Особенности использования органических теплоносителей. Энергетические ядерные установки с органическими теплоносителями подобны двухконтурным ядерным установкам с водяным теплоносителем, но обладают по сравнению с последними рядом преимуществ.
Небольшое давление органического теплоносителя позволяет существенно уменьшить толщину стенок системы теплообмена. Это приводит не только к увеличению надежности реакторной установки, но и к меньшей потере нейтронов за счет конструкционных материалов активной зоны реактора, так как сталь обладает сравнительно высоким поглощением медленных нейтронов. Так как органические теплоносители практически не корродируют конструкционные материалы, то в качестве последних как в активной зоне, так и в циркуляционном контуре возможно применение таких технически легко доступных и дешевых материалов, как углеродистая сталь и т.п. Невысокая наведенная радиоактивность органического теплоносителя требует минимальной биологической защиты.
В данном случае ее роль сводится к защите от радиоактивных ядер, которые могут попасть в теплоноситель либо в процессе заполнения контура, либо в процессе эксплуатации реактора.
Слабое взаимодействие органического теплоносителя с двуокисью урана и другими его соединениями, а также с водой обеспечивает безопасность эксплуатации установки. Повреждение покрытия тепловыделяющего элемента не приведет к опасности высвобождения большого количества химической энергии. Возможность использования одного и того же органического соединения в качестве теплоносителя и замедлителя позволяет создать простую и компактную конструкцию активной зоны реактора.
При этом физико-химические свойства органического замедлителя часто обеспечивают отрицательный температурный коэффициент реактивности. Если температура в активной зоне реактора по каким-либо причинам увеличится сверх допустимой, цепная реакция прекратится, и температура в активной зоне снова снизится. Это обстоятельство обеспечивает стабильность работы реактора. Конструкции, рассчитанные на низкое давление, и легкая биологическая защита очень благоприятно сказываются на общем весе установки и делают ее весьма пригодной для транспортных целей, в частности в качестве силовых установок для морских судов.
Так как полифенилы состоят из углерода и водорода, наведенная радиоактивность чистого органического теплоносителя очень мала. В практических условиях наведенная радиоактивность органического теплоносителя определяется в основном радиоактивностью различных примесей. Эти примеси могут попасть в теплоноситель из-за недостаточной предварительной очистки его. Поэтому органический теплоноситель предварительно должен быть тщательно очищен.
Большой опыт эксплуатации нагревательных установок с органическими теплоносителями, накопленный в нефтяной и химической областях промышленности в условиях подобных температур и давлений, облегчает проектирование и эксплуатацию ядерных реакторов с органическими теплоносителями. Основные недостатки реакторов с органическими теплоносителями обусловлены заниженными по сравнению с водой теплопередающими свойствами углеводородов и их термическим и радиационным разложением.
Первый недостаток может быть частично компенсирован созданием в активной зоне больших поверхностей теплосъема и больших температурных перепадов. Высокая температура кипения полифенилов позволяет иметь температурные напоры, по крайней мере, в 2 раза превышающие напоры, которые обычно принимаются для водяных систем, не опасаясь поверхностного кипения. Это приводит к увеличению интенсивности теплоотвода. Разложение теплоносителя в условиях ядерного реактора с образованием полимеров приводит к ухудшению теплообмена.
Для уменьшения доли полимера в работающем теплоносителе производится систематическая подпитка контура исходным веществом.