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/ч | 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/ч | 10 |
| Температура теплоносителя, °С | 350 |
| Давление сплава, МПа | 0,6 |
Измеряемые параметры
| Расход натрия, м3/ч | 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.