Примечания: Числитель — показатели для параллельного высоте блока направления, знаменатель — перпендикулярного. Для изотропных графитов — средние значения. Теплопроводность (X) дана для комнатной температуры, ТКЛР — для интервала температур 250—500 °С, KJC — коэффициент интенсивности напряжения (вязкость разрушения) и была предназначена для блоков ВТГР. Хотя и следовало ожидать повышения технических характеристик материала ГР [11], однако подобная технология на фоне массового производства атомных графитов марок ГР и ВПГ для реакторов РБМ-К была технически и экономически нецелесообразна. Полученному графиту ГР-1 были присущи высокая прочность и повышенный ТКЛР. По свойствам он превосходил графиты, отработавшие свой ресурс в кладках национальных реакторов ВТГР — американский FSV (Н-327) и немецкий AYR (ATR-2E). По прочности при сжатии и изгибе, модулю упругости и ТКЛР графит ГР-1 лучше американского графита Н-451, разработанного для призматических блоков кладки более мощного высокотемпературного реактора HTGR. Из-за технологических особенностей производства полуфабриката МПГ графит ГР-1 имеет недостаточную теплопроводность, ее можно повысить дополнительными пекопропитками, что однако удорожает процесс производства. Графит марки СПП-МПГ-Р для топливных элементов высокотемпературных реакторов (шаровые ТВЭЛы и компакты) можно получить из мелкозернистого наполнителя — порошка графита МПГ. Связующим здесь является плохо графитирующаяся фенол-формальдегидная смола. К тому же окончательная температура обработки не превышает 2000 °С. Поэтому такой двухфазный материал имеет неграфитированный компонент и невысокую теплопроводность [12]. Нефтяной полукокс в качестве связующего используется в композиционном графит-графитовом материале ЕР, в котором летучие вещества в полукоксе связывают рафинированный природный графит-наполнитель. При графитации из полукокса образуется прочный графитовый каркас, а природный графит обусловливает пластичность материала и его высокую теплопроводность в радиальном направлении. По ряду причин после закрытия производства спецкокса на нефтеперерабатывающих заводах в Горьком и Москве, а позже — в 1994 г. и на НПЗ в Волгограде [13], производство атомных графитов, базировавшееся исключительно на коксе КНПС, было остановлено, и заводы оказались не готовы к его восстановлению из-за отсутствия разработок по коксу-дублеру. Расширение сырьевой базы для получения реакторного графитаСпециалистами Углеродпрома и Челябинского электродного завода был выполнен большой объем исследований свойств коксов отечественных производителей. Наиболее пригодным по своей микроструктуре оказался пековый кокс коксохимических производств [14, 15]. Однако по своим свойствам он существенно отличается от кокса КНПС, что потребовало, соответственно, изменить параметры технологического процесса [16]. Результатом отработки технологии на новом сырье стало полное восстановление производства графитов ВПГ и изделий из них (сменных элементов — колец и втулок для различных типов реакторов) на мощностях Челябинского электродного завода, что обеспечило бесперебойную и безаварийную эксплуатацию реакторов, их своевременный ремонт и замену ТВЭЛов. НИИграфит вместе со специализированными институтами после большого объема исследований графита ВПГ на основе прокаленного пекового кокса, а также испытаний изделий из этого графита, были выданы положительные заключения о применимости полученных материалов в существующих конструкциях реакторов без уменьшения ресурса эксплуатации изделий и агрегатов в целом. На одном из предприятий была проведена попытка получить графит для КТК (условно графит ГР-76-КС) на основе сланцевого (смоляного) прокаленного кокса с микроструктурой Бср = 3,9—4,3 балла. Однако известно, что кокс с такой микроструктурой, хотя и дает хорошие значения теплопроводности, имеет пониженные прочность и плотность, а полученные графиты отличаются повышенной анизотропией свойств, что и подтвердилось на опытных партиях. Дальнейшее совершенствование водо-графитовых атомных реакторов пойдет, как можно ожидать, по пути повышения их единичной мощности, увеличения гарантированного срока службы с одновременным повышением надежности при эксплуатации. Для этих целей Углеродпром и ЧЭЗ отрабатывают технологии получения нескольких марок графитов с высокими эксплуатационными характеристиками [17, 18]. В качестве сырья используется композиционный наполнитель из непрокаленных коксов, различных по природе и микроструктуре. Указанное, в сочетании с выбранным способом прессования, позволяет получать графиты с широким диапазоном свойств, необходимые для новых конструкций реакторов различных размеров. В целях устойчивости производства графитов разработана и внедрена в производство на ЧЭЗе технология получения пекового кокса с более низкой температурой окончания процесса коксования по сравнению с таковой на коксохимических предприятиях [19]. Свойства новых марок графитов, полученных в промышленных условиях ЧЭЗа, представлены в табл. 2. Таблица 2 Свойства новых марок графитов на основе композиционных наполнителей, полученных на Челябинском электродном заводе
|
Главная