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


рость движения газа v

(6.17)

гавляет 1 мм, то есть

(1800 с) из первой ка-ш. Столько же аргона

меру в основном под I м, даже без учета си-1ерез зазор вокруг тро-

= 0,1 л/с(180л/цию1).

ройства (см. рис. 6.5). грвой камеры смеши-!тся в первую камеру. 1ается (20 мм рт. ст.). Затем первый затвор

I л. Для ускорения за-ить ее со сборочным истечения, например тда через -10 секунд

4, а через -3 минуты

оло 3,5 м' аргона. iTBop № 2 и заряд пе-яесообразно выбрать

удет - 2 м^, и содер-

D сравнению с содер-гг образования замет-

и пфевод заряда в ка-[ературе 120... 150 °С. здействия на ядерные )статочно недорогого

Сразу после перемещения контейнера в камеру № 3 затвор № 3 закрывается, а затвор № 4 открывается (этап V). Камера № 3 имеет объем -400 л, то есть 400 л натрия выливается во взрывную камеру, а 400 л аргона, насыщенного до равновесных концентраций тритием, радиоактивным аргоном, криптоном и ксеноном заполняют камеру № 3. На этапе VI затвор № 4 закрывается и производится заполнение камеры № 3 натрием. К верхней части камеры № 3 должен быть подведен трубопровод, соединенный с объемом взрывной камеры. Через него происходит вытеснение основной массы аргона с радиоактивными примесями. После вытеснения аргона по этому трубопроводу начнется медленное истечение натрия.

В этот момент контейнер опущен в точку взрыва. Заряд приводится в состояние механической готовности, и в камере № 3 повышается давление до -50 бар. Натрий частично поступает в камеру № 2. Скорость истечения во взрывную камеру и в камеру № 2 в соответствии с формулой (6.17) достигает

= Кз 2 = 15л/с.

Если состояние повышенного давления длится -10 секунд, то камера № 2 заполняется на высоту -0,7 м, а во взрывную камеру выливается -150 литров натрия.

При повышении давления в камере № 3 часть аргона, насыщенного радиоактивными изотопами, неизбежно вместе с натрием будет вытеснена в камеру № 2. Объем вытесненного газа может быть оценен как

У = 5за,в^-(2...3)5,р^ = 6...9смЗ.

Если вытесненный в камеру № 2 газ имеет равновесную концентрацию (см. § 6.5) Оу- 2 Ки/л, то в камеру № 2 попадает 12... 18 мКи РБГ. При последующем смешивании аргона из камер № 1 (этап III, через полчаса) и № 2 около 20 % РБГ (-3 мКи) переходит в камеру № 1. При открытии затвора № 1 на этапе II (через час) эти 3 мКи переходят в атмосферу сборочного помещения.

Если объем последнего -3000 м', то удельная активность РБГ в нем составит

СП ==10-12 Ки/л.

3 10

Это на -4 порядка ниже ПДК для рабочих помещений и даже ниже концентраций, допустимых для населения.

Конечно, эти оценки оппонент может считать заниженными. Если, например, предположить, что на затвор № 4 будет действовать импульсное давление 250 бар, то в камеру № 3 устремится аргон из взрывной камеры со скоростью -300 л/с. Если этот импульс давления будет длиться хотя бы 10 мс, то в камеру войдет -3 л газа, несущего -6 Ки РБГ. Тогда по той же схеме в сборочном

сооружении удельная активность составит 2 10-Kи/л. Это уже значительно ближе к ПДК. Если учесть, что при воздействии импульса зазоры в затворе увеличатся втрое, то из-за кубичной зависимости в формуле (6.17) произойдет



Г

увеличение потока в -25 раз. Удельная концентрация в сборочном сооружении

о

может достичь 5 10 Ки/л, то есть сравняется с ПДК.

Этого удара аргона по затвору можно избежать. Вместе с формированием защитной стенки по трубе, являющейся продолжением шлюза в сторону взрывной камеры, можно пустить поток натрия. Если высота такого потока будет -10 м,

а скорость -20 м/с, удельный импульс его составит -2 10 Па. При характерном

импульсе взрывной волны -10 Па (см. гл. 3) этот поток замедлит свою скорость до 10 м/с, но не ударит по затвору. На затвор будет действовать только квазистатическое давление (30...40 бар), и натрий в любой момент будет вытекать из камеры № 3 во взрывную камеру.

Конечно, если не будет обнаружено других механизмов проникновения РБГ в шлюз , то сделанную оценку можно считать и завышенной.

Во-первых, при заполнении камеры № 3 натрием (рис. 6.7) поток аргона из камеры № 2 в камеру № 3 и через трубопровод во взрывную камеру снижает долю РБГ в вытесняемом объеме газа.


К взрывной камере

Рис. 6.7. Схема потока аргона

Во-вторых, при необходимости можно создать дополнительную камеру с натрием, в которой для всплывающих пузырьков аргона устроить ловушки с последующим отсосом грязного аргона во взрывную камеру.

Способу шлюзования энергозаряда при помещении его во взрывную камеру уделено особое внимание, чтобы развеять сомнения экспертов по вопросу обеспечения герметичности шлюза.

Определив,* что такое герметичность для КВС, мы показали, что зазоры площадью до нескольких квадратных сантиметров легко латаются потоками газа и натрия, расход которых намного меньше, чем требуется по технологиям топливного цикла и теплообмена. Поддержание герметичности КВС на зфов-не, обеспечивающем фон много ниже ПДК по газообразным радиоактивным продуктам - не слишком сложная техническая задача.

Опыт проведения ядерных испытаний показывает, что исключить на 100 % наличие непредсказуемых заранее механизмов проникновения РБГ было бы слишком смело.

§6.7.Дву

6.7.1. Принципы

Ранее (см. гл. 3, ной волны и квазисп рически симметрич! ударное действие т Более того, защитна камеры, препятству! либо отраженные ( фрагменты защитно! цей давлений на фра

Эти оценки нов действующие на ко] которых предпочтет

Напомним, что пенсации тепловых нас интересует и ка очередного ударной ударных воздействи можно рассматрива-; пульса и восстанавл

Отметим, что суждать и жидкое з пользован песок, з; преимущества, свя ристик и предпочт! трием, проникшим i

Таким образом, конструкции, запас! лять. Это сложная : запасов прочности и

Как правило, в моделями, провере! КВС. Вместе с тем \ совсем. Напр!!мер, ( ковали материалы ! мер [70]. Камеры ра тудах давлен!!я в 50 планируемая рабоча давления не более V



оорочном сооружении

сте с формированием [юза в сторону взрыв-го потока будет -10 м,

Па. При характерном

к замедлит свою ско-!т действовать только й момент будет выте-

1В проникновения РБГ

:. 6.7) поток аргона из ю камеру снижает до-

олнительную камеру 1на устроить ловуш-о камеру.

во взрывную камеру ЭВ по вопросу обеспе-

показали, что зазоры ;<латаются потоками ется по технологиям ности КВС на уров-1ным радиоактивным

лючить на 100 % налило бы слишком смело.

§ 6.7. Двумерные оценки давления на жесткий корпус

6.7.1. Принципиальный тупик одномерных оценок . >: > .ч

Ранее (см. гл. 3, 4) мы пользовались оценками воздействия на корпус взрывной волны и квазистатического давления на основе приближенных решений сферически симметричных задач. Переход к цилиндрической геометрии показал, что ударное действие на различные участки корпуса происходит в различное время. Более того, защитная стенка, элементы которой располагаются внутри взрывной камеры, препятствует прямому действию взрывной волны на корпус. Действуют либо отраженные (зачастую многократно) фрагменты взрывной волны, либо фрагменты защитной стенки, разогнанные импульсом взрывной волны или разницей давлений на фрагментах защитной стенки.

Эти оценки показали, что даже при завышенных предположениях давления, действующие на корпус, меньше пределов прочности доступных материалов, из которых предпочтение отдано стали, бетону (железобетону) и даже песку.

Напомним, что песок появился как элемент двухслойного корпуса для компенсации тепловых расширений элементов взрывной камеры (см. гл. 5). Но песок нас интересует и как среда, способная к легкому восстановлению формы после очередного ударного воздействия, и как среда, способная снижать амплитуду этих ударных воздействий. Засыпку промежутка между двумя стальными оболочками можно рассматривать как вторую защитную стенку, разрушаемую в момент импульса и восстанавливаемую в промежутке между импульсами.

Отметим, что засыпка не обязательно должна быть сыпучей. Можно обсуждать и жидкое заполнение, и жидко-сыпучее. В частности, может быть использован песок, залитый жидким стеклом. У такого состава есть некоторые преимущества, связанные с предсказуемостью гидродинамических характеристик и предпочтительностью химических свойств при взаимодействии с натрием, проникшим в засыпку .

Таким образом, по мере того как идея КВС начинает обретать облик какой-то конструкции, запасы, существующие в одномерных оценках, необходимо выявлять. Это сложная задача, если от таких оценок требовать точного определения запасов прочности и долговечности конструкции.

Как правило, все равно приходится пользоваться некоторыми расчетными моделями, проверенными на экспериментах, не очень близких к конструкции КВС. Вместе с тем нельзя сказать, что экспериментальные данные отсутствовали совсем. Например, сотрудники федерального ядерного центра ВНИИЭФ опубликовали материалы по изучению цилиндрических железобетонных взрывных камер [70]. Камеры разрушались после одного - двух десятков взрывов при амплитудах давления в 5000 бар. Для КВС в течение расчетного срока службы (30 лет) планируемая рабочая нагрузка составляет 100...300 тыс. взрывов при амплитудах давления не более 100 бар. - -; ,г



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