Исследование тепловых труб в ФЭИ начато в конце 60-х годов под руководством М.Н. Ивановского. Основные результаты исследований опубликованы в монографиях, многочисленных журнальных статьях, в докладах на международных конференциях по тепловым трубам, защищены авторскими свидетельствами на изобретения (более 100).
Ивановский М.Н., Субботин В.И., Сорокин В.П.
Испарение и конденсация металлов.
Москва, Атомиздат, 1976
Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Ягодкин И.В.
Физические основы тепловых труб.
Москва, Атомиздат, 1978
Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Чулков Б.А., Ягодкин И.В.
Технологические основы тепловых труб.
Москва, Атомиздат, 1980
Ivanovskiy M.N., Sorokin V.P., Yagodkin I.V.
The physical principles of heat pipes.
Clarendon Press, Oxford, London – New York, 1982
Технологическая схема установки для заправки тепловых труб
Проекты ФЭИ с использованием тепловых труб
Концептуальный облик и секторная модель активной зоны с электрическими имитаторами твэл
Разработан технический проект экспериментальной реакторной установки ЭРУ-75, охлаждаемой тепловыми трубами тепловой мощностью W=1,2 МВт.
В качестве теплоносителя активной зоны используется испаряющийся натрий при Т=700 °С. Испаряющийся эвтектический сплав натрий-калий при Т=675-680 оС используется в качестве теплоносителя второго контура. Третий контур содержит газ – рабочее тело цикла Стирлинга или Брайтона.
Были выполнены нейтронные и теплогидравлические расчеты. Проведен ряд теплогидравлических экспериментов с одно-, трех- и семиэлементными сборками электрических имитаторов твэлов. Таким образом, проверены расчетные параметры основных элементов. Два твэла, охлаждаемых испаряющимся натрием, испытаны в ядерном реакторе БР-10. Создана и испытана трехконтурная секторная модель, содержащая 72 имитатора твэл, соответствующая 1/6 части активной зоны.
ЭРУ-75 могла стать первой в мире реакторной установкой, охлаждаемой тепловыми трубами, но, к сожалению, до практической реализации проект не был доведен.
РИФМА (2017 год)
Разработана концепция автономного ядерного энергоисточника РИФМА (Реактор с Испарительнымохлаждением, Фотовольтаическим преобразованием энергии, Малой мощности,Автономный) с диапазоном выходной электрической мощности 10-500 кВт дляобеспечения объектов, расположенных в удаленных от централизованных сетейэнергоснабжения Арктических регионах.
Возможные потребители:
- малые поселки
- метеорологические и навигационные станции
- объекты добывающей промышленности
- объекты Министерства обороны
Преимущества:
- Срок службы не менее 10 лет без перегрузки ядерноготоплива.
- Малые затраты электроэнергии на собственные нужды.
- Модульность установки обеспечит:
- легкое масштабирование,
- высокую степень заводской готовности,
- поставку функциональными блоками массой не более 5 т.
- Отсутствие движущихся механизмов (турбин, насосов,задвижек и т. д.) обеспечит:
- практическиполное отсутствие шумов,
- отсутствие постоянного технического обслуживания,
- возможность дистанционного управления.
- Применение автономных тепловых труб обеспечит:
- устойчивость кодноточечному повреждению (повреждение одного модуля не приведет костановке работы всего энергоисточника, в отличие от установок сциркуляционным контуром).
Разработка защищена 4 патентами на изобретения.
Варианты компоновки активной зоны установки РИФМА
Твэлы вокруг тепловой трубы
Кольцевые твэлы
Твэлы внутри тепловой трубы
Система аварийного отвода тепла РУ БН-600М (2002 год)
Проработана возможность создания системы аварийного отвода тепла (САОТ) РУ БН-600М с использованием натриевых тепловых труб. Выполнены расчеты четырех каналов с тепловой мощностью 10,13 МВт на один канал. Мощность может быть отведена при Т=670 ОС на входе в аварийный теплообменник.
Преимущества:
полностью пассивная система:
- не требует исполнительных механизмов и обслуживающего персонала,
- не потребляет электроэнергию,
не требуется размещать воздушный теплообменник на большой высоте,
снижение высоты вытяжной трубы на ~30 м,
возможность задать допустимую температуру N в первом контуре реактора,
может быть использована для высокотемпературных реакторов.
Испарительно-конденсационная САОТ
САОТ естественной конвекции