bericht forschungs· und entwicklungsarbeiten im jahre ... - Bibliothek

Abb.2:
12
10
8
D.T
t
[oe}
•
•
-
2 7 10
C NA
0 [ppm}
2
•
•
Siedeverzug von Natrium bei künstlichen • • •
Höhlungen, Mittelwerte für Tsat = 4 • ••••
700°C =kO/1St. in Abhängigkeit von der
Kaltfallentemperatur IIlld dem Testflächellmaterial
T T T T
2 T
- Testfläche 3 Zyl. 04-08-4571
• Testfläche 4 Zyl. 04-08-Ni
6
T Sal =700 oe
" Testfläche 6 Zyl. 04-08-Fe 0
• Testfläche 9 Zyl. 04-08-Cr 100 120 140
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- 4571
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T T ...l.T
--. KFT [oC]
160 180
tration wird über die Temperatur einer in den Naturumlauf
eingeschalteten Kaltfalle verändert und kontroll
iert.
Die Hauptergebnisse der durchgeführten Versuche
sind:
- Alle untersuchten Höhlungen waren extrem stabile
Siedezentren. Ihre Aktivität blieb über Monate erhalten
und wurde weder durch höheren Systemdruck
noch durch Dauersieden beeinflußt.
Für heißfallengereinigtes Natrium mit sehr niedrigem
Oxidgehalt ergab sich eine gute übereinstimmung
der Versuchsergebnisse mit den theoretisch
aus der Gleichgewichtsbedingung zwischen Dampfdruck
und Oberflächenspannung errechneten
Siedeverzugswerten, wenn der kritische Keimdurchmesser
gleich dem Bohrungsdurchmesser gesetzt
wurde.
- Eine Abflachung der Höhlungen (H/D < 1) ergibt
einen geringen Anstieg des Siedeverzuges.
- Der Siedeverzug hängt sowohl vom Oxidgehalt als
auch vom Testflächenmaterial ab.
- Bei rostfreiem Stahl (kein Unterschied zwischen
Nr. 4541 und Nr. 4571) hatte der Siedeverzug ein
typisches Maximum bei einer Kaltfallentemperatur
von etwa 127° C - entsprechend ca. 2 ppm Naz 0
-, welches offensichtlich durch den Chromgehalt
bewirkt wird, denn Reineisen und Nickel zeigen
dieses Maximum nicht, während Chrom sich wie
Stahl verhält.
Reineisen ergab generell einen sehr niedrigen
Siedeverzug, der nicht vom Oxidgehalt beeinflußt
wurde. Bei Nickel fällt der Siedeverzug mit steigendem
Oxidgehalt vom Wert für heißfallenreines Natrium
auf einen ein drittel so großen Grenzwert,
der sich auch bei Stahl einstellte (vgl. Abb. 2).
Die Ergebnisse lassen darauf schließen, daß Lösungsund
Korrosionsvorgänge an der Materialoberfläche
den Beginn der Phasenumwandlung beim Sieden von
natrium maßgeblich beeinflussen. Weitere Untersuchungen
auf dem Gebiet der Keimbildung bei
Siedevorgängen in Flüssigmetallen erscheinen nach
dem Ergebnis dieser Versuche hauptsächlich auf dem
physi kai isch-chem ischen Gebiet über Benetzungsverhältnisse
und Korrosionsvorgänge, d. h. generell über
die energetischen Verhältnisse in der Grenzschicht, erforderl
ich.
Brennelementschäden und ihre Folgen
Aus den beschriebenen Siedeexperimenten bei integralen
Kühlungsstörungen wurde der wichtige Schluß
abgeleitet, daß nach einer Kühlmittelejektion aus
einem durchflußgestörten Brennelement mit partiellem
Brennstoffschmelzen zu rechnen ist. In einem gesonderten
Programm soll der Nachweis geführt werden,
daß selbst eine möglicherweise sehr heftige thermische
Wechselwirkung zwischen geschmolzenem
Brennstoff und Natrium ("Brennstoff-Natrium-Reaktion")
die Sicherheit des Reaktors nicht gefährden
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