Тяжелая вода

Вода

Нейтронно-физические свойства

Вода обладает малым сечением захвата s_а и большим сечение рассеяния s_s, что позволяет снизить обогащение ядерного топлива. Слабая активация. У воды есть три вида активности:

1. Собственная наводимая активность. O¹⁶®O¹⁷®(b около 7сек)®N¹⁷

2. Примесная наводимая активность. Вода является хорошим растворителем и способна вымывать легирующие добавки из конструкционных материалов. В воде растворяются C0, Fe, Cr, Mg, Mn, V в следствие чего образуются долгоживущие изотопы, которые откладываются внутри ГЦН, внутри ПГ появляются активность из-за этих отложений. Например, Co⁶⁰ сам по себе являются b и g источниками с периодом полураспада T_1/2=5,27 лет/

3. Осколочная активность. Небольшой процент негерметичных твэлов позволяет выйти продуктам деления в теплоноситель. В основном они находятся в жидком и газообразном состоянии. Они подвергаются дальнейшему радиоактивному распаду, превращаясь в иные химические элементы (возможно превращение даже в твердые химические элементы). Теплоноситель контролируется на активность и при достижении некоторой активности ядерный реактор подлежит остановке.

Вода подвергается разложению в результате радиолиза в нейтронном потоке. Радиолиз обратим.

H₂O«H⁺+OH^– «H₂O, H₂O₂, H₂O₄, - т.е. химически активные радикалы.

Теплофизические свойства

Теплоемкость . Это самая высокая теплоемкость из всех существующих в природе, следовательно, при Q_ЯР=const, можно снизить расход G и температурный перепад Dt.

Из отрицательных качеств можно назвать: малая теплопроводность, высокие коэффициенты кинематической n и динамической вязкости m. Температура при давлении насыщения p_s, следовательно, давление рабочего тела должно быть еще больше.

T, ^0C	99,6	347,1	t возросла в 3 раза
ps, МПа	0,1	22,11	p возросло в 200 раз

Физико-химические свойства

Вода коррозионно агрессивна, является хорошим растворителем,

Технико-экономические свойства

Вода дешева и широко распространена в природе, однако, требуются затраты на предварительную очистку.

Практически равноценна по всем свойствам кроме нейтронно-физичеких. Позволяет применять необогащенный уран [природный уран 0,7% U²³⁵, ядерное топливо для ВВЭР должно быть обогащено до 3,5¸4% U^235­]. Однако, по технико-экономическим свойствам она уступает обычной воде.

Сравним коэффициент теплоотдачи при вынужденной конвекции для H₂O и Д₂O

	0,3
	2×10^3	5×10^3	2×10^3

Сравним основные теплофизические свойства для различных теплоносителей.

Вещество	Параметры состояния	Ср	l	m×10^6	n×10^6
Р, МПа	t1, ^0С
Вода			4,902 5,500	0,612 0,559	104,3 91,7	0,132 0,126
Na 25%Na+75%K			1,273 0,884	63,8 28,4	239,0 201,0	0,289 0,267
He CO2			5,204 1,162	0,333 0,055	40,7 33,98	75,3 2,54
Органические жидкости		400¸450	£0,8	£0,5	>150	>0,2

Органические жидкости [Si, O, H, C, OH]

Нейтронно-физические свойства

COH может применяться в качестве теплоносителя в ядерных реакторах на тепловых нейтронах. Обладает высоким сечением рассеяния s_S. С увеличением кислорода О сечение поглощения может быть выше чем у воды, следовательно, можно использовать топливо с меньшим обогащением. Еще одним плюсом является то, что органические жидкости не активируются (кроме собственной активации), являются плохими растворителями, следовательно, мала осколочная и примесная активность.

Однако, на ряду со всеми плюсами органические жидкости обладают и отрицательными качествами. Они склонны к разложению и полимеризациии под действием нейтронного потока, т.е. возникают постоянные затраты на теплоноситель, сложные очистители для выведения полимерных сгустков.

Органические теплоносители, как и вода подвергаются разложению в результате радиолиза.

Теплофизические свойства

Теплофизические свойства хуже, чем у воды т.к. теплоемкость с_p ниже, следовательно, выше расход G, и температурный перепад больше, чес у ВВЭР.

При снижении температуры выхода из ядерного реактора t₁, возрастает плотность теплового потока, которая может превысить критическое значение и возникни кризис теплообмена I рода.

Малое давление насыщения p_s при средних t=400-450⁰C

Физико-химические свойства

Органические жидкости коррозионно не агрессивны:

q не являются растворителями примесей;

q не взаимодействуют с конструкционными материалами, водой, воздухом.

Технико-экономические свойства

Стоимость данного теплоносителя ниже, чем у натрия Na. Затраты на парогенератор и ядерный реактор ниже.

В итоге получаем, сто при малых давлениях первого контура р₁=10 бар и t₁=450 ⁰C имеем параметры перед турбиной р₀=90 бар и t₀=400⁰C.Следовательно, повышается КПД h и падают затраты на паротурбинную установку из-за снижения давления во втором контуре.

Также в качестве теплоносителей используются полифинилы – органические вещества. Они обладают высокой температурой плавления, полимеризацией, и им свойственно под действием излучения подвергаться разложению, что является минусами данного теплоносителя. Безусловным плюсом является то, что отсутствует коррозия, следовательно, контур можно выполнить из углеродистой стали, что снизит стоимость парогенераторов.

Лекция №7

Дата добавления: 2014-01-07