Введение к работе
В работе обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований, выполненных автором самостоятельно и в соавторстве с д.тлі. Безносовым А.В., к.т.н. Каратушиной И.В., инж. Серовым В.Е., (НГТУ), к.т.н. Романовым П.В.(РІ-ЩКІІ).
Актуальность проблемы
Использование ядерной энергии в условиях максимальной экономической выгодности и необходимой безопасности в полной мере способно осуществиться при условии создания термоядерных реакторов (ТЯР), тем более что за последние годы достигнут существенный прогресс в осуществлении управляемого термоядерного синтеза. В будущем надо ожидать, что ТЯР станет самым важным' новым источником энергии, который изменит сложившуюся топливно-энергетическую структуру.
Несмотря на то, что при' создании энергетического ТЯР возникает ряд крупных проблем, не решенных к настоящему времени, можно выделить крут вопросов, требующих первоочередного исследования. К ним, в частности, относятся проблемы наработки топлива для термоядерного реактора и охлаждения и защиты дивертора и бланкета ТЯР, которые являются наиболее энергонапряженными элементами конструкции (тепловой и корпускулярный поток составляет порядка нескольких МВт на квадратный метр). В связи с этим идея охлаждения бланкета и дивертора с использованием жидкометалличсского теплоносителя (ЖМТ) является практически единственно возможной альтернативой.
Если запасы дейтерия в природе практически не ограничены, то тритий в промышленных маси'ггабах можно получить только по реакциям на 6І.І л Li. реализуемым в литийсодержащем бланкеты ТЯР. Поэтому жидкий литий или лигийсодержашие металлические расплавы рассматриваются в качестг.е основных тршнйвоспроизводящих бланкетных материалов.
Однако, использование ЖМТ в свою очередь ставит ряд специфических проблем, важнейшими из которых являются взаимодействие ЖМТ с конструкционными материалами и обеспечите возможности прокачки ЖМТ по трактам, расположенным в мощном магнитом поле. На решение этих проблем и были направлены исследования, результаты которых отражены D настоящей работе.
Цель работы
Настоящая работа посвящена теоретической разработке и экспериментальным исследованиям электроизолирующих покрытий (ЭИП) на поверхностях конструкционных материалов, контактирующих с ЖМТ на основе свинец-литиевого эвтектического сплава Li(17)Pb(83).
Для реализации указанной цели потребовалось решить следующие основные задачи:
1. Теоретическое обоснование выбора оптимального типа ЭИП.
-
Термодинамический анализ системы свинец-литиевая эвтектика --конструкционный материал.
-
Экспериментальное исследование характеристик электроизолирующих свойств ЭИП на образцах в свинец-литиевой эвтектике путем определения специально введенного. параметра р5 (р - удельное электросопротивление материала покрытия, 8 - его толщина).
-
Исследование влияния на величину р5 условий, реализуемых в реальном ТЯР (циклически изменяющиеся температурные напряжения, наличие примесей, технологические обработки теплоносителя И Др.),
5. Экспериментальное определение коэффициента сопротивления л. при
течении свинец-литиевого теплоносителя в поперечном магнитном поле и его
зависимости от температуры и величины индукции магнитного поля.
Научная иоинзна
Автором данной работы выполнены расчетные и экспериментальные
исследования основных характеристик защитных оксидных
электроизолирующих покрьтій (ЭИП) на конструкционных материалах в свинец-литиевой эвтектике Li(17)Pb(83), характеристик процессоз в системе ЭИП - конструкционный материал - примеси, а также получены экспериментальные зависимости коэффициента сопротивления X при течении свипец-литнепого теплоносителя п поперечном магнитном поле от температуры и величины индукции магнитного ПОЛЯ.
Лггтаый кгиад автора
Все расчетно-теоретические и зксперимеїпальиьіе исследования, результаты которых прігведеньї в настоящей работе, выполнены непосредственно затором или при-его участии под руководством научного руководителя д.т.н. профессора Безносова А.В.
Практическая полезность работы
Результаты работы используются для обоснования концепции
применения, систем охлаждения бланкета ТЯР жидкометаллипеохим'
теплоносителем. "
На защиту выносятся:
-
Научно-техническое обоснование типа электроизолирующих покрытий на конструкционных материалах контура охлаждения свинец-литиевым теплоносителем бланкета термоздерного реактора тояамака;
-
Результаты экспериментальных исследований характеристик оксидных электроизолирующих матерналоз, формируемых в свинец-лнгневои эвтектике;
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований работоспособности ЭИП при воздействии термоциклнческнх нагрузок;
-
Результаты зжвгрїшеїгтальііьіх неелсдованнй МГД-сопротпвления потока свинец-литиевого теплоносителя в поперечном мгпштном паче индукцией до 1,0 Тл и сравнение данной характеристики с аналогичными для свтшя, свинец-висмутовой эвтектики, галлия, лития;
-
Результаты теоретического анализа и зксперкмеїггальньгх исследований характеристик электроизолирующих покрытий в системах конструкционный
материал - теплоноситель Li(17)Pb(83) - примесь компонентов воздуха, водорода, водяного пара, висмута.
Апробаций работы
Работа прошла апробацию на Всероссийской конференции «Тешюфизика-96 г», г. Обнинск и 8-й Международной конференции по материалам термоядерных реакторов «ICFRM-S», Иокогама, Япония 1997г.
Публикации
Основные результаты диссертации изложены в патенте на полезную модель, научно-технических отчетах и докладах на научных конференциях.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и' приложений. Объем работы составляет 157 текстовых страницы, 42 рисунков, 17 таблиц, списка литературы из. 56 наименований.
