Жидкометаллические теплоносители. Механизмы коррозии в жидких металлах. Особенности применения и способы очистки.

Жидкие металлы могут быть использованы в реакторах на быстрых и тепловых нейтронах. Применяются в качестве ТН: К, Na, Pb, Bi, Hg, Li.
+: 1) термическая устойчивость в достаточно широком диапазоне t, 2) высокая t кип., не меняет фазы, 3) низкое давление насыщ. паров в широко диапазоне t, 4)высокая рад. стойкость, 5)хорошие теплофиз. св-ва (теплоемкость, теплопров-ть).
¾: 1)при комнатной t нах-ся в твердом состояние (необх-м предварительный разогрев), 2) агрессивность жид.метал., 3)низкая (по сравнению с водой) теплоемкость.
Коррозия. При контакте конструкционных материалов с жидкометаллическими теплоносите­лями могут иметь место следующие виды коррозии: 1) растворение металла в расплаве, в том числе селективное растворение тех или иных компонентов сплава; 2) перенос массы; 3) межкристаллитная коррозия.
Снижение коррозии. Изотермическое растворение чистого металла может быть существенно снижено путем предварительного насыщения расплава этим металлом. Однако этот способ неприемлем, так как он приводит к увеличению межкрист. коррозии и переноса массы. В тех случаях, когда жидкий металл не восстанавливает окислы твердого металла, создание на поверхности последнего окисного слоя замедляет растворение металла. Покрытие из металла, мало растворимого в расплаве, также снижает скорость коррозии защищаемого металла. Загрязнение щелочных металлов, кот. наиболее часто применяются в кач-ве ЖМТ, кислородом вызывает коррозионные процессы. Очистку от кислорода можно осущ-ть в «холодных» ловушках. С умен. t ЖМТ растворимость кислорода или окислов в нем уменьшается. Часть Ме, циркулир. в контуре, пропускается через уст-во, где t близка к плавлению жид. Ме. Здесь окислы осаждаются на стальной стружке, кот. заполнена холодная ловушка. Также очищают ЖМТ от кислорода введением ингибиторов – элементов, вводимых в расплав для защиты от коррозии констр. материалов.

23. Свойства жидкометаллических теплоносителей (Na, Ka, Li, Pb, Hg, Sb, Bi, Ga).

Наименьшее сечение захвата нейтронов имеют Bi, Pb, Na, Ga. В этом смысле они наиболее пригодны в качестве теплоносителей для ре­акторов на тепловых нейтронах. Наиболее перспективными теплоно­сителями для реакторов на быстрых нейтронах являются Hg, Li и Na. При облучении нейтронами в жидкометаллических теплоносите­лях могут образовываться радионуклиды, ухудшающие радиацион­ную обстановку в контуре. С точки зрения наведенной радиоактив­ности наиболее неблагоприятными свойствами обладают Na и К.
Натрий. Сравнительно низкая температура плавления, удовлетворительные теплопередающие свойства, умеренные затраты мощности на перекачку металла. Натрий является исключительно реакционно-способным элементом. Натрий весьма энергично взаимодействует с водой.
Калий. Основное преимущество калия перед натрием как теплоносителя в ядерной энергетике заключается в его более низкой температуре плавления. Другие свойства калия менее благоприятны. Тепло-физические свойства калия и натрия весьма сходны. Характеризуя химические свойства калия, следует отметить, что он более реакционно-способен, чем натрий. Калий энергично взаимодействует на воздухе с кислородом, водой, а при высокой температуре с водородом и углекислым газом.
Литий. Литий по теплопередающим свойствам, большой объемной теплоемкости при температуре 773 К имеет преимущества перед натрием. Однако в природном литии содержится 7,4% стабильного нуклида 6Li, являющегося сильным поглотителем тепловых нейтронов, а уменьшение его содержания —процесс дорогой. Металлический литий имеет серебристо-белый цвет, быстро тускнеет на воздухе и покрывается темно-коричневыми продуктами коррозии. Литий — самый легкий на земле металл. По химическим свойствам он ближе к щелочно-земельным металлам. Технический литий значительно более коррозионно-агрессивен по отношению к конструкционным материалам, чем натрий или калий.
Висмут. Промышленный висмут содержит 0,1—0,2% примесей. В сухом и влажном воздухе и даже в атмосфере кислорода при комнатной температуре висмут стоек к окислению. При высокой температуре металл воспламеняется на воздухе с образованием окисла.
Свинец. Теплофизические свойства свинца невысоки. Теплоемкость его по массе почти в 10 раз меньше, чем у натрия. Теплопроводность свинца мала, относительная удельная масса велика. При комнатной t свинец стоек на воздухе. Расплав свинца до температуры 973К защищается от окисления плотной пленкой окисла.
Галлий. Галлий — металл довольно редкий и потому дорогой. Основным преимуществом является его низкая температура плавления (302,8 К). По химическим свойствам галлий близок к алюминию. С водой и паром взаимодействует слабо. Галлий является весьма коррозионно-агрессивным металлом.