Поиск





Вторник, 18.06.2019, 02:20
Приветствую Вас Гость | RSS
Всё что нас окружает имеет свою загадку...
Главная | Регистрация | Вход


Главная » Ядерная физика

Жидкие металлы в атомной технике

При делении ядра атома урана-235 или плутония-239 более 3/4 выделяющейся энергии уносится двумя осколками, с огромной скоростью разлетающимися в разные стороны. Кинетическая энергия этих осколков деления при резком торможении мгновенно переходит в тепло. Поэтому на данном этапе развития энергетики наиболее целесообразно использовать атомную энергию как источник тепла.

Но новая техника требует и передовых средств преобразования энергии. А соревноваться приходится с весьма совершенными паросиловыми установками. Например, коэффициент полезного действия тепловых электрических станций с турбинами, работающими на перегретом до 600—650° С паре и давлении до 300—350 атм, достигает 38—41%. И поскольку ядерный реактор вступает в соревнование с ними как своеобразный паровой котел, он должен обладать характеристиками по крайней мере не хуже современных паровых котлов. Однако здесь встречается целый ряд принципиальных трудностей.

Паровой котел специально и конструируют, чтобы он выдерживал развивающиеся в нем огромные давления. Используемые для этого металлы и конструкционные материалы обладают определенной механической прочностью и жаростойкостью, поддающимися точному расчету и конструкторскому предвидению.

А многие металлы и другие конструкционные материалы, подвергнувшиеся длительному облучению мощными потоками нейтронов и гамма-квантов, порой резко меняют почти все свои свойства: очень редко в лучшую сторону, чаще же всего — в худшую. Поэтому очень высокие давления внутри ядерного реактора пока еще недопустимы.

В отличие от парового котла реактор может развивать любую мощность, но только при одном условии: чтобы все образующиеся при этом огромное количество тепла из него немедленно отводилось, иначе расплавятся урановые стержни или их оболочки и весь реактор окажется зараженным радиоактивными продуктами распада и выйдет из строя.

Но если у парового котла поверхность соприкосновения нагреваемых частей (труб) с охлаждающей их средой (теплоносителем) может быть как угодно большой, поверхность тепловыделяющих элементов в рабочей зоне даже больших реакторов сравнительно мала. Следовательно, отпадает возможность и сколь-либо резкого повышения рабочих температур.

Есть ли пути радикального решения этого принципиального противоречия, в какой-то мере предопределяющего судьбы «большой» ядерной энергетики? Нельзя ли, не развивая внутри реактора слишком высоких давлений, сравнять его по эффективности действия с современными паровыми котлами?

Один путьэто естественный путь создания более жаростойких и прочных конструкционных материалов: металлов, сплавов, новых веществ. .Другой путьпоиски новых, более эффективных теплоносителей.

В современных высокоэффективных и экономичных паровых котлах, особенно в компактных установках, в качестве теплоносителя все чаще и чаще стали применять обладающие большой теплопроводностью жидкие металлы: ртуть, натрий, калий, висмут, их сплавы и др. Преимущества их по сравнению с охлаждением водой и газами в ряде случаев огромны или просто несравнимы.

Но главное не это. Жидкий натрий, например, кипит при 800° С. Это значит, что тепло от реактора можно отводить с помощью жидкого металла, находящегося под давлением, равным обычному атмосферному! Нагретая до такой температуры вода, превратившись в пар, развивала бы давление порядка 160 атм!

Благодаря высокой теплопроводности объем жидкого металла, необходимого для охлаждения реактора, может быть во много раз меньше, чем при использовании воды или газа.

Следовательно, охлаждение реактора жидкими металлами позволяет в принципе резко повысить рабочую температуру внутри реактора и получить достаточно высокий коэффициент полезного действия всей энергетической установки.

В Российской Федерации созданы установки, использующие в качестве теплоносителя жидкие металлы. И у них, несомненно, большое будущее.

Категория: Ядерная физика | Добавил: braveahiles (25.08.2012)
Просмотров: 1938 | | Рейтинг: 0.0/0
Интересный материал? Поделитесь с друзьями:
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:

Copyright Science Corp © 2019