Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы по тематике исследования 16
1.1 Теплообмен при кипении и кризис кипения 16
1.1.1 Общие сведения о процессе кипения 16
1.1.2 Модели, используемые для описания процесса пузырькового кипения и кризиса кипения 1го рода
1.1.2.1 Гидродинамическая модель 18
1.1.2.2 Модель горячих сухих пятен 20
1.1.3 Данные по влиянию шероховатости и смачиваемости поверхности
на теплообмен при кипении и кризис кипения 22
1.2 Нанодисперсные жидкости (наножидкости) 26
1.2.1 Общая характеристика 26
1.2.2 Способы приготовления НЖ и получения НЧ 27
1.2.3 Перспективы применения НЖ 30
1.3 Теплофизические свойства наножидкостей 33
1.3.1 Данные экспериментальных исследований 33
1.3.2 Некоторые теоретические модели теплофизических свойств НЖ 36
1.4. Конвективный теплообмен, кипение и кризис кипения в НЖ 39
1.4.1 Теплообмен при вынужденной конвекции 39
1.4.2 Теплообмен при свободной конвекции 42
1.4.3 Теплообмен при кипении НЖ 44
1.4.4 Кризис теплообмена при кипении НЖ 50
1.5 Заключение по Главе 1 55
Глава 2. Экспериментальная установка и методика исследования 57
2.1 Описание экспериментальной установки 57
2.1.1 Подготовка (приготовление) наножидкости 57
2.1.2 Установка для изучения кризиса кипения 59
2.1.3 Постэкспериментальный анализ нанопокрытия 62
2.2 Методика экспериментального исследования 62
2.2.1 Измерение базового значения КТП (дистиллят) и оценка неопределенности результатов 62
2.2.2 Методика доэкспериментальных исследований 64
2.2.3 Методика постэкспериментальных исследований 66
2.2.4 Экспериментальное определение плотности критического теплового потока 70
2.3 Заключение по Главе 2 71
Глава 3. Экспериментальные исследования кризиса кипения в нанодисперсных жидкостях 72
3.1 Подготовка эксперимента 72
3.1.1 Планирование эксперимента 72
3.1.2 Особенности экспериментального изучения кипения и кризиса кипения в наножидкостях 74
3.2 Результаты экспериментальных исследований кризиса кипения 75
3.2.1 Результаты измерений КТП при кипении дистиллята 75
3.2.2 Результаты измерений КТП при кипении наножидкости 76
3.2.3 Анализ результатов 3.2.3.1 Параметры для формирования оптимального нанослоя 84
3.2.3.2 Гипотезы, объясняющие характер полученных кривых 84
3.3 Заключение по Главе 3 86
Глава 4. Постэкспериментальный анализ структуры и морфологии покрытия из наночастиц 88
4.1 Цели и задачи анализа 88
4.2 Результаты постэкспериментального анализа покрытия из наночастиц 89
4.2.1 Результаты исследования нанослоя на поверхности методом
сканирующей электронной микроскопии 89
4.2.1.1 Исходное состояние поверхности и основные особенности формирования нанослоя 89
4.2.1.2 Изменение характеристик нанослоя при изменении параметров кипения. Анализ морфологии 92
4.2.2 Гипотезы, объясняющие полученные изменения морфологии покрытия при варьировании параметров кипения 99
4.3 Заключение по Главе 4 100
Глава 5. Повышение эффективности охлаждения корпуса реактора в запроектных авариях при использовании наножидкости 102
5.1 Модель формирования покрытия и расчетные корреляции 102
5.1.1 Цели и задачи теоретического моделирования 102
5.1.2 Модель образования нанослоя на обогреваемой поверхности при кипении наножидкости 103
5.1.2.1 Описание процесса образования нанослоя на поверхности 103
5.1.2.2 Вычисление эмпирического коэффициента 112
5.1.3 Критический тепловой поток в наножидкостях. Модификация модели Теофануса и Дина 113
5.2 Повышение КТП при охлаждении реактора в запроектных авариях с использованием наножидкости 117
5.3 Заключение по Главе 5 120
Заключение 122
Перечень сокращений и условных обозначений 126
Список литературы
- Гидродинамическая модель
- Подготовка (приготовление) наножидкости
- Результаты экспериментальных исследований кризиса кипения
- Модель образования нанослоя на обогреваемой поверхности при кипении наножидкости
Гидродинамическая модель
Увеличение плотности центров парообразования на поверхности с большей шероховатостью отмечается и другими исследователями, например, в работе [21], причем наступление кризиса при большей плотности теплового потока, очевидно, и является следствием изменения nF.
Достаточно простую модель формирования слоя нанопленки на поверхности нагревателя в ходе кипения предлагают Дж. Буонджиорно и его группа [3]: по их мнению, основной причиной оседания частиц является образование, отрыв и движение пузырей пара, что происходит регулярно (каждые 10-30 мс) на расстоянии порядка единиц микрометров между центрами парообразования.
В работе [22] зависимость КТП от краевого угла смачивания предлагается в виде (1.13): qкр/qкр0 =о,оз4 + о,ооз7 -(180-6»)656. (1.13) Влияние пористого слоя, характерного для среды теплоносителя 1го контура ЯЭУ, на поверхности тепловыделяющих элементов на кипение и кризис кипения исследовалось в работе [6]. Влияние пористого слоя на характеристики кипения авторы называли «wick boiling» - влияние капиллярных сил на дополнительный подвод жидкости к поверхности нагрева. Утверждается, что основным ограничением служит возможность удаления образующегося пара из впадин.
Об особенностях кипения на поверхности, покрытой пористым нанослоем, пишут Ю.А. Кузма-Кичта с соавторами. В работе [9] ими исследовалось кипение на пластине из нержавеющей стали; пластины покрывались слоем из наночастиц Al2O3 толщиной 1-4 мкм. Основные результаты работы следующие: - создание искусственных центров парообразования (с помощью нанесения нанопокрытия на поверхность кипения) не приводит к повышению устойчивости их действия; - определяющим фактором для теплообмена при кипении на поверхности с покрытием, как и на поверхности без покрытия, является степень недогрева жидкости до температуры насыщения.
В работе [13] исследовалось кипение и кризис кипения на трубке и медном блоке. Искусственный рельеф (нанослой) формировался из частиц SiC и Al2O3. Основные результаты работы следующие: - нанесение покрытия из частиц на поверхность с большей изначальной шероховатостью приводит к снижению плотности центров парообразования и уменьшению коэффициента теплоотдачи; - краевой угол смачивания для покрытия значительно меньше, чем для чистой поверхности. Это приводит, в свою очередь, к увеличению значения критической плотности теплового потока. 1.2 Нанодисперсные жидкости (наножидкости) 1.2.1 Общая характеристика
Последние десятилетия ведется активная исследовательская работа по поиску новых типов теплоносителей, оказывающих влияние на поверхность теплообмена. К ним относятся и нанодисперсные жидкости (наножидкости) -чаще всего водные (либо на основе различных органических жидкостей) дисперсии наночастиц - частиц, характерные размеры которых 100 нм и менее -различного химического состава и концентраций. Впервые данный термин был введен в оборот в исследовании Стивена Чоя (Аргоннская национальная лаборатория, США) в 1995 году [5]. С тех пор ведутся активные работы по изучению НЖ благодаря их особенным свойствам: повышенной по сравнению с базовой жидкостью (иногда до аномальных значений) теплопроводности; возможности существенно интенсифицировать теплообмен при вынужденной однофазной конвекции и кипении; - существенному увеличению критической плотности теплового потока при кипении при незначительном (порядка сотых и даже тысячных долей процента) объемном содержании наночастиц.
В отличие от суспензий, содержащих частицы микро размера, наножидкости более стабильны, не подвержены оседанию и менее подвержены образованию агломератов частиц в дисперсии [23]. Их использование сопровождается меньшим эрозивным износом поверхностей и меньшими потерями давления по сравнению с дисперсиями с микроразмерными частицами; также они не склонны к засорению каналов [24]. Отсутствие химических реакций между наночастицами и молекулами базовой жидкости, высокая поверхностная энергия также являются их примечательными свойствами [25].
Неожиданным свойством для исследователей явился значительно больший, чем для базовой жидкости, коэффициент объемного расширения НЖ. А.К. Нэйяк [и др.] в работе [26] провели экспериментальную проверку теоретических моделей для вычисления коэффициента объемного расширения НЖ нж с частицами Al2O3, CuO, SiO2 и TiO2. Несмотря на то, что в основу теоретических моделей положено предположение, что коэффициент объемного расширения для металлов пренебрежимо мал по сравнению с аналогичным показателем для воды, и поэтому эффективный нж должен быть меньше вод, получены противоположные результаты. Объяснения подобному несоответствию теории и эксперимента авторы [26] не приводят.
Уже из вышеприведенного примера видно, что свойства и поведение НЖ не могут быть описаны методами классической термодинамики из-за яркого проявления размерных, волновых и когерентных эффектов [27]. Для их описания в настоящее время чаще всего применяют эмпирические соотношения, имеющие соответствующие ограничения по области применения. Также для моделирования применяются методы, основанные на фрактальной теории (см., например, работу [28]).
Подготовка (приготовление) наножидкости
Одно из примечательных свойств наножидкостей - способность значительно увеличивать критическую плотность теплового потока (КТП) при крайне малых содержаниях НЧ (порядка сотых или даже тысячных долей процента). Несмотря на то, что к настоящему моменту предпринят ряд попыток объяснения этого явления [3-4, 31, 35, 59, 65-66, 69-70, 74-81], общепринятой теории до сих пор не создано. Целью настоящей диссертационной работы является предложить такую теорию, базируясь на экспериментальных данных и механизме явления.
В работе [3] С.Дж. Ким и др. увеличение КТП объясняют изменением смачиваемости поверхности в результате осаждения на ней НЧ. Согласно уравнению Юнга [14], на краевой угол (и, следовательно, на смачиваемость поверхности) влияет 3 фактора: - поверхностное натяжение . Как упоминалось выше, для НЖ при рассматриваемых условиях тепло физические свойства, в частности и , пренебрежимо мало отличаются от аналогичных для чистой воды; - адгезионное натяжение (sv - si) - разница поверхностных энергий на границе твердое тело-пар и твердое тело-жидкость. Для оксидных пленок адгезионное натяжение превышает аналогичный параметр для стали примерно в 6 раз. Только за счет данного фактора возможно уменьшить краевой угол с 82 до 34 при одинаковом значении фактора шероховатости [3]; фактор шероховатости . Пористый слой НЧ на поверхности нагревателя приводит к увеличению данного параметра примерно в 5,6 раза (по оценкам авторов [3]). Это позволяет уменьшить краевой угол до 39.
В работе [74] также проводилось исследование кризиса теплообмена при кипении НЖ на базе воды с частицами Si02 (объемной концентрацией от 0,5% до 9%) на нихромовой проволоке. Полученное значение КТП превышает аналогичный показатель для дистиллированной воды на 60%. Объяснения данному явлению авторами [74] не дано.
Х. Ким в работе [75] выполнил комплексный обзор существующего положения дел в области исследования КТП для НЖ. Все экспериментальные данные, рассмотренные Х. Ким, говорят об увеличении КТП (от 40% до 220% по сравнению с базовой жидкостью). На характер изменения КТП при кипении НЖ влияют следующие основные факторы: - концентрация НЧ. КТП резко возрастает при объемной доле частиц менее 0,01%; далее практически для всех типов НЧ (за исключением Si02, для которых наблюдается максимум в районе С = 0,1%) наступает «насыщение»; - материал и размеры НЧ. По данным, приведенным в [75], наибольшее увеличение КТП наблюдалось у НЖ с частицами А1203, СиО; при увеличении размеров НЧ КТП, как правило, снижается; - геометрия нагревателя. Х. Ким отмечает, что в экспериментах с использованием проволоки получены более высокие значения КТП, чем в экспериментах с использованием нагревателей-пластин, что связано с различным механизмом подвода жидкости к нагревателю и механизмов осушения («dryout»); - давление. С ростом давления относительное превышение КТП над значением для базовой жидкости падает практически линейно; добавки. Добавление ПАВ к НЖ может привести даже к уменьшению КТП относительно значения для базовой жидкости.
В отличие от данных работы [3], исследование [78] не показало наличие отчетливого максимума в зависимости КТП от объемной концентрации частиц Zr02. Также, как и упомянуто в [75], начиная с некоторого значения объемной концентрации НЧ (в данной работе приблизительно 0,1%) наступает «насыщение» и значение КТП сохраняется на уровне 3,3 МВт/м2, что приблизительно в полтора раза превышает значение для базовой жидкости (дистиллированной воды). Это явление объясняется наличием на поверхности нагревателя пористого слоя со сложным иерархическим строением.
Результаты экспериментального исследования, приведенные в [70], также подтверждают наличие некоторого «насыщения» при увеличении КТП в зависимости от объемной концентрации НЧ А1203 при С 0,75%. Основной причиной этого называется образование пористого слоя из НЧ на поверхности нагревателя. СВ. Ли и др. в работе [79] определяли КТП при кипении НЖ с частицами А1203 и SiC (объемная доля НЧ - 0,01%) в условиях низкого давления. Были получены следующие результаты: КТП, достигнутый при кипении НЖ, содержащей частицы А1203, на 20-30% меньше КТП, достигнутого при кипении НЖ с частицами SiC; - снижение температуры НЖ на входе в экспериментальный участок практически не влияет на КТП для А1203, и снижает данный показатель для SiC приблизительно на 10%; - с увеличением массового расхода КТП растет; однако это увеличение неравномерно.
В работе [79] также было продемонстрировано, что осадок НЖ с частицами SiC значительно больше повышает смачиваемость поверхности (уменьшает краевой угол практически в 2 раза), чем осадок НЖ с А1203. Проблема изменения смачиваемости поверхности при осаждении на ней НЧ обсуждается и в работе [4]. Ее авторы, И.Х. Джеонг и др., провели сравнение поверхностей, обработанных а) НЖ с А1203 (объемное содержание 0,5-4%) и б) ПАВ - Na3P04 (массовое содержание 0,01-0,8%). При сравнении было выявлено: - при температуре поверхности около 150 С на поверхности, покрытой пленкой НЧ, имеются явные области образования пузырьков. При более высокой температуре поверхности (до 400 С) они отсутствуют на обоих типах поверхностей - имеет место пленочное кипение;
краевой угол практически одинаков для обоих типов поверхностей и уменьшается при увеличении концентрации.
Проблему смачиваемости поверхностей, покрытых слоем из наночастиц, рассматривает А.С. Дмитриев в работе [18]. В качестве причин повышения КТП на таких поверхностях им называются: наличие микровпадин, являющихся активными центрами парообразования, и капиллярный подсос, быстро возвращающий жидкость к поверхностям нагрева.
Х. Ким и др. были определены характеристики КТП при кипении НЖ на основе воды с частицами ТЮ2 [81]. Результаты аналогичны полученным в работах [70, 78] - при увеличении концентрации НЧ КТП сначала резко растет, затем со значения С 0,01% сохраняется практически неизменным. Для выделения влияния на КТП покрытия из НЧ на поверхности нагревателя, так же, как и в работе [65], была проведена серия экспериментов - кипение воды на нагревателе с осадком НЧ и кипение НЖ на «чистом» нагревателе. Было показано, что КТП при кипении воды на нагревателе, покрытом осадком из НЧ, значительно выше, чем КТП при кипении НЖ на «чистом» нагревателе. Механизм данного явления авторами [81] не объясняется.
Результаты экспериментальных исследований кризиса кипения
При увеличении концентрации НЖ и фиксированных времени экспозиции и начальной плотности теплового потока в режиме выдержки при возникновении, росте и отрыве каждого парового пузыря увеличивается количество оседающих в области, ограниченной отрывным диаметром пузыря, частиц. Вплоть до некоторого значения концентрации (соответствующего оптимуму в зависимости qкр нж/qкр дист(C0)) это приводит к росту шероховатости, появлению дополнительных центров парообразования и соответствующему увеличению КТП. Начиная с некоторого значения концентрации плотность образующегося слоя не позволяет обеспечить дополнительный подвод воды к поверхности за счет капиллярных сил, а увеличение термического сопротивления за счет роста толщины и плотности приводит к снижению КТП.
При увеличении времени экспозиции при прочих равных условиях вплоть до некоторого значения увеличивается количество впадин, являющихся активными центрами парообразования, что приводит к росту КТП. При дальнейшем росте времени экспозиции уменьшение значения краевого угла смачивания приводит к росту отрывного диаметра парового пузыря, что, в свою очередь, увеличивает вероятность, что частицы после отрыва пузыря из одной впадины осядут в соседних. Осаждение частиц в соседних впадинах приводит к уменьшению их глубины – общему «сглаживанию» слоя и росту его толщины, что приводит к уменьшению КТП.
При одинаковом времени экспозиции и концентрации наножидкости - чем выше плотность теплового потока, тем более интенсивно парообразование – в единицу времени образуется, растет и отрывается большее количество паровых пузырей. Возникновение и нарастание слоя из наночастиц на поверхности нагревателя является следствием парообразования; соответственно, в единицу времени на одном участке поверхности при большем тепловом потоке оседает большее количество частиц. Начиная с некоторой начальной плотности теплового потока, соответствующей максимуму в зависимости, плотность центров парообразования на поверхности становится такой большой, что оседание частиц не приводит к увеличению шероховатости поверхности, а скорее «сглаживает» изначальную шероховатость, что приводит даже к уменьшению КТП относительно дистиллята.
Выдвинутые гипотезы подлежат проверке в ходе постэкспериментального анализа структуры и морфологии нанослоя, образованного при каждом сочетании варьируемых в ходе экспериментов параметров на обогреваемой поверхности.
В Главе 3 настоящей диссертационной работы представлены результаты экспериментов по определению критической плотности теплового потока в водной дисперсии наночастиц оксида циркония ZrO2 (размером около 100 нм). Описаны варьируемые параметры, подготовка эксперимента, представлены результаты экспериментов по измерению КТП и предложены гипотезы объяснения их характера. Анализируя изложенное в данной главе, можно заключить: 1) Каждый из варьируемых параметров (концентрация наночастиц, величина начальной плотности теплового потока в режиме выдержки, время экспозиции) влияет на толщину нанослоя, предположительно, линейно. Варьирование каждым из них приводит сначала к увеличению КТП, затем его уменьшению. Следовательно, имеется некоторая оптимальная толщина и структура нанослоя. 2) Оптимальной толщине и структуре нанослоя соответствуют следующие условия формирования (на примере проволочного нагревателя из нихрома диаметром 0,17 мм): - концентрация наночастиц С0 от 0,005% до 0,01%; - время выдержки (экспозиции) эк от 5 до 15 минут; - начальная величина теплового потока в режиме выдержки от 0,7 МВт/м2 до 1,0 МВт/м2. 3) Влияние диаметра нагревателя. Увеличение диаметра нагревателя до 0,30 мм привело к некоторому увеличению значения относительного повышения КТП в НЖ; форма зависимости от времени экспозиции аналогична полученной для нагревателя диаметром 0,17 мм – имеет место максимум. 4) Влияние времени ультразвукового перемешивания
Для используемых в настоящей работе наночастиц, по результатам исследования влияния времени перемешивания на КТП, уже при 10-минутном перемешивании исчезает большинство агломератов в дисперсии – при дальнейшем увеличении времени прирост КТП сравним с уровнем неопределенности измерений. Таким образом, исключается влияние этого фактора на результаты измерений. Глава 4. Постэкспериментальный анализ структуры и морфологии покрытия из наночастиц 4.1 Цели и задачи анализа Наблюдения за состоянием обогреваемой поверхности в ходе проведения серии экспериментов по кипению наножидкостей показали, что даже при кипении НЖ с пренебрежимо малой концентрацией наночастиц (0,001% - 0,1% об.) на поверхности нагревателя образуется слой, хорошо заметный даже невооруженным взглядом (рис.4.1):
Этот слой образуется при оседании наночастиц из коллоида именно во время парообразования на обогреваемой поверхности и является его следствием, и, по убеждению многих исследователей, также является основным фактором, влияющим на особенности теплообмена при кипении и кризис кипения наножидкостей.
Целью постэкспериментального анализа нанопокрытий на поверхности образцов проволоки после кипения НЖ является выявление зависимости их параметров (толщины, среднего диаметра впадин и среднего расстояния между ними) от варьируемых в ходе экспериментов по кипению величин (концентрации НЧ в НЖ, времени выдержки при «начальной» плотности теплового потока, величины этой плотности теплового потока), проверка гипотез, выдвинутых в Главе 3 настоящей работы по результатам экспериментальных исследований кризиса кипения в наножидкостях.
В ходе постэкспериментального анализа с использованием метода сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) для образцов проволок с покрытием из наночастиц, образованным в ходе кипения при различных значениях варьируемых параметров, определяется толщина, средний диаметр впадин, среднее расстояние между ними.
Модель образования нанослоя на обогреваемой поверхности при кипении наножидкости
Расстояние между центрами впадин практически не зависит от варьируемых параметров, поэтому на данном этапе развития теории пренебрежем этой зависимостью. Таким образом, для коэффициента получаем зависимость вида: В выражении (5.24) К і и К2 - константы, связанные между собой соотношением К! = К2В2/вп2. Таким образом, коэффициент к в модели Теофануса-Дина можно представить через режимные параметры кипения (начальная плотность теплового потока, время экспозиции, концентрацию НЖ) следующим образом (с учетом следующего тригонометрического тождества - sin0 = -\/l-cos20 и того обстоятельства, что при = 1 = 1): где К3 - константа пропорциональности между косинусом краевого угла смачивания и коэффициентом шероховатости. Из сравнения с экспериментальными данными приходим к следующим значениям числовых констант: 116 n = 2; m = -0,02; K1 = 0,001; K2 = 0,08; K3 = 0,005 На рисунке 5.2 приведен пример сравнения экспериментальных данных с вычисленными с использованием формулы (5.24) – для концентрации С0 = 0,01%об. и величины начального теплового потока q0 = 1,0 МВт/м2:
Сравнение теоретических результатов с экспериментальными данными По рис.5.2 видно, что полученная формула частично описывает экспериментальные данные (правую часть кривой после максимума и сам максимум). При изменении значения концентрации наночастиц, например, до 0,001%об. при времени экспозиции 15 минут, полученная формула дает величину 1,177, что также хорошо согласуется со значением, полученным для данных параметров в ходе эксперимента.
Одной из важнейших задач обеспечения безопасной эксплуатации теплообменного оборудования крупных тепловых и атомных станций является надежное охлаждение во всех режимах, включая аварийные, например, сопровождаемые потерей циркуляции теплоносителя (отключением питания собственных нужд). Если речь идет о тяжелых запроектных авариях, приводящих к плавлению активной зоны с угрозой выхода кориума за пределы корпуса ядерного реактора, для снижения их последствий иностранными авторами [8] предлагается осуществлять т.н. «стратегию удержания кориума внутри корпуса реактора» («In-Vessel Retention Strategy»), которая заключается в охлаждении корпуса реактора снаружи (рисунок 5.3):
Достижение критической плотности теплового потока от кориума к охлаждающей среде приведет к проплавлению корпуса и выходу высокоактивных веществ в герметичную оболочку. Отсюда следует, что надежность работы данной системы (и вообще реализация «стратегии удержания») напрямую зависит от величины КТП.
Рассмотрим два варианта практической реализации результатов настоящей работы применительно к усовершенствованию системы охлаждения корпуса реактора для повышения безопасности в запроектных авариях с плавлением активной зоны: 1) Использование наножидкости как рабочего тела системы Предполагается, что при аварии наножидкость заполняет пространство вокруг корпуса реактора. Корпус охлаждается за счет кипения наножидкости. Пар охлаждается во внешнем охладителе и снова поступает в объем системы вокруг реактора.
Случай соответствует кипению наножидкости в большом объеме. В ходе аварии тепловой поток через стенку корпуса реактора может повышаться из-за: выпаривания теплоносителя, плавления и поступления кориума к стенкам корпуса с внутренней стороны и т.д.
Таким образом, некоторое время наножидкость кипит при определенной плотности теплового потока. Учитывая, что это время достаточно велико, по результатам экспериментальных исследований, полученных в данной работе, можно предложить использование НЖ с концентрацией не выше 0,001%об. В таком случае, если плавления и поступления кориума к стенкам не будет в течение 15 минут, то при толщине стенки корпуса 200 мм, теплопроводности 30 Вт/(мК) и разнице температур (Твнутр – Твнеш) = 500 К, что соответствует плотности теплового потока q0 = 75 кВт/м2 0,1 МВт/м2 увеличение КТП составит 57%, т.е., при qкр 1,2 МВт/м2 для дистиллята при использовании НЖ будет достигнуто qкр 1,88 МВт/м2, т.е. даже при поступлении кориума с температурой 2000-3000 С к стенкам корпуса будет обеспечено надежное охлаждение. Недостатком данного способа является необходимость постоянно (в течение всего срока ожидания системы) поддерживать качество дисперсии, используемой для отвода тепла.
2) Обработка внешней поверхности корпуса ядерного реактора наножидкостью (создание покрытия), в качестве рабочего тела системы – дистиллят
Предполагается, что предварительно на внешнюю поверхность корпуса реактора было нанесено покрытие (путем осаждения при кипении наножидкости). Аппроксимируя экспериментальные данные на этот случай, можно заключить, что максимальное увеличение КТП составит 33%, т.е. при qкр 1,2 МВт/м2 для дистиллята при использовании НЖ будет достигнуто qкр 1,6 МВт/м2, что тоже соответствует случаю надежного охлаждения даже при контакте кориума с корпусом.
Преимущество данного способа – заводская обработка поверхности, что не требует усложнений системы для поддержания состояния НЖ. Однако аппроксимирование экспериментальных данных на случай использования воды как теплоносителя, кипящего на покрытии подобного рода, требует дополнительных исследований.