Projekta VPD1/ERAF/CFLA/05APK/2.5.1./00004/003 "MHD tehnoloģija svina-litija eitektiskā sakausējuma iegūšanai un pielietošanai kodolsintēzes reaktoru sistēmās" izpildē iegūtie galvenie rezultāti un sasniegtās auditējamās vērtības.

Attēli

 

 

Aktivitātes Nr.1, 2 "Pb15.8Li iegūšanas iekārtas izveide un sakausējuma iegūšanas tehnoloģiskā cikla izstrāde".

Auditējamo vērtību iznākums.

1. Izprojektēta un uzbūvēta sakausējuma Pb15.8Li iegūšanas iekārta.
2. Iegūšanas tehnoloģiskā cikla izstrāde nodrošinājusi visus cikla parametrus, atbilstošus vai labākus par plānotajām auditējamām vērtībām:
1. ražība divās 12 st darba dienās 300 kg, t.i. 12.5 kg/st (plānots bija ne mazāk kā 5 kg/st);
2. Pb+Li % (sakausējuma tīrība) 99.997 % (plānotais 99.993 %);
3. Li atom.% / tas pats vidējais pa lējumu (sakausējuma homogenitātes rādītājs) 1±0.05 (vērtība sakrīt ar plānoto).

 

Tehnoloģija attīstīta līdz līmenim, kas nepieciešams sakausējuma ražošanai. Tehnoloģiskā cikla izstrādes gaitā iegūts apm. 1000 kg sakausējuma.

 

Pielikumā attēli 1,2.

 

 

Aktivitāte Nr. 3 "Magnētiskā lauka ietekme uz KSR blanketa konstrukcijas materiālu koroziju Pb-Li sakausējumā pie temperatūrām 550°C"

 

Auditējamo vērtību iznākums.

Atbilstoši plānotajam veiktas trīs korozijas eksperimentu sesijas katra 1500 stundu garumā. Iegūti rezultāti par perspektīviem materiāliem izmantošanai kodolsintēzes reaktoru sistēmās.

Rekonstruēts institūtā esošais šķidrā metāla kontūrs (att. 3,4) un veiktas trīs korozijas eksperimentu sesijas. Tika pētīti vairāki konstrukcijas materiāli (nerūsējošais tērauds SS 316L, tērauds "EUROFER", hromtērauds 12XM, kā arī niobijs), kuri perspektīvā varētu tikt izmantoti kodolsintēzes reaktoru sistēmās.

Pētījumu vide:

-         svina - litija (Pb-Li) sakausējums;

-         magnētiskais lauks 1,8 - 2.0 T;

-         sakausējuma temperatūra 500 - 550°C.

Pētījumu mērķis:

- izvērtēt magnētiskā lauka ietekmi uz konstrukcijas materiālu korozijas procesu intensitāti šķidro metālu sakausējumos.

Konstatēts:

-         praktiski paraugu masas un virsmas strutūranalīze parādīja, ka konstrukcijas materiālu korozijas intensitāte PbLi sakausējumā ir atkarīga no magnētiskā lauka lieluma un tā iedarbības virziena;

-         paraugu masas zudumi magnētiskā laukā ir 1,5 - 2,0 reizes lielāki, salīdzinot ar paraugu masas zudumiem ārpus magnētiskā lauka.

-         materiālu korozijas procesa mehānismi ir atšķirīgi magnētiskā laukā un ārpus tā -

magnētiskā laukā vairāk izteikta ir paraugu erozija, ārpus magnētiskā lauka - starpkristālu korozija.

Visnoturīgākais pret koroziju izrādījās niobijs. Tomēr tā izmantošana kodolsintēzes reaktoru sistēmās ir problemātiska, jo pie temperatūrām augstākām par 300^oC darba videi jābūt vakuumam.

Secinājums, ka no korozijas viedokļa visnoturīgākais materiāls minētajos apstākļos ir EUROFER markas tērauds un tas varētu būt vispiemērotākais kodolsintēzes reaktoru sistemās.

 

Pielikumā: attēli 3,4.

 

Aktivitāte Nr. 4. "Magnētiskā lauka ietekme uz Pb-Li plūsmas hidrodināmiku KSR blanketa elementos."

 

Auditējamo vērtību iznākums.

Atbilstoši plānotajam izgatavoti trīs blanketa elementu modeļi un veikta to pārbaude - hidrodināmisko parametru testēšana stipros magnētiskos laukos.

 

Eksperimentu veikšanai izprojektēts, izgatavots un samontēts svina - litija kontūrs (att.5). Kontūrs instalēts supramagnētā un veikts eksperiments stiprā magnētiskā laukā (līdz 6 teslām) ar trim dažādas konfigurācijas paraugiem (att.6).

Pētījumu vide:

-         svina litija sakausējums;

-         sakausējuma temperatūra - 300 - 350⁰C;

-         magnētiskā lauka indukcija - 0- 6 T ;

-         sakausējuma cirkulācijas ātrums - līdz 0.5 m/s.

Eksperimenta mērķis:

-         izpētīt MHD procesus / sakausējuma ātruma sadalījumu, integrālo spiediena kritumu u.c. / blanketa modeļu pārejas posmos, kur notiek būtiska plūsmas tecēšanas virziena izmaiņa attiecībā pret magnētiskā lauka virzienu.

 

Eksperimentu rezultātā konstatēts, ka:

- magnētiskajam laukam pieaugot samazinās šķidrā metāla inerces spēku ietekme - P -Q raksturlīknes tuvojas lineārām;

-         šķidrā metāla ātruma sadalījums modeļu centrālajā šķērsgriezumā tuvojas simetriskam;

-         integrālais spiediena kritums palielinās un kļūst lineārs.

 

Pielikumā: attēli 5,6.

 

Aktivitāte Nr. 5 "Tehniskās iekārtas svina-litija sakausējuma cirkulācijas nodrošināšanai un plūsmas parametru noteikšanai".

 

Auditējamo vērtību iznākums.

Atbilstoši plānotajam izgatavoti un pārbaudīti darbībā divi MHD sūkņi, kā arī četri caurteces mērītāji (par vienu vairāk , kā projektā tika plānots).

 

Izgatavoti divi elektromagnētiskie indukcijas sūkņi, kuru darbības princips balstās uz pastāvīgiem rotējošiem magnētiem (att.7).

Abu divu izstrādāto sūkņu pārbaudes tika veiktas speciāli šim mērķim konstruētā indija-gālija-alvas cirkulācijas stendā (att.8),mērot sūkņu spiediena un caurteces raksturlīknes. Pārbaudes rezultāti apliecināja ka reālās sūkņu raksturlīknes daudz neatšķiras no iepriekš teorētiski novērtētām - maksimālā starpība atkarībā no darba režīma un slodzes svārstījās 10 % - 15 % robežās.

Pirmais sūknis, attīstot maksimālo spiedienu līdz P = 1.5 atmosfērām un nodrošinot maksimālo caurteci līdz Q = 1 L/s (viens litrs sekundē) , tika izmantots svina-litija cirkulācijas nodrošināšanai stendā ilgstošos korozijas eksperimentos pie darba temperatūras līdz 400⁰C (aktivitāte Nr. 3).

Otrais sūknis, attīstot maksimālo spiedienu līdz P = 2.0 atmosfērām un nodrošinot maksimālo caurteci līdz Q = 1 L/s tika izmantots svina-bismuta cirkulācijas nodrošināšanai stendā KSR blanketa hidrodināmisko parametru testēšanai magnētiskos laukos pie darba temperatūras lidz 350⁰C (aktivitāte Nr. 4).

 

Izgatavoti četri elektromagnētiskie caurteces mērītāji: divi kondukcijas tipa caurteces mērītāji un divi caurteces mērītāji, kuru darbības princips balstās uz brīvi rotējošiem pastāvīgiem magnētiem.

Izstrādāto caurteces mērītāju pārbaudes tika veiktas speciāli šim mērķim konstruētā indija-gālija-alvas cirkulācijas stendā.. EM kondukcijas caurteces mērītāju jūtība lineāri proporcionāla magnētiskā lauka stiprumam un mēramās caurteces plūsmas intensitātei. Caurteces mērītāju uz brīvi rotējosiem pastāvīgiem magnētiem jūtība arī ir lineāri proporcionāla mēramās caurteces plūsmas intensitātei un praktiski nav atkarīga no magnētiskā lauka intensitātes un magnētisko polu skaita - kas ir liela priekšrocība to izmantošanai pie augstām temperatūram, kad var samazināties magnētiskā lauka stiprums, ja magnetiskā sistēma uzsilst līdz noteiktai temperatūrai.

Pirmais EM kondukcijas caurteces mērītājs (att.9) tika izmantots svina-litija cirkulācijas nodrošināšanai stendā ilgstošos korozijas eksperimentos pie darba temperatūras līdz 400⁰C (aktivitāte Nr. 3).

Otrais EM kondukcijas caurteces mērītājs (att.10) tika izmantots svina-bismuta cirkulācijas nodrošināšanai stendā KSR blanketa hidrodināmisko parametru testēšanai magnētiskos laukos pie darba temperatūras lidz 350⁰C (aktivitāte Nr. 4).

Caurteces mērītāji uz brīvi rotējošiem pastāvīgiem magnētiem (att.11) tika izmantoti indija-gālija-alvas cirkulācijas stendā, mērot MHD sūkņu spiediena un caurteces raksturlīknes.

Caurteces mērītāju pārbaude parādīja to reālo parametru un jūtības atbilstību teorētiski aprēķinātām vērtībam un spēju darboties pie šķidrā metāla augstām darba temperatūrām.

 

Pielikumā: attēli 7,8,9,10,11.