Жидкие металлы

Жидкие металлыРассмотрим следующий тип теплоносителя, который тоже призван решать ту же самую проблему разработчиков и эксплуатационников – убрать высокое давление в контуре реактора. Было ясно, что чем выше точка кипения жидкости, тем проще решается эта проблема. И следующим типом теплоносителя, который был применен (вначале исследован) для создания реактора с низким давлением в первом контуре был теплоноситель с жидкими металлами. Важно, что давление в контуре на уровне компенсатора, не превышает атмосферное.

Было ясно, что все жидкие металлы имеют сравнительно высокую (разные металлы в разной степени) точку кипения и не будут требовать высокого давления. Значит, эта проблема может быть решена. Одним из первых жидких металлов, который был использован (не в атомной электростанции, а в исследовательском реакторе) была ртуть. Ртуть была выбрана потому, что она, во-первых жидкая даже при комнатной температуре, поэтому отпадают проблемы поддержания – а все остальные жидкие металлы уже требуют систем обогрева, чтобы в жидком виде шла нормальная циркуляция. А во-вторых – высокий к.п.д. Лет 50-60 назад были построены экспериментальные электростанции с так называемым бинарным циклом. Сейчас тоже есть комбинированные циклы (парогазовые) – а вот тогда, чтобы увеличить к.п.д., был создан своего рода ртутный котел, потому что ртуть при атмосферном давлении кипит при температуре примерно 3800 С, т.е. закипает, дает ртутный пар. Таким образом, получался ртутный пар с температурой 500 – 6000
С, он направлялся на ртутную турбину, т.е. турбина работала на ртутном паре. А вот в качестве конденсатора турбины использовался парогенератор, т.е. когда этот пар конденсировался – тепло конденсации шло на теплопарообразование, вот этот образующийся пар работал на паровой турбине. Т.е. была такая цепочка: ртутная турбина, дальше шла турбина, работающая на водяном паре – так создавались так называемые бинарные циклы, они показывали высокий к.п.д. — 50 – 60 %, значительно выше, чем в обычных водяных установках. Но ртуть токсична, просто химически токсична, и очень вредна для здоровья, поэтому в обычной теплоэнергетике эти работы были прекращены,  ну, а в атомной они ограничились строительством одного реактора в Советском Союзе, в Обнинске, в ФЭИ, и одного реактора в США. В США тоже был построен один такой экспериментальный ртутный реактор, мощностью порядка 100 кВт. С этими ртутными реакторами было много хлопот, были протечки ртути, потом она где-то конденсировалась и стоило больших трудов, конечно, потом устранить эти последствия. Капельки ртути обнаруживались даже в телефонных аппаратах, приходилось откручивать эти микрофоны, т.е. пары ртути проходили где угодно, конденсировались в любых местах, так что было ясно, что ртуть для будущей энергетики не годится. Но эти реакторы были нужны для другого — поскольку ртуть не замедляет нейтроны (тяжелые ядра плохо замедляют нейтроны) — на этих реакторах были получены первые экспериментальные данные по  работе реактора на быстрых нейтронах. Это были маленькие быстрые реакторы в Советском Союзе и Америке, по 100 кВт, которые позволили изучить их свойства. Вот это и была главная цель построения реакторов с ртутным теплоносителем.