Файл: Герасимов В.В. Материалы ядерной техники учеб. пособие.pdf

реть отвод кислорода, выделяющегося в ходе взаимодействия спирта со щелочными металлами. Количество спирта, необхо­ димое для очистки, должно вдвое превышать вес предполагае­ мых остатков щелочного металла. Когда количество оставше­

димо проверить количество воды в нем. Спирт можно приме­ нять только в том случае, если при растворении в нем кусочка щелочного металла не возникает вспышки, искрения или ин­ тенсивного газовыделения.

В процессе промывки контура спиртом желательно его пере­ мешивать. По окончании первой промывки спирт может быть слит и разбавлен на 20% водой. Этот раствор используют для второй промывки. Окончательно контур промывают чистой водой. В последнее время применяют также промывку контура водяным паром. Этот процесс требует тщательной отработки технологии и контроля. В частности, систему заполняют инерт­ ным газом для замедления реакций, подача вначале перегре­ того, а затем влажного пара осуществляется небольшими пор­ циями. При использовании в качестве теплоносителей щелочных металлов должны быть предусмотрены системы очистки их перед загрузкой в контур, помещение для уничтожения исполь­ зованных щелочных металлов.

комнатной температуре свинец стоек на воздухе. Расплав свинца до температуры 700° защищается от окисления плотной плен­ кой окисла. При температурах 700—900° пленка окисла пла­ вится и скорость окисления резко возрастает. Водород и азот не взаимодействуют со свинцом до 600°. Эти газы, а также аргон, гелий применяются для защиты расплавленного свинца от окисления. Расплавленный свинец практически не взаимо­ действует с графитом. Стойки в расплавленном свинце углеро­ дистая сталь, ряд нержавеющих сталей, тантал, титан, ниобий, бериллий.

Загрязнение свинца кислородом, сурьмой, мышьяком, оловом, цинком увеличивает его агрессивность.

В качестве жндкометалличе'ского теплоносителя чаще при­ меняют не свинец и висмут по отдельности, а их смесь эвтек­ тического состава, содержащую 44,5% РЬ и 55,5% Ві. Темпера­ тура плавления этого сплава 125°. Теплофизические свойства сплава, за исключением теплопроводности, близки к средним значениям теплофизических свойств висмута и свинца. Хими­ ческие свойства близки к аналогичным свойствам его компо­ нентов.

Аустенитные нержавеющие стали не обладают достаточной стойкостью в эвтектике РЬ — Ві при температуре 600°. В процес­ се взаимодействия с эвтектикой происходит селективное раство­ рение никеля из аустенитной стали. Последнее обстоятельство обусловливает протекание структурного превращения аустенит — феррит; последний обнаруживают рентгеноструктурным анали­ зом на поверхности стали. Предварительное насыщение эвтек­ тики никелем в количестве 0 ,6 % увеличивает стойкость аусте­ нитной нержавеющей стали. Создание на поверхности стали окисных слоев за счет окисления компонентов стали или введе­ ния в эвтектику в качестве ингибиторов кальция и бария сни­ жает скорость коррозии стали 1Х18Н10Т. В этом случае сталь можно использовать до температуры 500°.

Железо и низколегированные стали, хотя и более стойки в эвтектике РЬ — Ві, чем сталь 1Х18Н10Т, обладают низкой жа­ ропрочностью. В связи с этим применение их в данных усло­ виях ограничено. Хромистые нержавеющие стали стойки в эв­ тектике РЬ—Ві.

Галлий. Галлий — металл довольно редкий и потому дорогой. Основным преимуществом является его низкая температура плавления (29,8°). По химическим свойствам галлий близок к алюминию. С водой и паром взаимодействует слабо. Галлий является весьма коррозионноагрессивным металлом. Тантал и вольфрам стойки в нем до 600 и 800° соответственно. Углеро­ дистые и нержавеющие стали нестойки в нем уже при темпе­ ратуре 100—300°.

§ 4. 2

Органические теплоносители

Органические теплоносители имеют ряд преимуществ перед водой. Небольшое давление паров органических жидкостей упрощает конструкцию и эксплуатацию контура. Вследствие малой коррозионной агрессивности органических теплоносителей в реакторе могут применяться дешевые углеродистые стали. Не­ высокая наведенная радиоактивность органики требует мини­ мальной биологической защиты. Основным недостатком орга­ нических теплоносителей является их термическая и радиацион­ ная нестойкость. Разложение (пиролиз) органических соедине­ ний при высокой температуре вызывает резкое изменение их свойств. Продукты пиролиза могут образовывать отложение на твэлах и резко ухудшать теплообмен, что может привести к пе­ режогу элементов. В качестве органических теплоносителей применяют дифенил, моиоизопропилдифенил, дифенильную смесь. Эти вещества термически стойки при температуре 320— 400°. При более высокой температуре происходит их интенсивное разложение с образованием высокомолекулярных веществ с высокой температурой плавления и газов: водорода, метана и т. д.

Под действием облучения молекулы органических теплоно­ сителей разрушаются с образованием полифенильных и водо­ родных радикалов. Первые, взаимодействуя между собой, обра­ зуют высокомолекулярные полимеры с высокой температурой кипения. Водородные радикалы дают водород. При взаимодей­ ствии фенильных и водородных радикалов образуются метан и другие легкие углеводороды. Газовая фаза, образующаяся при радиолизе углеводородов, состоит на 85—95% из водорода и на 2—10% из метана. Наиболее устойчив к облучению п-тер- фенил. Дифенил обладает наименьшей устойчивостью. При

температуры. При температуре выше критической разложение органических теплоносителей в поле облучения растет и увели­ чивается выход продуктов с высокой температурой кипения. Радиационное разложение полифенилов может быть снижено введением в них стабилизатора, например бензола.

Технический дифенил представляет собой твердое кристал­

наиболее дешевый и доступный органический теплоноситель. Температура плавления его 69,5°, а температура кипения — 256°. Коэффициент теплоотдачи дифенила меньше, чем воды. В кон­