Свинец+висмут


Свинец+висмут

Так вот сурьма тоже дает очень сильное g-излучение и поэтому была отвергнута. А вот в свинце и сплаве свинец+висмут не образуется сколько-нибудь долгоживущая наведенная активность g-излучения. Поэтому оборудование, заполненное этим теплоносителем, через очень короткое время (минуты какие-то) после остановки реактора уже доступно напрямую для вскрытия, ревизии и т.д. Теперь разберемся, почему свинец и свинец+висмут? Какие здесь отличия?

У свинца точка плавления 3270 С. Точка кипения около 17000 С. Т.е., безусловно, он никогда закипеть не может, ни в каких ситуациях, ни в аварийных, ни в сверхаварийных, потому что точка плавления стали 15000 С. Но вот точка плавления 327 – это очень высокая точка плавления, которая будет сильно затруднять эксплуатацию, потому что свинец нужно поддерживать всегда в жидком состоянии (чтобы не получился «козел» в контуре, как металлурги говорят о домне), т.е. 4000 С – это температура обслуживания, грубо говоря, остановленного реактора. Это, конечно, не подарок. Это сделать сложно. А по всем остальным параметрам свинец хорош, но, конечно, по сравнению с натрием, как и все тяжелые металлы, он обладает гораздо худшей теплопроводностью, т.е. на свинце, на висмуте, на всех тяжелых металлах нельзя получить такой интенсивный теплоотвод, как на натрии. Мы говорили о коротком времени удвоения плутония – на тяжелых металлах невозможно получить короткое время удвоения плутония, лет 50 – можно, а вот короткое время удвоения – просто невозможно. Но сегодня это и не нужно,  понятно почему. Эта ситуация открывает дорогу вот таким тяжелым металлам.

Теперь сплав свинца и висмута. Во-первых, нужно сказать, что это единственный, если не считать ртуть, из тяжелых жидкометаллических теплоносителей, который был применен в реакторах атомных подводных лодок Советского Союза и России. Было построено 8 подводных лодок с реакторами, охлаждаемыми сплавом свинец-висмут. Это небольшая часть атомного флота России, потому что с водо-водяными реакторами было построено сотни лодок, а здесь 8, все они уже выведены из эксплуатации (под разгрузку, под утилизацию) -  но факт тот, что этот тип теплоносителя в этих условиях был освоен (потом, если время останется, я об этом опыте расскажу, я сам занимался раньше этими реакторами). Но все-таки, почему свинец-висмут? У этого сплава содержание свинца и висмута примерно одинаковое, и это дает точку плавления 1250
С, т.е. близкую к точке плавления натрия (980 С). Поэтому система обогрева получается простой, не требуются какие-то высокие температуры – всего 150-2000 С, это сравнительно легко поддерживать. Именно это был главный довод в пользу свинца-висмута против свинца. Свинец-висмут был выбран для лодок научным руководителем ФЭИ еще в 1952 г., а до того Лейпунский рассматривал этот сплав и для быстрых реакторов, для большой энергетики. Проекты для большой энергетики существовали года два-три. Но потом оказалось, что нужно очень короткое время удвоения (т.к. был энергетический кризис), а на свинце-висмуте такой реактор не мог получиться, и для энергетики был выбран натрий, а свинец-висмут пошел для лодок, для этой серии. Точка кипения свинца-висмута тоже высокая – 17000 С, близкая к свинцу, плотность у обоих примерно равна 10, т.е. этот сплав в 10 раз тяжелее, чем вода или натрий. Еще у висмута есть такая особенность — он активируется нейтронами и дает a-активный изотоп 210Po. Поэтому когда происходит разгерметизация контура и аэрозоли попадают в воздух, то нужно защищать органы дыхания, чтобы аэрозоли не попали внутрь и не явились причиной внутреннего облучения.