десятки миллисекунд [тся внутри КВС в ви-[ этом имеет квазиста-

) непосредственно из-ие невелико: -20 атм при удельном объеме

1триевой смеси заклю-

душками, а другая на-шарный объем карма-везде одинакова. it паров жидкому на-)требовать изменений дленностью процесса

л (Ю^м^) на сравни-).

трикосновения с жид-си, эти атомы должны йффузии для условий

р с градиентом плот-время t перенесет на

ре. Если потребовать, генку, можно оценить

f (5.13)

)йдет всего с расстоя-30 м для конденсации [ температуре, то есть

за, в котором должен йпульс, переносимый генку. Но будет ли от дить менее интенсив-

НО, замедлится испарение: натрии с теплопоглощающих струи малыми массами аргона срываться не будет (см. § 4.6 и 4.7). Уменьшится и масса, переносимая откольными слоями, что приведет к уменьшению конденсации в карманах за-шитной стенки. Поэтому рассмотрим другие возможности ускорения конденсации. Вначале выясним, что произойдет с парами, попавшими в карман.

5.8.2. Конденсация в подушках

Импульс взрывной волны, переданный падаюшим потокам защитной стенки, распределится между откольными массами и сплошной защитной стенкой (рис. 5.15, а). Без большой ошибки можно считать, что он распределится поровну, но масса отколов меньше массы сплошной стенки, поэтому они летят быстрее. К моменту смыкания потоков (рис. 5.15, б) отколы заполнят практически весь объем карманов, раздробятся, и на этих осколках начнется интенсивная конденсация:

За счет механической энергии, переданной взрывной волной, стенка будет двигаться, и подушки будут уменьшаться (рис. 5.15, в), давление в них поднимется до 25...30 атм (фактически это и есть сумма квазистатического давления и давления торможения). Конденсация будет приводить к уменьшению давления внутри подушек, тогда как внешнее давление в случае слишком быстрой конденсации будет противодействовать этому, разгоняя поверхность подушек дополнительно.

Рис. 5.15. Схема изменений в карманах и подушках защитной стенки:

а - образование отколов и начало движения потоков ЗС; б - смыкание потоков, образование подушек; в - движение подушек с уменьшением объема и повышением давления; г - перемешивание жидкой и парообразной частей подушки:

/ - сплошной поток; 2 - откольная пыль; 2* - образование отколов; 3 - поток пара; 4 - направление движения жидкого натрия

Время существования подушки составит 200...300 мс. Через нее в том или ином виде пройдут несколько откольных слоев толщиной от 1 см при общей массе отколов около 20 ООО т (для КВС25). Эта масса гарантированно может поглотить

(2...3)10 Дж, перейдя в состояние перегретой жидкости. При этом перегретая жидкость останется внутри кокона из холодной жидкости, масса которой в 5.. .6 раз больше.

При дальнейшем движении защитной стенки (рис. 5.15, г) произойдет перемешивание холодной и перегретой жидкостей уже за следующую секунду. За полное время падения защитной стенки (-10 с) разнотемпературный натрий перемешается. Таким образом, можно рассчитывать на конденсацию 30...50% паров натрия в подушках защитной стенки в первые секунды после взрыва.

Увеличивая объем карманов в КВС 10 (см. рис. 5.9), можно ожидать и большей (50...70%) доли конденсации в карманах. Подушки из карманов с геометрией, показанной на рис. 5.9, будут образовываться по более сложной схеме, чем на рис. 5.15. Полной конденсации в карманах добиться не удастся. Поэтому можно принять, что через 1 с останется несконденсированной приблизительно половина паров, производящих квазистатическое давление -10 атм. Автоматического механизма для их конденсации нет, необходимы искусственные меры.

5.8.3. Дождик для конденсации

Формула (5.13) подсказывает возможное решение для конденсации паров: необходимо либо пролить через пары натрия дождик из мелких капель, либо пропустить пузырьки паров натрия через сплошную массу жидкого натрия. В любом из вариантов эффективные размеры паровой фазы должны быть 3... 5 см, если процесс должен продолжаться 10 с. Для пузырьков таким размером можно считать их радиус. Для капель оценка сложнее: при движении капля сталкивается с молекулами пара в пределах объема V.j.p, из которого молекулы будут либо

поглощены каплей, либо отброшены в сторону.

Оценку количества и массы капель можно сделать из следующих соображений (рис. 5.16). Капля радиусом Л^ап > движущаяся со скоростью van , за время

кап

кап

смещается на радиус и за это время успевает поглотить пар из при-

легающего слоя толщиной б^ад = yfot, имеющего объем 4п R б^дд .

Н

При падении с высоты Н таких поглощений будет п =-. Полный объем,

кап

ИЗ которого капля радиусом R при падении с высоты Н способна сконденсировать пар, составит

(5.14)

В среде с плотностью 2...3 кг/м могут устойчиво падать со скоростью кап ~ 20 м/с только капли радиусом не более 0,5 см. Большие капли из-за гидравлического сопротивления среды не удерживаются силами поверхностного натяже-

ния и дробятся при способна поглотить Для полной конден пель общей массой (

. Рис

Предполагается ван дождию> с обп за несколько секунд бы создания капель i

Предыдущее рг боковые стенки и ъ (десятки миллисею сооружался на днеы разрыв, толщина ко]

Приняв допуст камеры Лкорп = 65 N корпуса 8корп=2м подземном размеще

, При этом перегретая сса которой в 5.. .6 раз

5, г) произойдет переследующую секунду, гмпературный натрий иденсацию 30...50 % [ы после взрыва. )жно ожидать и боль-13 карманов с геомет-le сложной схеме, чем не удастся. Поэтому иной приблизительно ие -10 атм. Автома-искусственные меры.

I конденсации паров: мелких капель, либо ссу жидкого натрия, должны быть 3... 5 см, 1КИМ размером можно т капля сталкивается лолекулы будут либо

ледующих соображе-юстью v[ajj, за время

юглотить пар из при-

2 s; кап кап

Я

. Полный объем.

способна сконденси-(5.14)

падать со скоростью le капли из-за гидрав-iBcpxHocTHoro натяже-

ния и дробятся при падении. Но капля радиусом R ~ 0,5 см с массой -0,5 г способна поглотить энергию конденсации примерно 350 Дж, нагреваясь на 500 °С. Для полной конденсации паров с энергией -3,5 Ю' Дж потребуется ю' капель общей массой около 50 тыс. тонн.

§кап

Рис. 5.16. Схема к расчету конденсации пара каплей .с :

Предполагается, что после взрыва во взрывной камере КВС25 будет организован дождик с общей массой жидкого натрия -40 тыс. тонн. Он сконденсирует за несколько секунд оставшуюся после конденсации в карманах массу пара. Способы создания капель просты, даже если потребуются дополнительные сопла.

§ 5.9. Котел в грунте

Предыдущее рассмотрение (§ 5.6, 5.7) позволяет представить давление на боковые стенки и крышки КВС как квазистатическое, относительно медленно (десятки миллисекунд) передающееся основному корпусу. Если бы КВС25 сооружался на дневной поверхности и был стальным, то, исходя из прочности на разрыв, толщина корпуса должна быть равной

KOpп

Окорп- доп

(5.15)

Приняв допустимое напряжение для стали Одд = 10 кг/см , при радиусе камеры корп = 65 м и давлении Р = 30 атм необходимо было бы иметь толщину корпуса б^орп =2 м. Несмотря на затрату около 2 млн т стали, такой корпус при подземном размещении может потерять устойчивость из-за давления грунта.