Опис документа

Автор: Беляев И.А., Захарова О.Д., Краснощекова Т.Е., Свиридов В.Г., Сукомел Л.А.

Жидкие металлы являются перспективными теплоносителями ядерных энергоустановок нового поколения, таких как реакторы на быстрых нейтронах и гибридные токамаки - термоядерные источники нейтронов (ТИН). Авторы статьи на протяжении многих лет проводят исследования гидродинамики и теплообмена жидких металлов, стараясь воспроизвести условия, приближенные к реальным в реакторах на быстрых нейтронах и в ТИН. В последнем случае течение жидкого металла происходит в сильном магнитном поле и при больших тепловых нагрузках, которые приводят к развитию термогравитационной конвекции в потоке. При этом могут возникать весьма опасные режимы магнитогидродинамического (МГД) теплообмена, которые не были известны ранее, но в сочетании с другими, известными давно режимами, например возрастанием гидравлического сопротивления в сильном магнитном поле, делают возможность создания надежной системы охлаждения ТИН с жидкометаллическим теплоносителем проблематичной. Существует разумная альтернатива жидким металлам в ТИН - расплавленные соли, а именно расплав фторидов лития и бериллия (флайб) или расплав фторидов щелочных металлов (флинак). Однако расплавы солей - пока еще мало изученные среды, и их применение требует детального научного обоснования. Авторы статьи проводят анализ современного состояния исследований в данном направлении. Свой вклад в эти исследования авторы видят в получении ответа на вопрос: возможно ли в расплавах солей существование крайне опасных режимов МГД-теплообмена, обнаруженных в жидких металлах и упомянутых выше? Для ответа на этот вопрос проводятся эксперименты и параллельно численное моделирование. Экспериментальный стенд представляет собой водяной контур, поскольку вода (или вода с добавками, увеличивающими электропроводность) является удобной средой для лабораторного моделирования теплообмена солей в условиях ТИН. Исследуются локальные коэффициенты теплоотдачи по длине обогреваемой трубы, трехмерные (по длине и по сечению, включая область вязкого подслоя) поля осредненной температуры и температурных пульсаций. Подробно описана зондовая методика измерений в потоке. Опытные данные предназначены для верификации кодов численного моделирования теплообмена расплавов солей.