SU1032926A1 - Материал литиевого элемента термо дерного реактора - Google Patents

Abstract

Применение литийсодержащего микрокристаллического стекла в качестве материала литиевого элемента термо дерного реактора.

Description

Изобретение относитс  к термо дерной технике и дред азначено дл  воспроизведени  трити  в термо дерном реакторе.

Щ)и облучении нейтронами литиевых элементов, содеpxanpixL 1-6, происходит образование трити  и гели ,, которое сопрово щаетс  выделением тепла. В насто щее врем  рассматривают комбинированную систему охладце|1и  литиевых элементов с помсщью воды и газообразного гели . Литиевые элементы будут работать в среде гели  при давлени х выше и ниже атмосферкого (вплоть до вакуума).-

Извлечение трити  из литиевых элементов достигаетс  повышением температуры относительно температуры облучени  в режиме накоплени  трити . Достаточной температурой считаетс  та, при которой вьщел етс  хот  бы 50i накопленного трити .

Перспективными материалами литиевых элементов  вл ютс  химические (Соединени  с высокой объёмной концентрацией лити , например окись лити  .

Li , алюминат лити  Li А10, ортосиликат лити  . и метасилнкат ли (Л ти  . Ли-гаевые элементы из данных соединений изготавливают метоС дани керамической технологии - прессованием и спеканием порошка.

Недостатком окиси и алюмината  вл етс  гигроскогшчность, особенно .больша  у окиси. При извлечении три- . ,ти  из облученных элементов термическим методом адсорбированна  влага будет загр зн ть тритий протием, что потребу ,ет дополнительного изотопного разделе;НИ , Недостатркорто силиката и метасили-; кат-а состоит в осыпании элементов при облучении, чему способствуют вибрации Iсопровождающие работу реактора, :осыпании мен етс  форма элементов и образуетс  пыль,

: Предлагаетс  в качестве литиевого элемента термо дерного реактора примен ть литийсодержащее микрокристаллическое стекло.

Использование литийсодержащих микрокристаллических стекол (ситталов) в качестве материала литиевого элемента позвол11Т при сохранении достаточно высокой объемной концентрации лити  (на уровне алюмината лити ) во-первых, повысить изЬтопную концентрацию лити  вследствие негигроско1ШЧНОСТИ ситаллов и, во-вторых, предотвратить осыпание элементов и запыление гелиевого потока вследствие плотной структуры ситаллов.

Практически бьши испытаны опытные литиевые элементы в виде шаров диаметром 10 мм из ситалла состава, масЛ: 55,9 SiO.; 18,9 (M,0 + gQ+PbQ}; 3,0 . Литий имел природный изотопный состав.

Объемна  шютность шаров колебалась в пределах 2,62iO,02 г/см . Отсюда объемна  концентраци  лити  0,270+0,02 г/см или (2,34+0,02) Х10 ат/см. После облучени  в  дерном реакторе до накоплени  трити  5,9 Ки/см (2,.%) литиевые элементы сохранили неизменными свою форму, размеры, поверхность. Образовани  видимых трещин и осыпани  не бьшоо Облученные элементы разрушались при нагрузках9 превьппакнцих 40 кг.

Можно предположить вариант устройства литиевой зоны, в котором приме .нение ситаллов было бы наиболее эффективно . Это засыпка из шарообразных литиевых элементов, охлаждаема  гелием. Согласно оценке в этом случае литиевые элементы должны выдерживать без разрушени  нагрузку около 40 кг на элемент. Ситалловые шары диаметром 10 мм удовлетвор ют этому требованию.

Износостойкость ситаллов позволит периодически перемешивать шары непосредственно в объеме литиевой зоны посредством увеличени  скорости гели 

до возникновени   штени  кип щего сло . Перемешивание полезно с точки зрени  выравнивани  степени выгорани  лити  по всему объему литиевой зоны и продлени  срока службы элементов .

Если использование ситалловых элементов предполагает отсутствие защитной оболочки, то элементы из керамики должны ее иметь. Можно предположить , что эта оболочка будет металлической с очень мелкими отверсти ми, пропускающими гелий, тритий и пары тритиевой воды, но не пропускающими пьиевые частицы. Материал оболочки дожен иметь температуру плавлени  выше . Все конструктивные металлы и сплавы такой степенью тугоплавкости при нейтронном облучении будут активироватьс  с образованием гаммаактивных изотопов. Это приведет к увеличению необходимой толщины радиационной защиты сверхпровод щих обмоток магнитных катушек. Возрастут сложноети с организацией захоронени  отработанньж литиешз1х элементов. Если прин ть во внимание, что шарообразные литиевые элементы в термо дерном реакторе будут исчисл тьс  дес тками и сотн ми миллионов штук, то эффект от ликвидации оболочки виден нагл дно .

Таким образом, литиевые элементы из ситапла благодар  отсутствию оболочки будут отличатьс  низкой себестоимостью , потребуют низких капитальных затрат на стадии изготовлени , будут обладать нулевой металлоJMKOC-, тью, приведут к уменьшению толщины радиационной защиты от гамма-излучени  и к С1шжению радиоактивности от- ходов.

Claims (1)

1. Применение литийсодержащего микрокристаллического стекла в качестве материала литиевого элемента термоядерного реактора.