Введение к работе
Расплавы щелочных металлов широко используются как теплоносители ядерных нергстических установок (ЯЭУ) и рабочее тело тепловых труб. В технологической рактике все они являются растворами неметаллических примесей (кислорода, водо-ода, углерода и т.д.) и элементов конструкционных материалов. Их коррозия и лере-ос продуктов этой коррозии связаны с состоянием неметаллических примесей в ше-очнометаллических теплоносителях. Определяющая роль в этих процессах принад-ежит кислороду. Адекватное представление о формах существования примесей в асплавах важно для разработки новых методов очистки и повышении эффективно-ти существующего оборудования.
Для продвижения в этом направлении наряду с термодинамикой необходимо ис-ледовать микродинамику раствора кислорода в щелочных металлах, т.е. движение томов обеих компонент на микроуровне.
[ЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.
Цель работы состояла в получении систематической информации об атомной
инамике расплава калий - кислород как модельного щелочнометаллического тепло-
осителя методом неупругого рассеяния медленных нейтронов (НРМН). Для этого требовалось:
. Показать, что калий наилучшим образом соответствует поставленной задаче моделирования;
. Создать образец исследуемого расплава и установку для проведения измерений в выбранном диапазоне температур и концентраций кислорода;
. Используя двойной времяпролё'тный спектрометр ДИН-2ПИ, получить дважды дифференциальные сечения (ДДС) рассеяния медленных нейтронов исследуемым расплавом;
. Проанализировать составляющую квазиупругого рассеяния ДДС и получить информацию о диффузии компонентов исследуемого расплава.
. Используя полученные в эксперименте ДДС, определить спектр частот (СЧ) возбуждений атомов кислорода и калия;
На основе полученных СЧ определить другие микродинамические характеристики кислорода и калия, сравнить с имеющимися литературными данными.
1. Впервые создана установка для исследования с помощью метода НРМН щелочного металла, содержащего кислород, обеспечивающая заданный уровень концентрации кислорода в расплаве и его изменение в процессе эксперимента.
1. Впервые получены экспериментальные ДЦС рассеяния медленных нейтронов системой "жидкий калий -.кислород" при температуре 550 К и концентрациях кислорода 1.8, 5.1 и 8.5% ат.
-
В процессе анализа неупрутой составляющей ДЦС получен СЧ колебаний атомов кислорода в жидком калии при указанной температуре, а также автокорреляционные скоростные функции калия и кислорода.
-
Установлено, что диффузия кислорода в жидком калии имеет смешанный характер - т.е. наряду с активационным (скачковым) механизмом перемещения частиц происходит их непрерывное (дрейфовое) движение.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ проведенного исследования состоит в том, что полученные результаты полезны для дальнейшего развития технологии жидкоме-таллических теплоносителей, а также теории жидкого состояния.
В настоящее время в условиях практического отсутствия данных по атомной динамике примесей в щелочнометаллических расплавах технология теплоносителей оперирует, главным образом, эмпирическими характеристиками. Исследование процессов на микроуровне позволит лучше понять поведение неметаллических примесей в жидких щелочных металлах. С другой стороны, прогресс любой теории невозможен без апробации развиваемых подходов и моделей. Экспериментальные данные о структурных и динамических свойствах систем "щелочной металл - примесь" позволят идентифицировать модели и продвинут развитие существующих теоретических представлений физики многокомпонентных жидкостей.
Разработка и создание принципиально нового образца для исследования расплавов А - X с помощью рассеяния медленных нейтронов, как замкнутого циркуляционного контура, содержащего рабочий участок и холодную ловушку примесей.
Технология подготовки конструкционных материалов рабочего участка образца.
Технология загрузки кислорода в расплав калия.
з Абсолютные ДДС рассеяния медленных нейтронов системой "жидкий калий -ислород" при температуре 550 К и концентрациях кислорода 1.8, 5.1 и 8.5 % ат
Коэффициенты диффузии компонентов расплава - калия и кислорода, зависимости юлуширины закона квазиупругого некогерентного рассеяния от квадрата передачи імпульса нейтрона для обоих компонент
Спектры частот атомных возбуждений калия и кислорода.
іПРОБАЩІЯ РАБОТЫ
Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Рабочем овещании по исследованию конденсированных сред на реакторе ИБР-2 (Дубна, 990), на Международной конференции "Ядерная энергетика в космосе" (Обнинск, 990), на Межотраслевой конференции "Теплофизика-91" (Обнинск, 1991), на Меж-ународной школе-семинаре "Кинетическая теория процессов переноса при испаре-ии и конденсации" (Минск, 1991), на VII Всесоюзной школе молодых ученых и спе-иалистов "Современные проблемы теплофизики" (Новосибирск, 1992), на III Конфе-енции по физике жидкого состояния (Норвич, Англия, 1996), на I Европейской кон-іеренции по нейтронному рассеянию (Интерлакен, Швейцария, 1996), на X Между-ародной конференции по жидким щелочным металлам (Дортмунд, Германия 1998), а XVI Совещании по использованию рассеяния нейтронов в исследованиях конден-ированных сред (ФЭИ, Обнинск, 1999).
Основное содержание диссертации опубликовано в 19 печатных работах.
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 120 границ, 44 рисунка, 8 таблиц. Список литературы включает 140 наименований.
