Водоохлаждаемых реакторах

Процесс непрерывного литья осуществляется следующим образом (рис. 4.36, а). Расплавленный металл из металлоприемника / через графитовую насадку 2 поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор 3 и затвердевает в виде отливки 4, которая вытягивается специальным устройством 5. Длинные отливки разрезают на заготовки требуемой длины. Этим способом получают различные отливки (рис. 4.36, б) с параллельными образующими из чугуна, медных, алюминиевых и других сплавов. Отливки, полученные этим способом, не имеют неметаллических включений, усадочных раковин и пористости благодаря созданию направленного затвердевания сплава,

10 мкПа. Переплавляемый металл подаётся в Э.п. в виде т.н. расходуемого электрода, слитка, монокристалла, порошка и т.д. Расплавленный металл стекает каплями в водоохлаждаемый кристаллизатор - изложницу (при на-плавлении слитка) или тигель (при получении фасонных отливок и при выращивании монокристаллов), либо в холодные водоохлаждаемые подовые ёмкости (при рафинировании жидкого металла). В Э.п. для рафинирующего переплава получают слитки массой в неск. десятков т. Э.п. применяют также для выращивания монокристаллов и в др. целях.

Схема электрошлакового переплава: 1 — расходуемый электрод; 2 — медный водоохлаждаемый кристаллизатор; 3 — расплавленный шлак; 4 — слиток

В качестве футеровки в печи Р2 могут выступать: кислые огнеупоры mi, основные огнеупоры тг\ медный водоохлаждаемый кристаллизатор ml; гарнисаж т*', электропроводный материал (угольные блоки) ml.

Электроннолучевой переплав сочетает в себе возможности вакуумной дуговой плавки с нагревом металла до высокой температуры и более глубоким вакуумом 1,33-• Ю-3— 1,33- Ю-2 я/ж2 (Ю-5— Ю-4 мм рт. ст.). Принцип метода состоит в том, что пучок электронов высокой мощности бомбардирует и расплавляет электрод, капли с которого падают в медный водоохлаждаемый кристаллизатор. Слиток вытягивается с помощью возвратно-поступательного движения штока (с поддоном). Предусмотрено вращение электрода.

Разновидностью плазменно-дугового переплава является наплавление слитка в медный водоохлаждаемый кристаллизатор. Схема такой печи представлена на рис. 99. Заготовка подается в камеру печи специальным механизмом. Она расплавляется двумя плазматронами.

промежуточного устройства расположен медный водоохлаждаемый кристаллизатор, форма которого соответствует форме получаемой стальной заготовки. Перед началом разливки в кристаллизатор вводят стальную штангу — затравку, конец которой имеет головку в виде ласточкина хвоста. Образующийся в кристаллизаторе слиток сцепляется с головкой затравки и вытягивается вниз тянущими клетями. В кристаллизаторе жидкая сталь у стенок затвердевает. Образуется оболочка слитка. После выхода из кристаллизатора слиток, имеющий жидкую сердцевину, попадает в зону вторичного охлаждения. Из этой зоны слиток выходит полиостью затвердевшим и попадает в тянущие валки, а затем в зону резки. В зоне резки с помощью газо-кислородных резаков, движущихся вместе со слитком, отрезают мерные заготовки, направляемые иа склад заготовок. Для создания плотной корочки слитка и устранения приваривания слитка к кристаллизатору последний совершает возвратно-поступательные движения. Вниз кристаллизатор опускается на 10—50 мм со скоростью, равной скорости движения слитка, и возвращается в исходное положение со скоростью в три раза большей. Качания кристаллизатора происходят с частотой 10—100 циклов в мин. Для уменьшения трения между слитком и стенками кристаллизатора через отверстия в верхней части последнего подается смазка — парафин, сурепное масло. На УНРС можно разливать стали до 100 т/ч, со скоростью вытягивания слитка до 1,2 м/мин и выше.

Непрерывная разливка стали состоит в том, что жидкую сталь из ковша 1 через промежуточное разливочное устройство 2 непрерывно подают в водоохлаждаемый кристаллизатор 5, из нижней части которого вытягивается затвердевающий слиток 4 (рис. 2.10). Перед заливкой металла в кристаллизатор вводят затравку, образующую его дно. Жидкий металл, попадая в кристаллизатор и на затравку, охлаждается, затвердевает, образуя корку, и соединяется с затравкой. Затравка тянущими валками 5 вытягивается из кристаллизатора вместе с затвердевающим слитком, сердцевина которого еще жидкая. Скорость вытягивания слитка из кристаллизатора составляет от 0,3 до 10 м/мин, она зависит от его поперечного сечения, температуры разливаемого металла, условий вторичного охлаждения и теплофизиче-ских свойств разливаемой стали. Например, скорость вытягивания слитков с сечениями 150 х 500 и 300 х 2000 мм около 1 м/мин.

При непрерывном литье (рис. 4.38, а) расплавленный металл из металлоприемни-ка / через графитовую насадку 2 поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор 3 и затвердевает в виде отливки 4, которая вытягивается специальным устройством 5. Длинные отливки разрезают на заготовки требуемой длины. Этим способом получают различные отливки (рис. 4.38, б) с параллельными образующими из чугуна, медных, алюминиевых и других сплавов. Отливки, полученные этим способом, не имеют неметаллических включений, усадочных раковин и пористости благодаря созданию направленного затвердевания сплава.

Наиболее прогрессивной считается разливка стали на УНРС. В этом случае сталь из стопорного ковша через промежуточное разливочное устройство 9, обеспечивающее равномерность подачи расплава, поступает в водоохлаждаемый кристаллизатор 10. Проходя через него, сталь частично затвердевает, образуя корку на поверхности, которая граничит со стенками кристаллизатора, и опускается в зону вторичного охлаждения, где опорные ролики 11, повторяющие конфигурацию слитка, опрыскиваются водой из системы орошения 12. Ниже опорных располагаются тянущие ролики 13, обеспечивающие равномерность удаления из кристаллизатора слитка 14. Ацетиленокислородные резаки 15 позволяют разрезать непрерывно подаваемый слиток на мерные части, Которые поступают на прокатку.

Для получения полых втулок или маслот методом намораживания расплав через литниковую систему подается в водоохлаждаемый кристаллизатор, закрытый сверху стержнем со штырями для удаления отливки из кристаллизатора. После намораживания металла и образования втулки с требуемой толщиной стенки стержень со штырями вместе с отливкой быстро извлекается из кристаллизатора, который закрывается новым стержнем. Параллельно идет доливка расплавленного металла в кристаллизатор через сифонную литниковую систему.

труб в газоохлаждаемых реакторах перепад температуры по радиусу ячейки (рис. 6.3, а) значительно меньше по сравнению с перепадом в водоохлаждаемых реакторах (рис. 6.3, б). На рис. 6,3 в показано распределение температуры по сечению ячейки Первой АЭС. При такой комбинированной системе перепад температуры по радиусу ячейки достигает 600° [137, с. 15]. Желателен наименьший перепад температуры для обеспечения более равномерной радиационной деформации графитового блока.

При работе реактора все оборудование первого контура становится радиоактивным. Причиной этого является загрязнение его радиоактивными продуктами, присутствующими в теплоносителе. На станциях с водоохлаждаемыми кипящими реакторами типа РБМК радиоактивными также становятся питательный тракт, турбинная установка и главные паропроводы. Радиоактивным становится и теплоноситель, циркулирующий через реактор: вода в водоохлаждаемых реакторах, двуокись углерода или гелий в газо-графитовых реакторах, тяжелая вода в тяжеловодных реакторах, натрий в реакторах на быстрых нейтронах. Вместе с неорганизованной утечкой теплоносителя через различного рода неплотности оборудования и - в значительной мере - сальники арматуры в воздух помещений АЭС попадают радиоактивные аэрозоли, изотопы иода, криптона, ксенона, цезия и др. Загрязнение воздуха продуктами деления ядерного топлива создает значительные затруднения в эксплуатации.

18. Коррозия и износ в водоохлаждаемых реакторах. Пер. с франц. Под ред. Де Поля. Л., Судпромгиз, 1959.

5.4.3. Продукты деления. Продукты деления могут попасть в теплоноситель в результате загрязнения наружной поверхности оболочек твэлов ураном или через дефекты в оболочке. Первый источник был рассмотрен выше и выражен через сечения реакций, выход и энергию продуктов деления, состав материалов и пробеги ядер отдачи в зависимости от их энергии. Выход продуктов деления из ядерного горючего существенно зависит от того, какой тип горючего используется. В настоящее время на водоохлаждаемых реакторах предпочтение отдается UO2. Другие материалы, такие, как смесь окислов урана и плутония, сплавы урана типа UsSi, находятся в стадии разработки и еще не достигли коммерческого применения. Обычно UU2 используется в виде спрессованных до высокой плотности и спеченных таблеток, размещенных в трубке из циркалоя или нержавеющей стали. Другие формы использования UO2 в энергетических реакторах, такие, как горючее с вибрационным уплотнением, находятся в процессе исследования, но также еще не достигли коммерческого применения.

Коррозионная стойкость является важным фактором при выборе материалов для условий работы в водоохлаждаемых реакторах. Высокие требования стимулировали исследования и испытания многих материалов. В данной главе рассмотрены основные классы материалов, применяемых в водяных ядерных реакторах, и влияние на их коррозионное поведение химии теплоносителя и специфических условий, таких, как теплопередача и облучение. Большое внимание уделено вопросам выноса продуктов коррозии и целостности материала.

При рассмотрении общей коррозии аустенитных сталей необходимо также упомянуть о детальном изучении коррозии углеродистых сталей, так как они являются более перспективными и в некотором отношении служат как бы моделью для понимания коррозионных процессов в высоконикелевых сплавах. Изданный КАЭ США справочник по коррозии и износу материалов в водоохлаждаемых реакторах содержит богатую информацию по широкому кругу проблем применения [42]. В реакто-ростроении используется немного модификаций сплавов как из-за стоимости, так и для того, чтобы исключить или уменьшить содержание предшественников нежелательных изотопов (тантал, ниобий).

9. Шульц В. Коррозия и износ в водоохлаждаемых реакторах (справочник). Под ред. Де-Поля, гл. 12. Перев. с англ. Л., Судпромгиз, 1959.

V,3. Д е Поль. Коррозия и износ в водоохлаждаемых реакторах. Л., Судпромгиз, 1959.

53. Коррозия и износ в водоохлаждаемых реакторах. Под ред. Д е - П о л я. Л., Судпромгиз, 1959.

грузка которых составляет несколько десятков критических масс и которые представляют собой практически несколько реакторов, объединенных интегральным нейтронным полем и управляемых независимыми органами регулирования, начальная загрузка в основном определяется допустимой объемной энергонапряженностью ТВС (до 80—120 кВт/л в водоохлаждаемых реакторах на тепловых нейтронах и до 600—1200 кВт/л в реакторах на быстрых нейтронах).

Ведутся исследования по созданию многокомпонентных циркониевых сплавов, допускающих надежную работу при температурах 450—500 °С, что позволило бы осуществить в водоохлаждаемых реакторах ядерный перегрев пара и тем самым повысить термодинамический КПД АЭС*.