Единственный в России стенд с литиевым теплоносителем позволяет проводить исследования теплогидравлики литиевых мишеней, исследования и испытания оборудования для очистки и контроля примесей в литии, отработку технологии литиевого теплоносителя, физико-химические исследования по взаимодействию лития с элементами контура.
Комплексный литиевый исследовательский стенд ЛИС-М предназначен для исследований теплогидравлики литиевых мишеней ускорительно-правляемых систем и технологии жидкого лития как теплоносителя для ядерных и термоядерных реакторов. Установка введена в эксплуатацию в 2000 году.
В состав стенда входят рабочая модель, холодильник, пробковый индикатор, холодная ловушка, устройство отбора проб на поток, нагревательная петля устройство контролируемого ввода примесей, спектрометрическое оборудование для определения газовых примесей и состава твёрдых веществ.
Выполненные работы
- продемонстрирована работоспособность основного оборудования по очистке теплоносителя (холодная ловушка);
- продемонстрирована работоспособность контроля концентрации коррозионно-активных примесей в литии (пробковый индикатор, пробоотборник-дистиллятор, трубчатый пробоотборник);
- показана перспективность применения растворимых геттеров для низкотемпературной очистки лития от азота и кислорода до уровня около 10 млн–1 по каждой примеси;
- проведён комплекс исследований по гидродинамике литиевой струи и технологии литиевого теплоносителя применительно к литиевому циркуляционному контуру и мишенной системе международного проекта IFMIF.
Спецификация стенда
| Теплоноситель | литий |
| Рабочая температура, °С | 450–500 |
| Расход, м3/ч | до 50 |
| Объём лития в контуре, л | 200 |
| Давление Li на напоре насоса, МПа | 0,6 |
| Вакуум в мишенной сборке, мм рт.ст. | 103–105 |
Измеряемые параметры
| Температура °С | 180–500 |
| Расход, м3/ч | 0–50 |
| Давление Li, МПа | до 0,6 |
| Содержание газообразных примесей, млн–1 |
до 1 |
| Предел обнаружения химических элементов в твёрдых образцах (завист от химического элемента), % |
10–3–10–5по массе |
Литиевая струя в вакууме
Литиевая струя в аргоне
Возможности стенда
Несомненными преимуществами литиевого теплоносителя являются: высокая объёмная теплоёмкость и низкая плотность, что позволяет отводить большое количества тепла при низких расходах теплоносителя и приводит к снижению массогабаритных характеристик теплообменных систем. Литий имеет высокую температуру кипения (1347 °С) и совместимость с ванадиевыми сплавами до 900 °С. Кроме того, литий один из лучших генераторов трития в установках термоядерного синтеза.
Литиевый стенд ввиду уникальных свойств лития как теплоносителя позволяет проводить исследования:
- в области теплогидравлики элементов космических энергетических установок;
- высокотемпературных быстрых реакторов;
- отработку технологии применения данного теплоносителя совместно с традиционными и современными жаростойкими конструкционными материалами;
- испытание различного оборудования и устройств (насосы, расходомеры, средства контроля примесей, измерительные устройства и т. д.);
- эксперименты в поддержку применения лития в тепловых трубах для передачи тепла из активной зоны реактора к термоэмиссионным преобразователям (увеличение ресурса работы реакторов-преобразователей).