Главная  Взрывная дейтериевая энергетика 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

Калий-40 также радиоактивен, но период его полураспада -1,3 млрд лет. То есть в обозримом будущем он тепло не отдаст. Поэтому все оцениваемое ниже распадное * энерговыделение и связанные с ним изменения температуры окажутся приблизительно в 2 раза меньше, чем для чистого натрия.

Удельное энергосодержание распадной энергии в первом контуре

ipacn

(5.4)

Тогда ?расп=5 МДж/кг при = 150 ООО т, qp=2,5 МДж/кг при Ml = 300 ООО т.

Как видно, при полной массе теплоносителя в первом контуре ~2M

распадная энергия чуть превышает теплоту испарения натрия при нормальном давлении (-4 МДж/кг).

Темп повышения температуры

dt М^Ср

<2,

где Cf

- теплоемкость, dr

(5.5)

Тогда - = 90 К/цикл при Mj = 150 ООО т, - = 45 К/цикл при Mi = 300 ООО т. дл dt

Приращение температуры за время цикла не зависит от длительности цикла, так как в стационарном режиме работы КВС на подогрев натрия за цикл расходуется одно и то же количество натрия-24 (-600 г для КВС 10). Это приращение будет существовать при нахождении теплоносителя как в аккумуляторе, так и в накопительных баках. Однако температурные колебания в конкретных системах, осуществляющих обмен теплом по разным каналам, могут оказаться существенно различными. Некоторые варианты рассматриваются в § 5.9.

Мы пока пренебрегли энергией осколков деления, производимых инициатором. Приращение температуры от них намного меньше (-2 К/цикл при Mj = 150 ООО т). Однако энерговыделение от них описывается другими временными зависимостями; их следует учитывать при оценке радиационной обстановки для персонала, занятого ремонтом энергоагрегатов, и при обслуживании КВС, снятого с эксплуатации. Эти вопросы будут рассмотрены в гл. 6.

§ 5.3. Колебания температуры в первом контуре

Примем следующую схему массообмена в первом контуре (рис. 5.2). Всего в нем находится масса теплоносителя Mj = 2Мцд^. Перед очередным взрывом

половина теплоносителя с температурой Гх находится в накопительных баках,

дрзтая - с температурой Гр - в аккумуляторе первого контура. Проходя через

теплообменник, теплоноситель охлаждается от Гр до и поступает в напорный

накопительный бак. в закрытом состоянь

1 - аккумулятор; 2 - н формирования защитной 9 - фонтан защитной ст

Клапан закрыва лектор и далее через стенки. Возникал во КВС 10 диаметр слиь пусть текут, если эта

Более того, ряде ные отверстия и мал( обеспечат управляе

п

Здесь -

I iac туры за время цикла ляет90К; Т^=Т,

Подтекающий i к поверхности взры! лятор. При этом обе ности взрывной каы трий компенсирует <



1спада -1,3 млрд лет. г все оцениваемое ни- енения температуры натрия, рвом контуре

(5.4)

-п = 2,5 МДж/кг при

эм контуре -2Мци^ 1трия при нормальном

(5.5)

кл при Ml = 300 ООО т.

г длительности цикла, натрия за цикл расхо-С10). Это приращение сумуляторе, так и в на-конкретных системах, сказаться существенно

Поизводимых инициа-ьше (-2 К/цикл при ется другими времен-

радиационной обста-и при обслуживании ены в гл. 6.

)

контуре

пуре (рис. 5.2). Всего д очередным взрывом

накопительных баках,

энтура. Проходя через

поступает в напорный

накопительный бак. Клапан формирования защитной стенки при этом находится в закрытом состоянии.


Рис. 5.2. Схема тепло- и массообмена:

/ - аккумулятор; 2 - насос; 3 - теплообменник; 4 - накопительный бак; 5 - клапан системы формирования защитной стенки (СФЗС); 6 - коллектор СФЗС; 7 - сопло СФЗС; 8 - козырьки; 9 - фонтан защитной стенки; 10 - капельные потоки защитной стенки

Клапан закрывает сливные отверстия, через которые натрий поступает в коллектор и далее через сливные трубы на сопла, формирующие фонтаны защитной стенки. Возникал вопрос, как обеспечивается герметичность клапанов, ведь для КВС 10 диаметр сливных отверстий может быть более двух метров? Ответ прост: пусть текут, если эта протечка не превышает 10% от производительности насосов.

Более того, рядом с основным клапаном следует разместить маленькие сливные отверстия и маленькие клапаны, которые вместе с уже имеющейся протечкой обеспечат управляемое подтекание со средним за время цикла расходом

(АУЛ

иул

Тек

Idr J

Т

/нас цикл

(5.6)

Здесь

- производительность насоса; АГц - приращение темпера-

/нас

туры за время цикла за счет распадов, согласно (5.5); для чистого натрия составляет 90 К; Гцикл = - = 400 К для принятых оценок.

Подтекающий натрий через отверстия в соплах поступает на приваренные к поверхности взрывной камеры козырьки и, сливаясь с них, попадает в аккумулятор. При этом обеспечивается поддержание температуры внутренней поверхности взрывной камеры около Т. . Поступающий в аккумулятор холодный натрий компенсирует распадное повышение температуры.



Рассмотрим циклическое изменение температуры в аккумуляторе и накопительном баке (рис. 5.3) для системы, изображенной на рис. 5.2. Сплошной линией показано изменение температуры в случае чистого натрия, штриховой - в случае добавки в натрий лития.

Г, °С 550


В2 (Вз) Вз (В4) В4

Рис. 5.3. Изменения температуры:

верхние кривые - в аккумуляторе; нижние - в накопительных баках; В обозначает взрыв; ДГ ;. - изменение температуры при несрабатывании энергозаряда

Как видим, в варианте с подтеканием клапанов системы формирования ЗС температура либо в аккумуляторе (теплоноситель с литием), либо в накопительных баках (теплоноситель без лития) периодически меняется. Это изменение происходит быстро сразу после взрьша: повышение температуры в аккумуляторе при добавлении лития либо снижение ее в накопительных баках в случае чистого натрия.

Это не очень большие изменения, на десятки градусов. Существенно больший скачок температуры произойдет при несрабатывании энергозаряда. Это показано на рис. 5.3 на примере чистого натрия. Пусть после очередного нормального взрыва В2 взрьш Вз произошел со значительным снижением мощности. Теплоноситель, содержащийся в ЗС, остался холодным и, смешавшись с теплоносителем аккумулятора, изменил температуру в последнем примерно на ДГ д = 200 К.

В этом случае ставший более холодным теплоноситель первого контура продолжает прокачиваться в несколько ускоренном темпе и вместо двух очередных взрывов производится, например, три. Компенсация мощности производится во втором контуре. Для этого скорость теплоносителя второго контура (см. рис. 5.1) через основной теплообменник снижают, а недостающий теплоноситель берут из горячего резервного бака второго контура.

Здесь возможны различные варианты, однако наиболее привлекательным представляется такой, когда резервный бак горячего теплоносителя имеет

температуру на 50. нераторы. Ниже мь руем следующие вы

.в стационарн( ратуры в аккумулят

.в стационарнс копительных баках

в случае отка; уменьшиться на ~2С

Последнее выз также и на входе ос Но и это изменение ное изменение темх и после заливки бег нения КВС жидким 550...650 °С.

§

Влияние нагрев дет порой к серьезь подсказывает опыт В принципе верно, t

Во-первых, на i

Во-вторых, есл вать расположенные

В-третьих, есл1 свыше 500 °С, как и собой изолятор и т. I

Так или иначе, ператур АГ = 500 °( размер (L) на 8L = L

Но если ему не ками), в нем вознию

где Е - модуль Юн Для стали это дг

то есть оказалось бы Еще хуже выг

стали (рис. 5.4). Ста



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов