Грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук (внутренний номер МК-5936.2021.1.2). Исследование действия электромагнитных сил на включения в жидкометаллических теплоносителях

Будут усовершенствованы методы электромагнитного воздействия на расплав, очищающие его от примесей и улучшающие его структуру при кристаллизации. Создана не имеющая аналогов установка, использующая передовые технологии для достижения поставленных задач. Очищение металлов от примесей, равно как и улучшение физических и прочностных свойств сплавов являются важнейшими задачами металлургии. Проблема заключается в том, что существующие методы очистки путём отстаивания, барботирования и применения флюсов дороги и недостаточно эффективны. Жидкие металлы применяются в атомной промышленности в качестве теплоносителей, где также остро стоит проблема удаления из них оксидов и других примесей. Примеси влияют на свойства расплавленного металла, который используется в качестве теплоносителя на атомных электростанциях на быстрых нейтронах, а также в перспективных термоядерных электростанциях. В данном случае примеси изменяют теплоемкость и теплопроводность, что влияет на общий отвод тепла от реактора. Примеси осаждаются на внутренних поверхностях теплообменных аппаратов, что существенно ухудшает теплообмен. Также примеси изменяют вязкость и плотность жидкого металла, что отражается на гидравлических характеристиках системы охлаждения, нарушая ее работу. Наконец, примеси могут аккумулироваться в полостях и застойных зонах каналов установок, что снижает производительность и корректную работу электромагнитных аппаратов для генерации и контроля течения. В настоящее время единственными способом очистки жидкого натрия от примесей в реакторах на быстрых нейтронах является холодная фильтр ловушка. При всей кажущейся простоте её конструкции, у нее есть недостатки: ограниченный объем накопителя примесей, малый расход, недостаточная глубина очистки и т.п. Существует также ряд особенностей, вызванных технологией процесса - очистка от нерастворимых включений; органические и радиоактивные загрязнения; безопасность размещения систем очистки. Все это заставляет постоянно развивать существующие технологии очистки жидкометаллического теплоносителя. В данном проекте будут изучаться процессы, в которых переменное бегущее и вращающееся магнитное поле действует на объем с жидким металлом и твёрдыми включениями, вызывая их эффективное перемешивание в процессе кристаллизации и/или разделение одной фазы от другой.