«РОСАТОМ» / АО «ГНЦ РФ – ФЭИ»
75 лет атомной промышленности

Теплофизика и безопасность АЭС

Теплофизическое обоснование работоспособности важнейших элементов энергетических ядерных реакторов

Лаборатория моделирования теплогидравлических процессов в ЯЭУ с жидкометаллическими теплоносителями

Начальник лаборатории

Низовцев Артем Александрович

Состав лаборатории

В составе лаборатории 36 человек. В том числе 6 докторов наук, 3 кандидата наук, а также высококвалифицированные научные сотрудники и инженеры, молодые специалисты и рабочие.

Направления исследований

  • Теплофизические процессы в ядерных энергетических установках (ЯЭУ).
  • Гидравлика проточных частей элементов ЯЭУ.
  • Процессы тепло- и массобмена в ЯЭУ.
  • Физическая химия теплоносителей ЯЭУ.
  • Технология жидкометаллических теплоносителей.
  • Разработка и испытания теплообменного оборудования, методов и приборов для экспериментальных исследований и реакторных установок.
  • Экспериментальные исследования и испытания оборудования ЯЭУ и приборов.
  • Разработка методов расчета теплогидравлических, физико-химических и термомеханических процессов.

Продукция и услуги

Опыт работы и научные достижения

В период 2017-2019 гг. в объединенной лаборатории 22:

Экспериментальная база

Патенты и свидетельства

Историческая справка

Лаборатория моделирования теплогидравлических процессов в ЯЭУ с жидкометаллическими теплоносителями (лаборатория 21) была создана в 1956 году для проведения экспериментальных, теоретических и расчетных исследований гидродинамики и теплообмена в активных зонах и в теплообменном оборудовании ядерных установок различного назначения, охлаждаемых жидкими металлами.

Основатель лаборатории и первый ее руководитель (1956–1972) – д.т.н., профессор Ушаков Павел Анатольевич. Затем начальниками лаборатории были: д.т.н., профессор Жуков Альберт Владимирович (1973–1992), д.т.н. Сорокин Александр Павлович (1993–2010), к.т.н. Привезенцев Виталий Владимирович (2010–2015), к.т.н, доцент Кузина Юлия Альбертовна (с 2015 по 2017).

За время существования в лаборатории получен ряд фундаментальных и практических результатов. В настоящее время лаборатория обладает уникальной экспериментальной базой. Разработаны оригинальные экспериментальные методы измерений, которые широко используются при работе с жидкими металлами.

В лаборатории разработаны также программы теплогидравлического расчета, которые заложены в основу обоснования работы и безопасности энергетических установок, охлаждаемых жидкими металлами.

За время существования в лаборатории получен ряд фундаментальных и практических результатов. В лаборатории разработаны программы теплогидравлического расчета, которые заложены в основу обоснования работы и безопасности энергетических установок, охлаждаемых жидкими металлами.

В лаборатории получены важные результаты в области гидродинамики и теплообмена в однофазных и двухфазных потоках жидкометаллических теплоносителей.

Выполнен ряд прикладных экспериментальных и расчетных теплогидравлических исследований применительно к активным зонам и узлам оборудования ядерных реакторов с жидкометаллическими теплоносителями (Na, Na-K, Pb, Pb-Bi) различного назначения.

Разработанный в лаборатории комплекс программ МИФ является базовым в Госкорпорации «Росатом» для расчетного обоснования теплогидравлических характеристик активной зоны реакторов на быстрых нейтронах. Разработана версия программы МИФ-СКП для теплогидравлического анализа активных ядерных реакторов, охлаждаемых водой при сверхкритических параметрах.

Разработаны научно-технические основы создания высокоэффективных устройств пассивной аварийной защиты ядерных реакторов на основе лиофобных капиллярно-пористых систем.

Выполнено экспериментальное обоснование теплообмена в мишени ускорительно управляемой системы с охлаждением сплавом Pb-Bi.

В 2017 году произошло объединение лаборатории 22 с лабораторией 21, созданной в 1954 году в составе теплофизического отдела во главе с П.Л. Кирилловым.

В лаборатории 21 была создана экспериментальная база для освоения натрия как теплоносителя ЯЭУ. В первую очередь были разработаны: правила работы, техника измерений, спецодежда, стойкая к действию щелочных металлов. Были изучены теплопередающие свойства натрия. Разработаны рекомендации по технологии сплава натрий-калий. Получены надежные данные по коэффициентам теплоотдачи в щелочных металлах.

Результаты выполненных в лаборатории исследований теплопередающих и физико-химических свойств натрия, имеющие фундаментальное значение, позволили разработать технологию натрия, обосновать и оптимизировать теплогидравлические режимы и параметры ЯЭУ с натриевым теплоносителем.

С 1960 года в лаборатории начаты работы по кипению калия, а затем и цезия, при циркуляции. Проведены исследования динамики вскипания, измерены коэффициенты теплоотдачи при движении парожидкостной смеси, исследованы процессы теплообмена в моделях топливных сборок реакторов в момент вскипания при аварийных ситуациях.

В 1965 году коллектив лаборатории сосредоточился на решении вопросов, связанных с обоснованием работы парогенераторов с жидкими металлами, а натриевая группа выделилась в самостоятельную лабораторию  67 под руководством Ф.А. Козлова.

Лаборатория 21 является также правопреемником опыта и достижений лаборатории 54, созданной в 1961 году под руководством д.т.н. Ивановского М.Н. Начальниками лаборатории 54 были д.т.н. Арнольдов М.Н. (1977-1978), д.т.н. Логинов Н.И. (1979-2010), Михеев А.С. (2010-2017).

В лаборатории 54 была разработана технология лития как теплоносителя ЯЭУ, проведен широкий круг исследований теплоотдачи при конденсации паров металлов, изучены процессы пленочной и капельной конденсации металлов. Разработана и экспериментально проверена технология глубокой очистки натрия от кислорода. Технология очистки сплава натрий-калий внедрена при подготовке контура и заполнения теплоносителем установок «БУК» и «ТОПАЗ».

Лаборатория 54 добилась существенных успехов в области технологии тепловых труб, и занимала ведущую позицию в СССР в области тепловых труб с жидкометаллическим теплоносителем.

В лаборатории 54 проведены исследования физико-химических и теплофизических свойств и способов приготовления сплавов жидких металлов (NaPb, PbК, PbLi) как возможных теплоносителей ядерных и термоядерных установок. В частности, установлено, что кислород может существовать в натрии не только в виде двуокиси Na2O, но и в форме сложного оксида NaCrO2.