Концептуальные вопросы разработки холодных фильтр-ловушек для очистки натриевого теплоносителя в реакторах на быстрых нейтронах

Представлены результаты исследований особенностей тепло- и массо-обмена в холодных ловушках для очистки натрия от примесей в контурах быстрых реакторов как на специальных экспериментальных участках, моделирующих различные зоны ловушки (изотермический и неизотермический отстойники и фильтры, зона окончательного охлаждения), так и на моделях прототипов ловушек. В результате создано научное обоснование для разработки ловушек оригинальной конструкции для различных реакторов. Их емкость по примесям в три - пять раз превышает лучшие зарубежные аналоги. Испытания показали их высокую эффективность при очистке натрия от кислорода и водорода и существенно меньшую от продуктов коррозии и углерода. Учитывая течи радиоактивного натрия при эксплуатации ловушек первого контура реактора БН-600, для повышения безопасности быстрого реактора большой мощности принято решение о размещении системы очистки в баке реактора. Решен вопрос об исключении накопления водорода в ловушках первого контура в номинальном режиме. Обсуждаются две конструкции ловушки - с охлаждением аргоном и натрием. Показано, что при работе системы очистки реактора с охлаждением аргоном в течение срока эксплуатации реактора требуется 20 замен ловушек, при исключении попадания водорода в холодные ловушки первого контура - семь замен. Вариант встроенной в бак реактора ловушки с натриевым охлаждением имеет те же габаритные размеры, как и у ловушки с охлаждением аргоном. Охлаждающий натрий циркулирует по двум трактам: снаружи корпуса рабочей полости в рубашке - до 30% расхода и по расположенному внутри рабочей полости змеевику - до 70%. На основании расчетов по кодам, моделирующим тепло- и массообменные процессы в ловушках, предложены уточняющие технические решения.