«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»

Экспериментальная база

важнейший компонент развития науки, разработки инновационных технологий, обеспечения национальной безопасности.

Натриевый стенд «Протва-1»

Натриевый стенд «Протва-1» (двухпетлевой – два жидкометаллических теплоносителя: натрий, натрий-калий) – уникальный по возможностям, единственный в России.

Стенд «Протва-1» предназначен для решения следующих задач:

  • исследования массопереноса примесей в натрии (О2, Н2, Н2О, минеральное масло и т. д.), в том числе продуктов коррозии современных конструкционных материалов, и получения соответствующих констант;
  • изучения усовершенствованных методов очистки натрия от примесей (сорбционная и геттерная очистка), включая продукты взаимодействия натрия с водой;
  • испытания приборов, контролирующих количество примесей в теплоносителе в обоснование виброакустической системы обнаружения течей парогенераторов натрий-вода.

Выполненные работы

  • Исследования состава и реакционной способности отложений, формирование в газовых полостях натриевых систем за счет паров масла (эффекты старения субстрата отложений; поведение взвешенной фазы углеводородных примесей в натрии).
  • Исследование процессов перехода отложений, формируемых в газовых полостях натриевых систем, в натрий.
  • Исследования в обоснование выбора акустических датчиков для акустической системы обнаружения течей парогенераторов натриевых реакторов.
  • Исследование процесса массопереноса продуктов коррозии нержавеющих сталей в натрии, определение констант и замыкающих соотношений, необходимых для численной реализации кодов для моделирования процесса массопереноса примесей в натрии.
  • Экспериментальное изучение фундаментальных физико-химических закономерностей массообмена в высокотемпературной неизотермической системе «конструкционные материалы – натрий – примеси» до уровня температуры 750 °С.
  • Исследования в обоснование новых принципов очистки натрия без использования системы охлаждения, встроенной в бак реактора (сорбционная и геттерная очистка).
  • Испытание устройства для интенсивной очистки натрия от продуктов его взаимодействия с водой.

Спецификация стенда

Первый контур:

Теплоноситель Na
Количество теплоносителя в контуре, м3 0,9
Максимальный расход натрия, м3 200
Максимальная температура натрия в рабочем участке, °С 800
Максимальное давление в газовом контуре, МПа 0,6
Максимальная потребляемая электрическая мощность, кВт 800
Максимальное давление натрия, МПа 0,4
Максимальная температура натрия в основном контуре, °С 580

Второй контур:

Теплоноситель Na-K
Количество теплоносителя в контуре, м3 0,15
Максимальный расход теплоносителя, м3 10
Температура теплоносителя, °С 350
Давление сплава, МПа 0,6

Измеряемые параметры

Расход натрия, м3 0–200
Температура натрия в контуре, °С 100–580
Температура натрия в рабочем участке, °С 100–800
Давление в газовом контуре, Па 1–6·105
Давление натрия, МПа до 0,4
Содержание кислорода/водорода в теплоносителе, 10–4 вес. % 1–500/0,1–10

Возможности стенда

Cтенд обладает полным объёмом вспомогательных систем, позволяющих проводить следующие операции:

  • поддержание заданного уровня чистоты теплоносителя с помощью холодной ловушки;
  • контролируемая подача примесей в теплоноситель;
  • контроль состава теплоносителя с помощью пробкового индикатора, электрохимических датчиков кислорода и пробоотборника дистиллятора;
  • автоматическое поддержание заданного тепло-гидравлического режима в рабочем участке, в том числе его циклическое изменение во времени с помощью цифровой системы управления;
  • автоматический сбор, обработка и хранение информации с использованием современной платформы National Instruments. Система содержит 56 каналов для измерения температуры, токовых сигналов, напряжения, а также универсальные аналоговые каналы измерения, релейные блоки и цифровые каналы ввода-вывода с возможностью расширения.

Стенд обладает полным объёмом основных и вспомогательных систем, позволяющих проводить исследования в следующих направлениях:

  • массоперенос примесей (кислород, водород, вода, органические примеси) в высокотемпературном неизотермическом контуре с натрием;
  • методы и устройства очистки натриевого теплоносителя от примесей;
  • методы и приборы контроля примесей в натриевом теплоносителе;
  • коррозионные испытания новых конструкционных материалов в натрии при температуре до 800 °С;
  • испытания оборудования и устройств в высокотемпературной среде жидкометаллического теплоносителя с заданным уровнем качества;
  • нетрадиционное применение щелочных жидкометаллических теплоносителей (металлургическая промышленность).

Возможна адаптация жидкометаллического контура стенда под требования заказчика.

Предельный объём испытываемого объекта по теплоносителю – 300 л.

Экспериментальная база