Графитовое уплотнение для реактора на расплавах солей выдержало 2300 часов испытаний
Исследователи из Университета Мичигана завершили длительный эксперимент по проверке коммерческого графитового уплотнения вала для реакторов на расплавах солей (MSR). Тестирование продлилось 2300 часов в условиях, максимально приближенных к реальным.
Для эксперимента была создана специальная установка Shaft Seal Test Facility. В ней проверяли кольцевое графитовое уплотнение, предназначенное для герметизации вращающихся частей насосов и предотвращения утечки агрессивных паров и токсичных газов, включая фтороводород.
В установке два бака из нержавеющей стали соединялись трубопроводами. Нижний бак содержал 32 кг соли FLiNaK (смесь фторидов лития, натрия и калия), которая при перепаде давления перемещалась в верхний бак, имитируя условия активной зоны реактора. FLiNaK не содержит радиоактивных компонентов, но по свойствам близка к используемым в ядерных системах расплавам.
Вал с электродвигателем вращался со скоростью 1500 оборотов в минуту. Графитовое уплотнение подвергалось воздействию высоких температур, паров и различных защитных газов. После 2300 часов работы специалисты не обнаружили значительной коррозии или разрушения уплотнения.
Примечательно, что на стабилизацию элемента ушло около 10 дней: в ходе притирки трение сформировало микроскопический зазор, позволивший сбалансировать внутреннее давление системы. Температура и скорость вращения вала почти не влияли на эффективность уплотнения.
Ключевым фактором оказался выбор защитного газа. Аргон показал лучшие результаты по сравнению с гелием и азотом, поддерживая более высокое давление в баке при одинаковых расходах газа. Полученные данные помогут при проектировании и масштабировании систем для реакторов на расплавах солей и других энергетических установок.
Профессор Сяодун Сун отметил, что исследование предоставляет важные экспериментальные данные в реалистичных условиях и закрывает пробел в знаниях для будущих реакторов. Длительные испытания с высокотемпературными фторидными солями проводятся редко: менее 10 установок в мире работали с более чем 10 кг таких материалов свыше 100 часов.
