Теплоноситель ядерного реактора
Теплоноситель в ядерном реакторе — жидкое или газообразное вещество, пропускаемое через активную зону реактора и выносящее из неё тепло, выделяющееся в результате реакции деления ядер.
Общие сведения
В двухконтурных
К теплоносителям предъявляют следующие требования:
- Слабое поглощение нейтронов (в тепловых реакторах) либо слабое замедление их (в быстрых реакторах);
- Химическая стойкость в условиях интенсивного радиационного облучения;
- Низкая коррозионная активность по отношению к конструкционным материалам, с которыми теплоноситель находится в контакте;
- Высокий коэффициент теплопередачи;
- Большая удельная теплоёмкость;
- Низкое рабочее давление при высоких температурах.
В реакторах на тепловых нейтронах в качестве теплоносителя используют
Особенности применения
Лёгкая вода
Один из самых распространённых теплоносителей —
В первом контуре циркулирует радиоактивная вода. Основной источник радиоактивности воды — это примеси, появление которых в воде связано с коррозией узлов первого контура и технологическими загрязнениями делящимися веществами внешней поверхности ТВЭЛов. Концентрацию радиоактивных примесей в воде снижают фильтрованием. Под действием нейтронов на ядрах кислорода идут реакции 18O(n, γ)19O; 16O(n, p)16N, в которых образуются радиоактивные ядра 19O (T½=29,4 с) и 16N (T½=4 с). Однако активность 19O и 16N мала по сравнению с активностью примесей.
Недостатками воды как теплоносителя являются низкая температура кипения (100 °C при давлении 1 атм) и поглощение тепловых нейтронов. Первый недостаток устраняется повышением давления в первом контуре. Поглощение тепловых нейтронов водой компенсируют применением ядерного топлива на основе обогащённого урана.
См. также:
- Легководный реактор
- Водо-водяной реактор
- Графито-водный реактор
- ВВЭР
Тяжёлая вода
Тяжёлая вода по своим химическим и теплофизическим свойствам мало отличается от обычной воды. Она практически не поглощает нейтронов, что даёт возможность использовать в качестве ядерного топлива природный уран в реакторах с тяжеловодным замедлителем. Однако тяжёлая вода пока мало применяется в реакторостроении ввиду её высокой стоимости.
См. также:
Жидкие металлы
Из жидкометаллических теплоносителей наиболее освоен натрий. Он химически активен с большинством металлов при сравнительно низкой температуре, эта активность натрия обусловливается примесью оксидов натрия. Поэтому натрий тщательно очищают от оксидов, после чего он не реагирует со многими металлами (Mo, Zr, нержавеющая сталь и др.) до 600—900 °C.
См. также:
Органические жидкости
Из числа опробованных органических жидкостей наиболее стабильными в условиях повышенных температур и радиоактивного облучения оказались некоторые из полифенилов, в том числе
См. также:
Газ
Основной газовый теплоноситель —
См. также:
- Графито-газовый реактор
- ГТ-МГР
Литература
- Петунин В. П. Теплоэнергетика ядерных установок. — М.: Атомиздат, 1960.
- Левин В. Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. — 4-е изд. — М.: Атомиздат, 1979.
- Теплоноситель ядерного реактора — статья из Большой советской энциклопедии