Органические жидкости

Органические жидкости

Органические жидкости или органические теплоносители — это минеральные масла, как правило, это углеводороды. Почему возникла вообще идея использовать органические теплоносители для охлаждения реактора? Главная причина заключается в том, что органические теплоносители имеют точку кипения, значительно более высокую, чем обычная вода. Т.е. если вода кипит при 1000 С, значит, если нужно иметь воду в жидкой фазе при 3000 С, надо иметь давление порядка 160 атм. А вот если органическая жидкость кипит при 4000 С (есть такие органические жидкости), то тогда при требуемой температуре 3000 С давление не нужно, и можно иметь первый контур разгруженный от внутреннего давления.

Вопрос – а если чуть-чуть поврежден?

Разрежения никакого не будет, просто это означает, что давление пара меньше атмосферного. Что такое кипение, как определяется точка кипения? Когда давление пара над жидкостью достигает атмосферного давления. Если вода находится при комнатной температуре, допустим, что давление паров воды составляет 1 мм рт. ст. Вы нагреваете до 500
С — уже давление 100  мм, нагреваете до 800 С – давление 300 мм, а вот до 1000 нагрели – давление стало 760 мм., т.е. как раз давление стало равно атмосферному. Таким образом, если у органической жидкости точка кипения 4000 С, то над ее уровнем будет давление при 3000
ниже атмосферного.

Тот факт, что сам корпус и все трубопроводы разгружены от внутреннего давления, конечно, намного уменьшает степень опасности. Поскольку органические жидкости содержат водород (это углеводороды), они являются хорошими замедлителями нейтронов, поэтому в этом случае может быть реализован тепловой реактор, реактор на тепловых нейтронах. Такой экспериментальный реактор был создан в Советском Союзе и работал несколько лет в НИИАР в Димитровограде (есть такой ядерный центр – научно-исследовательский институт атомных реакторов).

Что показал опыт эксплуатации? Предполагали, конечно, что будут проблемы с поддержанием качества этого теплоносителя, из-за влияния радиации (нейтронного излучения). Если вода под действием нейтронного облучения разлагается на водород и кислород – то углеводороды – это более сложные молекулы, и разлагаются на более разнообразные фракции, т.е. там образуются метан, водород, выделяется много газов. С другой стороны, при разложении органических жидкостей образуются смолы – более тяжелые молекулы, которые обволакивают поверхность тепловыделяющих элементов. Было выяснено, что конечно, с этой проблемой можно справиться, но для этого рядом с реакторной установкой должна находиться химико-технологическая установка, которая постоянно бы поддерживала качество теплоносителя – выводила одни молекулы, и т.д. Но все это оказалось сложным. А без этой химико-технологической установки такой реактор, в общем-то, не работоспособен. Он не сможет дать ресурс, из-за этой проблемы.