CS216465B1 - Kovová slitina jako nosič tepla mezi sodíkem a vodou v parním generátoru jaderné elektrárny - Google Patents

Description

Vynález se týká kovové slitiny jako nosiče tepla mezi sodíkem a vodou v parním generátoru jaderné elektrárny.

V parních generátorech jaderných elektráren se' sodíkovým množinovým reaktorem je obvykle mezi sodíkovým prostorem parního generátoru a parovodním prostorem parního generátoru sténá trubky pro přestup tepla, což je vrstva o tloušlce 2 až 5 mm oceli nebo jiného materiálu konstrukce parního generátoru. Při porušeni této tenké vrstvy může dojít k nebezpečné havárii, ohrožující zdraví a životy personálu i obyvatelstva v jejím okolí, jakož i cenné zařízení jaderné elektrárny. Aby se riziko těchto havárií zmenšilo, bylo navrženo použít kovovou slitinu jako nosiče tepla mezi sodíkem a vodou parního generátoru tak, že parní generátor obsahuje mezi sodíkovým a parovodním prostorem soustavu těchto tří vrstev: vrstvu kovu konstrukce parního generátoru, tj. obvykle jednu stěnu trubky pro přestup tepla; déle vrstvu kovové slitiny; a druhou vrstvu tuhého materiálu konstrukce parního generátoru, t j. obvykle opět etěnu jiné trubky pro přestup tepla. Tyto trubky pro přestup tepla mohou být v parním generátoru uspořádány např. tak, že procházejí vedle sebe nádobou vyplněnou třetím médiem. Nebo může být jedna, užší trubka souose zasunuta do širší trubky tak, že mezi trubkami vznikne meziprostor, který je vyplněn kovovou slitinou. Meziprostorem

216 465

216 465 ee zde nazývá každý prostor vyplněný kovovou slitinou parního generátoru. Jako kovová slitina byly navrženy kapalné kovy nebo jejich eměsl, např. sodík, rtul nebo eutektická směs biemutu a olova, nebo táž plynná hélium. Nevýhodou použití kapalného sodíku je skutečnost, že při proniknutí vody do meziprostorů nastane, i když v omezené míře, obávaná reakce sodíku a vodou, k vůli níž jsou třetí média zaváděna. Parní generátor mueí být v tom případě opatřen spolehlivým a rychlým ««řízením pro signalizaci havárie, což je zatím velkým a dosud ne zcela vyřeěeným problémem. Při porušení těsnosti meziprostorů ze strany sodíkového prostoru je signalizace problematická, nebol média jsou v obou prostorech stejná. Rtufc jako kovová slitina byla použita v prvních fázích vývoje parního generátoru ee sodíkovým nosičem tepla, avěak neosvědčila se, vzhledem ke značná korozi konstrukčních materiálů parních generátorů a též pro vysokou měrnou hmotnost. Eutektiďká směs biemutu a olova je třetí možnou kovovou slitinou, má věak rovněž značně vysokou měrnou hmotnost, eož značně zvyěuje hmotnost celého parního generátoru a nároky na nosné konstrukce i na konstrukci eamého parního generátoru.

Je rovněž možno použít hélium, avšak vzhledem ke své značné schopnosti difúze klade mimořádně velké a neobvyklé nároky na utěsnění meziprostorů i přilehlých čerpacích a indikačních okruhů. S tím eouvixí nutnost použití značně náročných technologii svařování, použití speciálních nákladných ventilů a mimořádně náročných způsobů kontroly utěsnění meziprostorů.

Uvedené nevýhody zmenšuje kovová slitina jako nosič tepla mezi sodíkem a vodou v parních generátorech podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že slitina obsahuje jako základní kov cín v hmotnostní koncentraci v mezích od 0,40 do 0,95 % a kromě toho ještě druhý kov, jímž je buá zinek, nebo olovo, nebo kadmium, nebo bismut, přičemž hmotnostní koncentrace tohoto druhého kovu je v mezích ód 0,05 do 0,60 %.

Použití kovové slitiny podle vynálezu má následující výhody. Nevyžaduje speciálních technologií pro utěsnění a kontrolu těsnosti meziprostorů, v němž je tato slitina uložena. Použití této kovové slitiny nevykazuje déle vysokou korozi konstrukčních materiálů parních generátorů, při jejím použití je mnohem snadnější Indikace netěsnosti meziprostorů, a tedy též počátku havarijního stavu nežli při použití sodíku. Chemická reakce zmíněné slitiny s vodou za provozních teplot je nesrovnatelně mírnější nežli reakce sodíku s vodou a nezvyšuje podstatně další korozi stěn meziprostoru, jako je tomu v případě použití sodíku v meziprostorů. Oproti použití eutektické směsi bismutu s olovem vykazuje kovová slitina podle vynélezu podstatně nižší měrnou hustotu, což umožňuje snížit hmotnost celého parního generátoru a jeho nosných konstrukcí.

Příklady slitin podle vynálezu a jejich vlastností jeou uvedeny v následující tabulce ad 1 až 7. Pro srovnání jeou uvedeny ad 8 a 9 táž obdobné vlastnosti eutektické slitiny Bi a PB, jakož i sodíku.

216 465

Příklad slitiny 8.	Složky slitiny	hmotnostní koncentrace složky ve slitině v %	teplota tání slitiny °C	přibližná měrná hmotnost slitiny Mg/M3
1	Sn	0,917	197	7,2
	Zn	0,077
1	Al	0,006
2	Sn	0,920	198	7,2
	Zn	0,080
3	Sn	0,617	183	8,8
	Pb	0,381
	Al
4	Sn	0,620	183	8,8
		0,380
5	Bi	0,568	139	θ,3
	Sn	0,427
	Al
6	Bi	0,570	139	8,3
	Sn	0,430
7	Sn	0,670	177	7,7
	Cd	0,330
8	Bi	0,565	120	10,5
	Pb	0,435
9	Na	1,000	98s	1,0

Pozn.J Mg = megagram - 1000 kg.

Vynález může být použit při projektování a realizaci parních generátorů jaderných elektráren a vůbec jakýchkoliv výměníků tepla pracujících se eodíkem a vodou jako základními médii a též při realizaci zkušebních sodíkových smyček a stendů.

Claims (5)

1. Kovová slitině jako nosič tepla mezi sodíkem a vodou v parním generátoru jaderná elektrárny, vyznačená tím, že obsahuje jako základní kov oín v hmotnostní koncentraci v mezích od 0,40 do 0,95 % a kromě toho jeětě druhý kov, jímž je bu3 zinek, nebo olovo, naho řadmium, nebo blamut, přičemž hmotnostní koncentrace tohoto druhého kovu je v mezích od 0,05 do 0,60 %.

2. Kovová slitina podle bodu 1, vyznačená tím, že obsahuje cín v hmotnostní koncentraci 0,92 % a zinek v hmotnostní koncentraci 0,08 %.

3. Kovová slitina podle bodu 1, vyznačená tím, že obsahuje 61 až 63 % hmotnosti cínu, 37 sá 39 % hmotnosti olova a stopy až 1 % hmotnosti hliníku.

4. Kovová slitina podle bodu 1, vyznačená tím, že obsahuje 56 až 58 % hmotnosti blemutu, 42 až 44 % hmotnosti cínu a stopy až 1 % hmotnosti hliníku.

5· Kovová Slitlua podle bodu 1, vyznačená tlm, že obsahuje 66 až 68 % hmotnosti cínu, 32 až 34 % hmotnosti kadmia a stopy až 1 % hliníku.