификат Госстандарта России RU.

Поддержание заданного качества свинцового теплоносителя

свинцового теплоносителя

сплава из циркуляционного контура – минимальное накопление шлаков
Б) при удалении

Сорбция О2 «холодной» поверхностью контура

MPbO/MPb-Bi ~ 10-3÷10-4 %мас.

MPbO/MPb-Bi~ 10-2÷ 5 % масс..

Минимизация контакта теплоносителя с кислородом воздуха решает задачу по предотвращению образования шлаков на основе оксида PbO.

Очистка от примесей теплоносителей на основе свинца

теплоносителя и поверхностей контура от отложений водородосодержащими газовыми смесями после

Очистка от примесей теплоносителей на основе свинца

поверхности раздела газ-свинец
М = КВ S ,

примесей, образующихся в первом контуре в результате взаимодействия ТЖМТ с

Очистка от примесей теплоносителей на основе свинца

2 – парогенератор; 3-главный циркуляционный насосный агрегат; 4 – поверхность

Принципиальная схема размещения средств контроля и регулирования состава защитного газа

2)
Микрофотографии аэрозольных частиц свинца, уловленных металловойлоком
Дисперсный состав и концентрация аэрозолей
Высокотемпературный

Низкокотемпературный фильтроматериал

2)
Экспериментальные исследования
газового фильтра на стенде СИАФ-1
Двухступенчатый фильтр очистки газа

4Pb (dc(Fe3O4)/d)p = K c(Fe)3 c(PbО)4 - K c(Fe3O4) c(Pb)4 Кинетическая

Моделирование массопереноса продуктов коррозии стали в контурах со свинцовым теплоносителем

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

= -3K(c(Fe)3 c(Pb О)4 -c(Fe3O4)/К) + 4f (c(Fe)w - c(Fe))/Dk

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

теплоносителем
Коэффициент  для круглых каналов определяется исходя из известной критериальной

размерам частиц по закону Беннета для различных определяющих параметров: 1

частиц;
 – ядро кинетического уравнения;
S и V – площадь поверхности,

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

Выделен гидравлический тракт с циркуляцией основной массы теплоносителя.
- Замкнутый

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

Схема расположения участков основного контура циркуляции установки БРЕСТ-300
Расчеты проводились

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

распределения массы взвесей по размерам частиц через 200 проходов свинца

 (l), 1/м

l, м

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

потоков магнетита на поверхность проточной части по длине циркуляционного контура

W, кг/(м2с)

, с

Начальное значение толщины оксидной пленки по всей поверхности контура принято равным 10 мкм. Отрицательные значения потока соответствуют диссоциации магнетита. На входном участке активной зоны происходит накопление магнетита на поверхности каналов. В экстремальной точке скорость роста слоя может достигать 180 мкм/год. На выходе из активной зоны происходит накопление отложений за счет осаждения частиц магнетита со скоростью около 55 мкм/год, но в то же время – уменьшение толщины оксидного слоя за счет диссоциации магнетита со скоростью около 170 мкм/год. Имеет место диссоциация магнетита на входе в парогенератор со скоростью около 50 мкм/год.

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

потоков железа, выходящего из стали, по длине по длине циркуляционного

W, кг/(м2с)

, с

Максимальный выход железа из стали имеет место на выходе каналов активной зоны. В экстремальной точке поток железа достигает 710–9 кг/(м2с), что соответствует уменьшению толщины стальной стенки со скоростью около 30 мкм/год. Примерно такая же скорость растворения стали будет сохраняться во всей высокотемпературной зоне контура (550С) до входа теплоносителя в парогенератор.

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

потоков магнетита и частиц по длине каналов активной зоны (1

L, м

W, кг/(м2с)

1

2

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

потоков железа, выходящего из стали (1) и поступающего в теплоноситель

L, м

W, кг/(м2с)

1

2

3

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

железа из стали в зависимости от толщины оксидной пленки в

, мкм

M, кг/год

Теория и расчет массопереноса продуктов коррозии в контурах со свинцовым теплоносителем

, , – радиус, скорость и ускорение движения

при постоянном давлении p

Эрозионное воздействие свинца на конструкционные материалы

образце стали
Начальный радиус пузырька R0:
1 – 50 мкм;

Эрозионное воздействие свинца на конструкционные материалы

в теплоносителе для R0=50 мкм.
Эрозионное воздействие свинца на конструкционные

1 –

Эрозионное воздействие свинца на конструкционные материалы

свинца на конструкционные материалы

каверн за выступами на эрозионных образцах при 900 об/мин и

а)

б)

образцах после испытаний в свинце при 1200 об/мин и 6500С.

Эрозионное воздействие свинца на конструкционные материалы

мм с кривизной радиусом 2,5 мм , набегающий поток свинца

Эрозионное воздействие свинца на конструкционные материалы

ОБОРУДОВАНИЯ РУ С ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ Pb и Pb-Bi
СВБР-100
Брест - 300

ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ Pb и Pb-Bi
Pb-Bi, Tmax = 465C
Pb, Tmax = 550C
Pb-Bi, Tmax =

АПЛ пр. 705
Разработка конструкционных материалов: аустенитной кремнистой стали 10Х15Н9С3Б1
(ЭП 302), низколегированных кремнистых сталей 15Х1СМФБ, 10Х1С2М
Отработка технологии теплоносителя
Предварительное окисление тракта теплоносителя в газовых и жидкометаллических средах;
Периодическая обработка сплава Pb-Bi водородом с последующим добавлением кислорода

СВБР-100
Применение сталей
-10Х15Н9С3Б1 (ЭП 302) (ВКУ)
-биметаллические трубы в парогенераторе
10Х15Н9С3Б+ 03Х21Н32М3Б (ЭП 302 + ЧС-33)
Поддержание концентрации О2 в Pb-Bi
на уровне 10-6 %

БРЕСТ-300
Применение сталей: аустенитной кремнистой стали 10Х15Н9С3Б1 (ЭП 302), 16Х12ВМСФ5Р (ВКУ),
9%-хромистой стали с кремнием 10Х9НСМФБ, аустенитной кремнистой стали Х18Н13С2АМВФ5Р (трубы парогенератора)
Поддержание концентрации O2 в Pb на уровне 10-6 %

БРЕСТ-1200
Разработка конструкционных материалов: аустенитной кремнистой стали 04Х15Н11С3МТ (ВКУ)
9%-хромистой стали с кремнием 10Х9НСМФ аустенитной кремнистой стали Х18Н13С2АМВФ5Р (трубы парогенератора).
Поддержание концентрации O2 в Pb
на уровне 10-6 %

аустенитной стали 10Х15Н9С3Б (ЭП 302) в жидкометаллическом теплоносителе и на

АДСОРБЦИОННОЕ ВЛИЯНИЕ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Обобщенная зависимость роста усталостных трещин в стали 10Х9НСМФБ(ά) в свинце и на воздухе при различных температурах. (■ – свинец 420°С, ♦- свинец 360°С,  - воздух 420°С, ● - воздух 360°С.)

в зависимости от повреждающей дозы, (сна)

с теплоносителями свинец и свинец-висмут следует исключить применение в составе

парогенераторов
ВЫБОР КОНСТРУКЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ ТРУБ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ РЕАКТОРНЫХ УСТАНОВОК С

со свинцовым и свинцово-висмутовым теплоносителями близко. Это определяет возможность применения

РЕАКТОРНЫЕ УСТАНОВКИ СО СВИНЦОВЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ БРЕСТ-ОД-300, БРЕСТ-1200

CLEAR-I
the structural illustration of Lead Alloy-based Zero Power Reactor CLEAR-0

illustration of China lead alloy cooled demonstration reactor CLEAR-III
The CLEAR-III

A 100 MWth lead or leadbismuth
cooled experimental reactor named CLEAR-II will be built coupled with a proton accelerator
of ~600-1000MeV/~10mA and a Lead-bismuth spallation target.

консорциум FALCON.
ALFRED (Advanced Lead Fast Reactor European Demonstrator) - европейский проект реактора,

Внутренний корпус реактора ALFRED

Меморандум определяет Румынию как предпочтительное место для строительства ALFRED.