автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.11, диссертация на тему:Исследования в обоснование научно-технических решений конструкции жидкометаллических мишеней ускорительно-управляемых систем

На правах рукописи

Мелузов Александр Георгиевич

ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБОСНОВАНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ КОНСТРУКЦИИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИШЕНЕЙ УСКОРИТЕЛЬНО-УПРАВЛЯЕМЫХ СИСТЕМ

05 04 11 — Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗиьэчи^

Нижний Новгород 2007

¿А

003059408

Работа выполнена на кафедре «Атомные, тепловые станции и медицинская инженерия» Нижегородского государственного технического университета

Научный руководитель — доктор технических наук,

Ефанов Александр Дмитриевич

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

Мелихов Олег Игоревич, кандидат технических наук, Скородумов Сергей Евгеньевич

Ведущая организация - ФГПУ Опытное конструкторское бюро

"Гидропресс"

Защита состоится 29 мая 2007г на заседании диссертационного совета Д 212 165 03 при Нижегородском государственном техническом университете по адресу 603600, г Нижний Новгород, ул Минина, д 24, корп 5, ауд 5232

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета

Автореферат разослан " " апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Дмитриев С М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы:

Среди комплекса проблем, связанных с созданием ускорительно-управляемых систем, одной из основных задач является разработка научно-технических основ для проектирования жидкометаллических мишеней, обеспечивающих работу с ускорителями большой мощности (1 МВт и более), при требуемых характеристиках нейтронного поля, требуемых температурных характеристиках и заданном ресурсе В настоящее время в мире отсутствует практический опыт создания и эксплуатации мишеней большой мощности, в частности, с применением в качестве размножающего нейтроны вещества тяжелых жидкометаллических теплоносителей (ТЖМТ - свинца и эвтектического сплава свинец-висмут) Высокий выход нейтронов (около 20 на один акт взаимодействия) под действием потока высокоэнергетических протонов, сравнительно малое сечение поглощения нейтронов, радиационная стойкость, возможность отводить высокотемпературное тепло при высокой удельной энергонапряженности и низком давлении позволяют рассматривать в качестве перспективных тяжелые жидкометаллические теплоносители

В нашей стране работы по исследованиям, направленным на создание таких установок были начаты и проводятся в Институте теоретической и экспериментальной физики, в Физико-энергетическом институте, в ОКБМ "Гидропресс" и в Нижегородском государственном техническом университете Цель работы:

Конечной целью настоящей работы является разработка, на основе

экспериментальных и теоретических исследований, научно-технических основ

организации проточной части жидкометаллической мишени, сообщенной с

полостью ускорителя, а так же рекомендации по принципиальным научно-

техническим решениям контура такой мишени и мишенного контура

Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи

- Создание экспериментальных стендов, моделей мишеней и проведение

исследований гидродинамических характеристик проточной части

3

полномасштабных жидкометаллических мишеней на водяном теплоносителе с вертикальным и горизонтальным расположением осей моделей

- Создание экспериментального стенда и проведение исследований условий незатекания теплоносителя в имитатор патрубка подвода частиц от ускорителя частиц

Создание экспериментальных стендов со свинец-висмутовым теплоносителем, моделей мишеней и исследование гидродинамических характеристик и условий незатекания эвтектики в имитатор патрубка подвода частиц от ускорителя при вертикальном и горизонтальном размещении оси модели

- Создание экспериментальных установок и проведение исследований процесса массопереноса паров свинца в полости мишени

- Теоретический и расчетный анализ условий незатекания теплоносителя в полость ускорителя

Научная новизна работы:

В результате проведенных исследований и использования созданных моделей экспериментальных стендов, установок и методик

- на полномасштабных водных моделях жидкометаллических мишеней получены зависимости характеристик проточной части мишени от величины угла закрутки потока, расположения оси мишени, величины противодавления, значения локальных скоростей послуживших основой для создания мишеней для испытаний их в среде ТЖМТ,

- теоретическим и расчетным анализом и экспериментальными исследованиями определены условия незатекания теплоносителя в полость ускорителя частиц, контактирующую с рабочей полостью жидкометаллической мишени,

- на полномасштабных моделях жидкометаллических мишеней на эвтектическом сплаве свинец-висмут в условиях рабочих температур, скоростей и давлений, с расходами до 80,0x103 кг/час при вертикальном и

горизонтальном расположениях осей мишени исследованы характеристики проточных частей мишеней

Практическая ценность:

- Предложены и экспериментально обоснованы рекомендации по техническим решениям проточной части жидкометаллической мишени, самой конструкции мишени и мишенного контура

- Предложены и обоснованы научно-технические рекомендации по исключению поступления жидкометаллического теплоносителя в полость ускорителя элементарных частиц при нормальной работе и при аварийных ситуациях

- Предложены варианты схемно-конструктивных технических решений жидкометаллических мишеней и мишенного контура, защищенные тремя патентами и четырьмя авторскими свидетельствами РФ (в соавторстве)

На защиту выносятся:

- Результаты экспериментальных исследований гидродинамических характеристик проточной части, на полномасштабных моделях жидкометаллических мишеней на воде

- Результаты теоретического анализа, расчетных и экспериментальных исследований условий незатекания жидкометаллического теплоносителя в полость ускорителя экспериментальных частиц, сообщенную с полостью мишени

- Результаты экспериментальных исследований гидродинамических характеристик проточной части вариантов конструкции мишени с вертикальным и горизонтальным расположением осей, при рабочих условиях в проточной части мишени

- Результаты исследований массопереноса и отложений теплоносителя в полости жидкометаллической мишени

- Рекомендации по научно-техническим решениям проточной части жидкометаллической мишени, конструкции мишени в целом и мишенного контура

Степень обоснованности научных положений и рекомендаций, сформированных в диссертации:

Достоверность полученных научных положений и рекомендаций, сформулированных в диссертации подтверждается

- выполнением исследований с использованием современных стендов, методик и современных (компьютерных) методов сбора и обработки информации,

- полномасштабными испытаниями рекомендуемых научно-технических решений в условиях рабочих скоростей, расходов, температур и давлений жидкометаллического теплоносителя,

- защитой предлагаемых научно-технических решений авторскими свидетельствами и патентами РФ

Апробации работы и публикации:

Материалы работы докладывались и обсуждались на ежегодных Международных и отечественных конференциях по теплофизике и по проблемам жидкометаллических теплоносителей в г. Обнинске в 1999, 2001, 2002, 2003 годах, публиковались на международных конференциях в США (2002 году), Словакии (2000 г), в журналах "Атомная энергия" в 1997, 1998, 1999, 2000 годах, "Вопросы атомной науки и техники" в 1999 году, на семинаре по расчетам жидкометаллических мишеней июнь-июль 2001 год, на региональных нижегородских сессиях молодых ученых 1998 — 2003 годах

Основное содержание диссертации изложены в 10 научно-технических отчетах, 19 докладах, в 5 публикациях в журналах, 4 авторских свидетельствах и 3 патентах РФ

Личный вклад автора:

Автором лично выполнен аналитический обзор, совместно с научным руководителем сформулированы цель и задачи работы Под руководством автора, автором лично и при непосредственном участии автора созданы экспериментальные стенды и проведены экспериментальные и теоретические

исследования условий незатекания теплоносителя жидкометаллической

6

мишени в полость ускорителя заряженных частиц Автором лично разработаны экспериментальный участок, проведена доработка экспериментального жидкометаллического стенда, программа - методика испытаний и проведены испытания полномасштабной жидкометаллической мишени с вертикальной осью на эвтектическом сплаве свинец-висмут, проведена обработка результатов исследований

Автором лично, под руководством и при непосредственном участии разработаны программа-методика испытаний, предложен и разработан экспериментальный участок, проведены исследования характеристик жидкометаллической мишени с горизонтальным размещением ее оси на эвтектическом сплаве свинец-висмут, проведена обработка результатов исследований

Личное участие автора подтверждается публикациями в реферируемых журналах, докладами на международных и отечественных конференциях, авторскими свидетельствами, патентами и научно-техническими отчетами

В проведении исследований, отраженных в диссертации принимали участие сотрудники кафедры "АТС и МИ" НГТУ д т н профессор Безносов А В , к т н Давыдов Д В , к т н Пинаев С С , зав лабораториями Серов В Е , магистры и студенты кафедры "АТС и МИ", за что автор выражает благодарность

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения Объем работы составляет 217 страница, 84 рисунков, 9 таблиц, списка использованных источников из 41 наименований, в том числе 41 работ автора

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются цель и задачи исследования, приводится общая характеристика работы Приводятся результаты анализа основных вариантов конструкций жидкометаллических мишеней Необходимость разработки проточной части жидкометаллической мишени и исследование гидродинамических

характеристик и условий незатекания эвтектики в имитатор патрубка подвода теплоносителя определила комплекс исследований, конструкторских и экспериментальных работ, изложенных в главах диссертации

В первой главе приводятся результаты анализа исследований, выполненных конструкторских проработок жидкометаллических мишеней (рисунок 1) Рассматриваются состав жидкометаллической мишени, роль ориентации оси мишени в пространстве Конструкция проточной части должна исключать вскипание теплоносителя (даже локальное), обеспечивать требуемую геометрию профиля потока нейтронов, обеспечивать максимальный динамический напор на преодоление гидравлического сопротивления мишени и отводящего трубопровода, а также удовлетворять ряду других требований

Рисунок 1 - Схема жидкометаллической мишени 1 - узел стыковки с ускорителем, 2 — охлаждаемая герметичная перегородка, 3 — емкость протечек ЖМТ (только для горизонтального положения), 4* — катушки электромагнитного запирания ионов примесей и ЖМТ, 5 - патрубок подвода ЖМТ, 6 - теплоизоляция, 7 - напорная камера, 8 -лопатки направляющего аппарата, 9 - обрез патрубка подвода частиц, 10 -рабочая полость мишени, 12 - патрубок отвода частиц, 13 - система охлаждения, 14 - задвижка клиновая, 15 - свободная поверхность ЖМТ, 16 -опоры, 17 —бланкет 8

Приведены результаты анализа и исследований физической модели течения потока в мишени применительно к характеристикам проведенных экспериментальных исследований

Основной задачей построения модели, описывающей протекающие физические, теплофизические и другие процессы, является оптимизация конструктивных и режимных параметров жидкометаллической мишени на основании корректных расчетных экспериментов Построение полной корректной физической модели представляется достаточно сложной и вероятно, неразрешимой задачей, экспериментальные исследования и достигаемая при этом оптимизация конструкции мишени и ее параметров, является необходимым этапом создания мишени до отработки мишени в составе ЖМТ контура, совместно с ускорителем частиц и с бланкетом

В главе рассматриваются элементы, ограничивающие поступление жидкого металла, паров и газов элементов и соединений в направлении полости ускорителя.

Во второй главе приводятся экспериментальные исследования моделей мишени на воде включающие в себя два этапа

Целью экспериментальных работ по первому этапу являлось исследование гидравлических характеристик модели, определение геометрических характеристик и положения свободной поверхности потока, определение профиля скоростей в объеме мишени

На втором этапе исследовались условия незатекания теплоносителя в полость имитатора патрубка подвода частиц от ускорителя на упрощенной модели мишени

Конечной целью испытаний являлось экспериментальное обоснование и оптимизация конструкции проточной части мишени на воде с точки зрения гидродинамических и ряда других характеристик для перехода к следующему этапу отработки конструкции - на теплоносителе свинец-висмут в диапазоне рабочих температур и расходов на стенде ФТ-1 кафедры "АТС и МИ" НГТУ

Испытания ira I этапе проводились последовательно с двумя вариантами конструкции модели - СБ 500 ФТ и СБ 500 АФТ {рисунок 2), различающимися геометрией входа потока в модель. Конструкции основных частей выполнялись из органического стекла для обеспечения возможности визуального наблюдения за структурой потока, а также за свободной поверхностью воды в полости мишени.

Проведенные эксперименты подтвердили возможность формирования свободной поверхности {^воронки") заданной геометрии в проточной части путем изменения геометрии проточной части и характеристик потока и поддержание патрубка-имитатора подвода частиц в осушенном состоянии при вертикальном положении оси устройства. При горизонтальном расположении оси, вероятно, возможно добиться такого же результата при больших скоростях потока, чем те, при которых проводились испытания.

Рисунок 2 - Модель мишени СБ 500 ФТ

Далее были проведены эксперименты на воде {II этапе), с целью выбора параметров модели и режимов, позволяющих минимизировать или исключить возможность затекания в полость ускорителя тяжелого теплоносителя, обтекающего цилиндрический кольцевой «срез» патрубка подвода частиц от ускорителя.

Целью данных экспериментальных работ, являлось

- определение условий незатекания в газовую полость имитатора патрубка подвода частиц от ускорителя,

- определение зависимости давления в полости имитатора патрубка подвода частиц от ускорителя от величины скорости и угла закрутки потока в рабочей полости модели мишени, для различных относительных длин кольцевого зазора (Ь/ёЭКв),

- определение зависимости давления в полости имитатора патрубка подвода частиц от ускорителя от величины противодавления на выходе из проточной части модели,

- определение зависимости давления в полости имитатора патрубка ускорителя от перепада высот между мишенью и свободным уровнем в сливной емкости,

- разработка рекомендаций для обеспечения выбора геометрии проточной части модели и режимных параметров испытаний модели на свинец-висмутовом теплоносителе в условиях, приближенных к натурным,

Испытания проводились на стенде ФТ-ОЗМ (рисунок 3), модель мишени поочередно устанавливалась в вертикальное и горизонтальное положение

Полученные результаты экспериментальных исследований влияния геометрии проточной части на гидродинамику потока и условия незатекания теплоносителя в полость ускорителя позволяют сделать следующее основные выводы

- Не был отмечен заброс теплоносителя в полость цилиндрического обтекателя на скоростях от 1 до 3 м/с для обтекателя 029 мм с углом закрутки

ВН7

Рисунок 3 - Схема экспериментального стенда с вертикально расположенной

прозрачной моделью

1 Подпорный бак б Сливная емкость

2 Насос 7 Газовый расходомер

3 Расходомерная шайба 8 Перепускной коллектор

4 Регулирующий напорный 9 Сливной патрубок вентиль 10 Дифманометр

5 Экспериментальная модель 11 КСД 2-007

12 Видеокамера

о

потока 0° и 5° градусов и на скоростях от 1 до 5 м/с с углом закрутки потока 15 при вертикальном положении оси модели, при угле закрутки 15° фиксируются несколько большие значения давления в полости имитатора патрубка мишени, чем при 0° и 5°

- Основными факторами, влияющими на величину давления в обтекателе, являются угол закрутки потока, скорость, высота расположения модели и противодавление

- При скоростях от 1 до 3 м/с для цилиндрического обтекателя диаметра 29 мм более широкий диапазон условий с незатеканием в полость цилиндрического обтекателя При скоростях от 1 до 5 м/с наблюдается незатекание с цилиндрическим обтекателем диаметром 29 мм только с углом закрутки потока 15°

В третьей главе представлены р езультаты исследований характеристик проточной части полномасштабной модели жидкометаллической мишени с вертикальным расположением оси в диапазоне расходов 5-80,0 т/час свинец-висмутового теплоносителя (эвтектического сплава) при температурах 260-400 °С

Исследованию подлежали

- условия незатекания ТЖМТ в полость патрубка-имитатора подвода частиц от ускорителя,

- эжекционные характеристики проточной части мишени,

- условия формирования, профиль (общая геометрия) и динамическая устойчивость свободной поверхности ЖМТ в рабочем участке мишени

Для проведения исследований была выполнена реконструкция стенда

ФТ-1, на базе которого был создан изотермический стенд ФТ-1 МУУС Принципиальная схема этого стенда представлена на рисунке 4

Анализ профиля свободной поверхности ТЖМТ в полости модели мишени (рисунок 5,6) подтверждает выводы о том, что устойчивую свободную поверхность заданной геометрии в полости мишени можно получить при закрутке потока в полости мишени Вид свободной поверхности теплоносителя при испытаниях моделей на воде и на эвтектическом сплаве свинец-висмут имеет несколько различный характер При испытаниях на воде полость имела характер "шнура" с относительно малым углом конусности При испытаниях на ТЖМТ свободная поверхность на выходе из кольцевого зазора близка к конической с небольшим углом конусности |Г

бню - Ет;и |

_ г см еоо си «и 1

6Н153 - ВШ93 I

Рисунок 4 - Принципиальная схема стенда ФТ-1МУСС Далее характер профиля резко меняется, он приближается к сферической или эллипсоида вращения с расположением нормального сечения большей площади перпендикулярно к направлению движения потока (рисунки 5,6) Это может быть объяснено тем, что у ТЖМТ значение коэффициента поверхностного натяжения и плотность эвтектики на порядок больше, чем плотность воды

Проведенные исследования модели жидкометаллической мишени с диаметром внутренней полости проточной части 60 мм на эвтектическом сплаве свинец-висмут в диапазоне температур 260-400° С, расходов сплава через модель 5,0-80,0 т/ч, подтвердили возможность эксплуатации мишени ТЖМТ ускорительно-управляемой системы без прочно-плотной перегородки («окна») между полостью ускорителя элементарных частиц и мишенным контуром Конструкция мишени обеспечивала устойчивое и воспроизводимое формирование свободной поверхности ТЖМТ в проточной части, эжектирование газа потоком ТЖМТ из полости модели с расходом от нескольких ндм3/ч до десятков ндм3/ч вплоть до разряжения - 1,0 кгс/см2 (ати) контролировавшемуся по мановакууметру. В момент начала циркуляции

ТЖМТ через мишень, в процессе циркуляции и в момент прекращения циркуляции поступления ТЖМТ в имитатор подвода частиц не зафиксировано

Исследование эжекционных характеристик потока в модели мишени при провоцирующих испытаниях с подаче воды на свободную поверхность сплава в баке циркуляционного насоса стенда показал существенное различие в эжекционных характеристиках модели мишени при наличии водяного пара в газовом объеме стенда

Рисунок 5 - Проекция на одну плоскость точек профиля свободной поверхности ТЖМТ при расходе 0 558 м3/ч

Рисунок 6 - Проекция на одну плоскость точек профиля свободной поверхности ТЖМТ при расходе 2,911 м3/ч

Так же во время испытаний было получено эжектирование в теле жидкометаллической мишени (рисунок 7), что позволяет поддерживать вакуум и отсос парогазовой смеси от свободной поверхности мишени

Исследование эжекционных характеристик потока в модели мишени при провоцирующих испытаниях с подаче воды на свободную поверхность сплава в баке циркуляционного насоса стенда показал существенное различие в эжекционных характеристиках модели мишени при наличии водяного пара в газовом объеме стенда

Ри Ри

О-Мота ШКЖТН (>Ц) ■ ГЕ4

Рисунок 7 - Временная зависимость давления газа в системе стенда ФТ-1 МУУС и в модели мишени

В четвертой главе представлены исследования характеристик проточной части полномасштабной модели жидкометаллической мишени с горизонтальным расположением оси в диапазоне расходов 1,8-3,0 м3/час свинец-висмутового теплоносителя (эвтектического сплава) при температурах 260-400 °С

Исследованию подлежали

- условия незатекания ТЖМТ в полость патрубка-имитатора подвода частиц от ускорителя,

- эжекционные характеристики проточной части мишени,

- условия формирования, профиль (общая геометрия) и динамическая устойчивость свободной поверхности ЖМТ в рабочем участке мишени,

Основными задачами работы, решение которых обеспечивало достижение поставленной цели, являлись

- Расчетно-теоретические исследования и проектирование модели мишени с натурными размерами с учетом накопленного опыта создания и эксплуатации моделей мишеней на воде и на эвтектике свинец-висмут,

- Изготовление экспериментального участка (модели мишени) и узлов Монтаж экспериментального стенда для проведения испытаний на основе имеющегося базового оборудования,

- Создание системы сбора, обработки и представления информации об исследуемых процессах Создание нестандартных средств контроля

Для проведения исследований, была выполнена реконструкция стенда ФТ-1, на базе которого был создан изотермический стенд ФТ-1 МУУС-2 Полномасштабная модель жидкометаллической мишени СБ 302 ФТ-1 (рисунок 8 ), включала следующие основные элементы

- конический переходник со штуцером подключения модели к трубопроводу контура,

- канал подвода ЖМТ к рабочей полости, образованный коаксиально расположенными внешней трубой внутренним диаметром 60 мм, толщиной стенки 4 мм и внутренней трубой внутренним диаметром 39 мм и толщиной стенки 4 мм, с установленными в зазоре 4 мм ребрами под углом 15 градусов, длинной 11 мм,

- объем рабочей полости модели мишени, образованный трубой внутренним диаметром 60 мм и толщиной 4 мм,

- выходной поворотный участок (90°) для приварки модели к отводящему трубопроводу

Рисунок 8 - Полномасштабная модель ж ид ко м стал л и чес ко й мишени СБ 302 ФТ-1

Поток (1а выходе из кольцевой щели был закручен. На рисунках 9, 10 представлены проекции па горизонтальную плоскость точек профиля свободной поверхности ТЖМТ при трех расходах (1.77м'/ч, 2.80м1/ч). Точки профиля "внешней" поверхности получены при положении сигнализаторов, при которых не происходит разрыва в формирований сигнала, т.е. он постоянен. Точки профиля "внутренней" поверхности получены при положении сигнализаторов, при которых формируется устойчивое периодическое формирование сигала замыкания электрической цепи, т.е. "колеблющейся" свободной поверхности.

Рисунок 9 - Профиль проекции свободной поверхности жидко металлической мишени на горизонтальную плоскость при расходе теплоносителя 1,77 м3/ч

Рисунок 10 — Профиль проекции свободной поверхности жидкометаллической мишени на горизонтальную плоскость при расходе теплоносителя 2,80 м3/ч

Анализ расположения точек по обе стороны от оси модели мишени показывает, что профиль несколько несимметричен относительно оси модели, что объясняется односторонним расположением штуцеров подвода эвтектики в модель мишени, а так же закручиванием потока установленными ребрами

Анализ профиля свободной поверхности ТЖМТ в полости модели мишени подтверждает сделанные ранее выводы о том, что устойчивую свободную поверхность в полости мишени можно получить при закрутке потока в полости мишени

Проведенные исследования модели жидкометаллической мишени с диаметром внутренней полости проточной части 60 мм на эвтектическом сплаве свинец-висмут в диапазоне температур 260-400° С, расходов сплава через модель 1,8-3,0 м3/ч, подтвердили возможность эксплуатации мишени ТЖМТ ускорительно-управляемой системы с горизонтальным расположением оси без прочно-плотной перегородки («окна») между полостью ускорителя элементарных частиц и мишенным контуром Конструкция мишени обеспечивала устойчивое и воспроизводимое формирование свободной поверхности ТЖМТ в проточной части и отсутствие затекания ТЖМТ в полость имитатора патрубка подвода частиц

В момент начала циркуляции ТЖМТ через мишень, в процессе циркуляции и в момент прекращения циркуляции поступления ТЖМТ в имитатор патрубка

подвода частиц не зафиксировано. Данные исследования показали полную работоспособность предлогаемой модели ж и дко м етал л и ч е с ко й мишени,

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований процессов мае с опере ¡юс а ТЖМТ с поверхности теплоносителя н а холодные поверхности парогазовой полости мишени и ускорителя. Эти процессы условно могут быть разделены на три стадии:

- испарение ТЖМТ со свободной поверхности;

- массоперенос (транспортировка) паров в отвакуум ирр ван ИОм газовом (парогазовом) объеме за счет молекулярной и конвективной диффузии (поток ускоренных протонов интенсифицирует процесс возврата молекул ТЖМТ на свободную поверхность);

осаждение (конденсация) паров на "холодных" поверхностях, контактирующих с газовым (парог азовым) объемом мишени.

В процессе испытаний жидкометаллической мишени на стенде ФТ-1МУУС было зафиксировано образование отложений масс "чистого" практически неокисленного сплава на периферийных областях внутренней поверхности крышки патрубка имитатора подвода частиц общей массой около 50г за 24 часа. Этот результат показывает, что давление парогазовой смеси соответствует условиям глубокого вакуума при котором интенсифицируется ■испарениеэвтектики при температурах 259-400°С.

Общий вид перенесенных масс сплава представлен па фотографии (рисунок 11).

Рисунок 11 - Общий вид перенесенных масс сплава при работе на стенде ФТ-1МУУС 20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Проведенные экспериментальные исследования гидродинамических характеристик полномасштабных моделей жидкометаплических мишеней с вертикальным и горизонтальным расположением осей на воде подтвердили принципиальную возможность создания конструкций мишеней обеспечивающих работу мишени в составе жидкометаллического контура Результаты приведенных исследований позволили обосновать и разработать конструкции жидкометаллических мишеней для испытаний на натурной среде

2 В результате теоретического анализа и расчетных исследований определены условия незатекания жидкометаллического теплоносителя в полость ускорителя протонов Предложены и созданы метод и устройства определения геометрии свободной поверхности потока жидкого металла внутри полости мишени при температуре до 450°С и расходе до 60х103кг/час Испытаниями на воде и на эвтектике свинец-висмут подтверждена возможность незатекания теплоносителя в полость ускорителя во всех эксплуатационных режимах работы жидкометаллических мишеней, созданных на основе разработанных рекомендаций, как с вертикальной, так и с горизонтальным расположением осей мишени

3 Проведенные экспериментальные исследования, гидродинамических характеристик проточной части вариантов конструкции мишеней с вертикальным и горизонтальным расположением осей при натуральных рабочих условиях в проточной части обосновали работоспособность мишени в режимах пуска, работы и вывода из работы (кроме характеристик процессов взаимодействия ускоренных протонов с тяжелыми ядрами)

4 Расчетно-экспериментальные исследования массопереноса и возможных отложений тяжелого жидкометаллического теплоносителя в полости жидкометаллической мишени и ускорителя показали принципиальную возможность создания в полости мишени, за счет эжекции парогазовой смеси, величины вакуума близкой к вакууму в полости ускорителя и соответственно,

массопереноса паров ТЖМТ с последующей их конденсацией на "холодных" поверхностях Исследован процесс выноса и транспортировки частиц жидкого металла при барботаже парогазообразных примесей в полости мишени

5 Предложены и разработаны рекомендации по научно-техническим решениям проточной части жидкометаллической мишени, конструкции мишени в целом и мишенного контура для ускорительно-управляемых систем Рекомендации защищены 4 авторскими свидетельствами и 3 патентами РФ (в соавторстве)

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1 Liquid Metal Coolants Purification from Bismuth and Polonium / Beznosov A V , Kuzmmikh S A, Karatushina I V , Romanova P V , Meluzov A G Abstracts 8th International Conference on Fusion Reactor Materials-Japan Sendai, 1997 -P 85

2 Пат 2192107 Рос Федерация МПК(7) H 05 H 6/00 Мишенный контур / Безносов А В , Давыдов Д В , Мелузов А Г Молодцов А А , заявитель и патентообладатель Нижегородский государственный технический университет-№2001111420/06, заявл 25 04 2001, опубл 27 10 2002 Бюл № 30 -4с ил

3 Свидетельство 9564 Рос Федерация МПК(7) Н 05 Н 6/00 Мишенное устройство / Безносов А В, Давыдов Д В, Мелузов А Г, заявитель и патентообладатель Нижегородский государственный технический универсистет-№98111661/20, заявл 10 06 1998, опубл 16 03 1999 Бюл №33-2с ил

4 Свидетельство 10972 Рос Федерация МПК(7) Н 05 Н 6/00 Мишенное устройство / Безносов АВ, Давыдов ДВ. Мелузов А Г, Хохлов ДИ, заявитель и патентообладатель Нижегородский государственный технический

универсистет-№98123771/20, заявл 30 12.1998, опубл 16 08 1999 Бюл №33-2с ил

5 Патент на полезную модель 44444 Рос Федерация МПК(7) Н 05 Н 6/00 Жидкометаллическая мишень / Безносов А В , Давыдов Д В , Мелузов А Г, Титов А Ю, заявитель и патентообладатель Нижегородский государственный технический универсистет -№2004107397/20, заявл 15 03 2004, опубл 10 03 2005 Бюл № 33-2с ил

6 Пат 2284676 Рос Федерация МПК(7) Н 05 Н 6/00 Жидкометаллическая мишень / Безносов А В , Гуренько О С , Коваль К А , Мелузов А Г , заявитель и патентообладатель Нижегородский государственный технический универсистет-№2001111295/20, заявл 25 04 2001, опубл 27 09 2007 Бюл № 33 -2с ил

7 Свидетельство 22286 Рос Федерация МПК(7) Н 05 Н 6/00 Жидкометаллическая мишень ускорительно-управляемой системы / Безносов А В, Давыдов Д В, Мелузов А Г, Молодцов А А, заявитель и патентообладатель Нижегородский государственный технический универсистет-№2001119949/20, заявл 17 07 2001, опубл 10 03 2002 Бюл № 7 -Зс ил

8 Экспериментальные исследования характеристик жидкометаллической мишени на эвтектическом сплаве свинец-висмут / Безносов А В , Давыдов Д В , Мелузов А Г [и др ] // Атомная энергия - М , 1998 - Т 83 - вып 2 - С 182-184

9 Свидетельство 20812 Рос Федерация МПК(7) Н 05 Н 6/00 Мишенный контур / Безносов А В , Давыдов Д В , Мелузов А Г , Молодцов А А , заявитель и патентообладатель Нижегородский государственный технический универсистет-№2001111295/20, заявл 25 04 2001, опубл 27 11 2001 Бюл № 33 -2с ил

10 Экспериментальные исследования гидродинамики проточной части моделей жидкометаллической мишени на воде / Безносов А В , Давыдов Д В , Мелузов А.Г. [и др.] П Атомная энергия - М , 2000 - Т 87 - вып 6 - С 182-184

11 Experimental study of hydrodynamics of target system costruction with liquid metallic coolant on water models / Besnosov A V , Davydov D V , Melyzov A G , Khokhlov D I Abstracts International Youth nuclear congress - Bratislava -2000

12 Experimental Study of Characteristics of Molten Lead-Bismuth Target without Window / Pinaev S S , Besnosov A V , Davydov D V [and other] Abstracts 10th International Meeting of the IAHR Working Group in Advanced Nuclear Reactors «Thermal Hydraulics for Fast Reactors with Different Coolants» - Obninsk, 2001 -VI - P 54

13 Экспериментальные исследования вариантов проточной части жидкометаллической мишени электроядерной установки / Безносов А В, Давыдов ДВ, Мелузов АГ, Абрамов А А // Атомная энергия - М, 1997-Т83-вып5 -С 182-184

14 Влияние термоциклических нагрузок на характеристики электроизолирующих покрытий конструкционных материалов в контурах охлаждения бланкета и дивертора с жидкими теплоносителями / Безносов А В , Романов И А, Бутов А А [и др ] // Вопросы атомной науки и техники - М , 1999 - вып 2 - С 3-10

15 Экспериментальные исследования очистки от примесей свинцово-висмутового теплоносителя и контура жидкометаллической мишени / Безносов А В , Давыдов Д В , Мелузов А Г , Хохлов Д И // Атомная энергия - М , 1999 -Т 87 - вып 4 - С 182-184

Подписано в печать 24 04 07 Формат 60 х 84 '/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уч -изд л 1,0 Тираж 80 экз Заказ 339

Нижегородский государственный технический университет им Р Е Алексеева Типография НГТУ 603950, Нижний Новгород, ул Минина, 24

Перечень сокращений, условных обозначений

Введение

ГЛАВА 1 КОНСТРУКЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МИШЕНЕЙ

1.1 Общие положения

1.2 Состав жидкометаллической мишени

1.3 Ориентация оси мишени в пространстве

1.4 Проточная часть

1.5 Элементы, ограничивающие поступление ЖМТ, паров и газов элементов и соединений в направлении полости ускорителя при нормальной работе

1.6 Теоретический анализ характеристик потока в проточной части 26 модели жидкометаллической мишени

ГЛАВА 2 ЭКМПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ ПОТОКА В ПОЛНОМАСШТАБНОЙ МОДЕЛИ МИШЕНИ И УСЛОВИЙ НЕЗАТЕКАНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В УСКОРИТЕЛЬ (НА ВОДЕ)

2.1 Общие положения

2.2 Описание модели устройства при испытаниях на I этапе

2.3 Описание экспериментального стенда (I этап)

2.4 Программа испытаний обеих конструкций моделей (I этап)

2.5 Обсуждение результатов испытаний (I этап)

2.6 Исследование условий незатекания теплоносителя в патрубок подвода частиц от ускорителя (II этап). Общие положения.

2.7 Описание экспериментального стенда ФТ - ОЗМ

2.8 Исходное состояние установки ФТ-03М

2.9 Методика проведения испытаний на прозрачной модели (II этап) с установленными цилиндрическими обтекателями при угле ребер закрутки 0° (без закрутки потока)

2.10 Обсуждение результатов испытаний (II этап). Влияние режимных и геометрических характеристик на условия незатекания теплоносителя в полость имитатора подвода частиц

2.11 Влияние скорости потока и величины числа Рейнольдса в кольцевом зазоре между обтекателем и корпусом

2.12 Влияние угла закрутки потока

2.13 Влияние величины эквивалентного диаметра кольцевого зазора

2.14 Влияние относительной длины кольцевого зазора

2.15 Влияние противодавления и перепада высоты между торцевым срезом цилиндрического обтекателя и свободным уровнем теплоносителя в сливной емкости

2.16 Влияние ориентации оси модели в пространстве (горизонтальное или вертикальное)

2.17 Условия образования газопаровой полости со свободной поверхностью теплоносителя в проточной части мишени

2.18 Выводы (И этап)

ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛНОМАСШТАБНОЙ ВЕРТИКАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МИШЕНИ НА ЭВТЕКТИЧЕСКОМ СПЛАВЕ СВИНЕЦ-ВИСМУТ

3.1 Описание экспериментального стенда ФТ - 1 МУУС

3.2 Описание конструкции модели жидкометаллической мишени

3.3 Программа - методика проведения испытаний

3.4 Методика построения профиля свободной поверхности в полости мишени

3.5 Исследование условий незатекания ЖМТ в полость патрубка - имитатора подвода частиц от ускорителя в режимах пуска и прекращения циркуляции ТЖМТ через полость мишени

3.6 Методика определения расхода теплоносителя через полость мишени

3.7 Результаты измерений точек свободной поверхности ТЖМТ в проточной части модели мишени и давления в ее газовой полости

3.8 Обсуждение результатов

3.9 Исследование эжекционных характеристик проточной части модели мишени

3.10 Исследование профиля свободной поверхности ТЖМТ в полости модели мишени

3.11 Выводы к главе

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛНОМАШТАБНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ МИШЕНИ НА ЭВТЕКТИЧЕСКОМ СПЛАВЕ СВИНЕЦ-ВИСМУТ

4.1 Общие положения

4.2 Описание экспериментального стенда ФТ-1МУУС

4.3 Описание конструкции модели жидкометаллической мишени

4.4 Программа-методика проведения испытаний

4.5 Обсуждение результатов

В настоящее время наряду с, безусловно, приоритетными исследованиями по оптимизации существующих и созданию перспективных реакторов деления тяжелых ядер и исследованиями, направленными на создание демонстрационных и коммерческих реакторов управляемого термоядерного синтеза мировым ядерным обществом проводятся исследовательские и опытно-конструкторские работы по выбору концептуальных и научно-технических решений электроядерных установок или ускорительно-управляемых систем [1]. Основой последних является (рЖп) реакция взаимодействия пучка высокоэнергетических протонов, создаваемого ускорителем и ядер мишени, обладающих высокой атомной массой. В результате одного акта такого взаимодействия образуются 10-20 и более быстрых нейтронов. Создаваемый поток нейтронов принципиально может использоваться в бланкете установки для следующих целей:

- для трансмутации долгоживущих биологически опасных радионуклидов, образующихся при эксплуатации реакторов деления тяжелых ядер и др. в 1 изотопы с малым периодом полураспада или в стабильные изотопы;

- для организации реакции деления тяжелых ядер в подкритичном (КЭф<1) бланкете - активной зоне реактора, в котором исключены аварии, связанные с его "разгоном" в установках, генерирующих электроэнергию и тепло;

- для производства радиоактивных изотопов, необходимых в медицинской и других отраслях промышленности;

- для наработки вторичного ядерного топлива;

- для облучения материалов и элементов конструкций с целью придания им новых свойств и др.

Прорабатываются концепции с мишенями из вольфрама и других материалов сложной геометрии, охлаждаемыми теплоносителями различных типов. Для мощных (мегаватты и больше) ускорительно-управляемых систем предпочтительными являются жидкометаллические мишени, благодаря возможностям более эффективного теплоотвода, чем "твердые" мишени. В качестве жидкометаллических теплоносителей рассматриваются эвтектика свинец-висмут, галлий, свинец. Более предпочтительным большинством специалистов признается эвтектика свинец-висмут, однако, для низкотемпературных систем (до 300-350°С) наиболее оптимальным может оказаться галлий.

Основными исследуемыми вариантами конструкций жидкометаллических мишеней являются следующие:

- Конструкция с прочноплотной заглушкой ("окном", диафрагмой) установленной на патрубке подвода частиц из полости ускорителя (с глубоким вакуумом) в рабочую полость жидкометаллической мишени (с давлением, близким к атмосферному или избыточным), разделяющую эти полости. Материал этой заглушки работает в условиях высокого флюенса высокоэнергетических протонов и излучения приходящего из мишени, высоких температур, возможных знакопеременных нагрузок, агрессивного воздействия жидкого металла и образующихся в нем примесей и др., провоцирующих разрушение факторов.

- Конструкция без прочноплотной заглушки на патрубке подвода частиц от ускорителя [2]. При таком техническом решении одной из основных научно-технических проблем является исключение поступления радиоактивного теплоносителя из мишени в полость ускорителя во всех режимах работы и состояниях системы.

- Конструкция с установкой в патрубке подвода частиц от ускорителя "прозрачной для протонов", с исключением контакта "прозрачного окна" с жидким металлом за счет инженерно-технических решений. Техническая реализация данного решения сложна и ее возможность вызывает сомнения.

Конструкция жидкометаллической мишени с рядом мощных ускорителей до нескольких десятков мегаватт, принципиально может быть реализована с прочноплотной заглушкой на патрубке подвода частиц от ускорителя или с "прозрачной" для протонов заглушкой. Для мощностей ускорителей десятков и более мегаватт единственно возможными являются реализации концепции жидкометаллической мишени без установки каких-либо заглушек на пути подачи ускоренных протонов в полость мишени. Актуальность темы:

Среди комплекса проблем, связанных с созданием ускорительно-управляемых систем, одной из основных задач является разработка научно-технических основ для проектирования жидкометаллических мишеней, обеспечивающих работу с ускорителями большой мощности (1 МВт и более), при требуемых характеристиках нейтронного поля, требуемых температурных характеристиках и заданном ресурсе. В настоящее время в мире отсутствует практический опыт создания и эксплуатации мишеней большой мощности, в частности, с применением в качестве размножающего нейтроны вещества тяжелых жидкометаллических теплоносителей (ТЖМТ - свинца и эвтектического сплава свинец-висмут). Высокий выход нейтронов (около 20 на один акт взаимодействия) под действием потока высокоэнергетических протонов, сравнительно малое сечение поглощения нейтронов, радиационная стойкость, возможность отводить высокотемпературное тепло при высокой удельной энергонапряженности и низком давлении позволяют рассматривать в качестве перспективных тяжелые жидкометаллические теплоносители.

В нашей стране работы по исследованиям, направленным на создание таких установок были начаты и проводятся в Институте теоретической и экспериментальной физики, в Физико-энергетическом институте, в ФГУП ОКБ "Гидропресс" и в Нижегородском государственном техническом университете.

Цель работы:

Конечной целью настоящей работы является разработка, на основе экспериментальных и теоретических исследований, научно-технических основ организации проточной части жидкометаллической мишени, сообщенной с полостью ускорителя, а так же рекомендации по принципиальным научно-техническим решениям контура такой мишени и мишенного контура.

Для достижения указанной цели в работе решались следующие задачи:

- Создание экспериментальных стендов, моделей мишеней и проведение исследований гидродинамических характеристик проточной части полномасштабных жидкометаллических мишеней на водяном теплоносителе с вертикальным и горизонтальным расположением осей моделей.

- Создание экспериментального стенда и проведение исследований условий незатекания теплоносителя в имитатор патрубка подвода частиц от ускорителя частиц.

Создание экспериментальных стендов со свинец-висмутовым теплоносителем, моделей мишеней и исследование гидродинамических характеристик и условий незатекания эвтектики в имитатор патрубка подвода частиц от ускорителя при вертикальном и горизонтальном размещении оси модели.

- Создание экспериментальных установок и проведение исследований процесса массопереноса паров свинца в полости мишени.

- Теоретический и расчетный анализ условий незатекания теплоносителя в полость ускорителя.

Научная новизна работы:

В результате проведенных исследований и использования созданных моделей экспериментальных стендов, установок и методик:

- на полномасштабных водных моделях жидкометаллических мишеней получены зависимости характеристик проточной части мишени от величины угла закрутки потока, расположения оси мишени, величины противодавления, значения локальных скоростей: послуживших основой для создания мишеней для испытаний их в среде ТЖМТ;

- теоретическим и расчетным анализом и экспериментальными исследованиями определены условия незатекания теплоносителя в полость ускорителя частиц, контактирующую с рабочей полостью жидкометаллической мишени;

- на полномасштабных моделях жидкометаллических мишеней на эвтектическом сплаве свинец-висмут в условиях рабочих температур, скоростей и давлений, с расходами до 80,0x10 кг/час при вертикальном и горизонтальном расположениях осей мишени исследованы характеристики проточных частей мишеней.

Практическая ценность:

- Предложены и экспериментально обоснованы рекомендации по техническим решениям проточной части жидкометаллической мишени, самой конструкции мишени и мишенного контура.

- Предложены и обоснованы научно-технические рекомендации по исключению поступления жидкометаллического теплоносителя в полость ускорителя элементарных частиц при нормальной работе и при аварийных ситуациях.

- Предложены варианты схемно-конструктивных технических решений жидкометаллических мишеней и мишенного контура, защищенные тремя патентами и четырьмя авторскими свидетельствами РФ (в соавторстве).

На защиту выносятся:

- Результаты экспериментальных исследований гидродинамических характеристик проточной части, на полномасштабных моделях жидкометаллических мишеней на воде.

- Результаты теоретического анализа, расчетных и экспериментальных исследований условий незатекания жидкометаллического теплоносителя в полость ускорителя частиц, сообщенную с полостью мишени.

- Результаты экспериментальных исследований гидродинамических характеристик проточной части вариантов конструкции мишени с вертикальным и горизонтальным расположением осей, при рабочих условиях в проточной части мишени.

- Результаты исследований массопереноса и отложений теплоносителя и его примесей в полости жидкометаллической мишени.

- Рекомендации по научно-техническим решениям проточной части жидкометаллической мишени, конструкции мишени в целом и мишенного контура.

Степень обоснованности научных положений и рекомендаций, сформированных в диссертации:

Достоверность полученных научных положений и рекомендаций, сформулированных в диссертации подтверждается:

- выполнением исследований с использованием современных стендов, методик и современных (компьютерных) методов сбора и обработки информации;

- полномасштабными испытаниями рекомендуемых научно-технических решений в условиях рабочих скоростей, расходов, температур и давлений жидкометаллического теплоносителя;

- защитой предлагаемых научно-технических решений авторскими свидетельствами и патентами РФ.

Апробации работы и публикации:

Материалы работы докладывались и обсуждались на ежегодных Международных и отечественных конференциях по теплофизике и по проблемам жидкометаллических теплоносителей в г. Обнинске в 1999, 2001, 2002, 2003 годах, публиковались на международных конференциях в США (2002 году), Словакии (2000 г.), в журналах "Атомная энергия" в 1997, 1998, 1999, 2000 годах, "Вопросы атомной науки и техники" в 1999 году, на семинаре по расчетам жидкометаллических мишеней июнь-июль 2001 год, на региональных нижегородских сессиях молодых ученых 1998 - 2003 годах.

Основное содержание диссертации изложены в 10 научно-технических отчетах, 19 докладах, в 5 публикациях в журналах, 4 авторских свидетельствах и 3 патентах РФ.

Личный вклад автора:

Автором лично выполнен аналитический обзор, совместно с научным руководителем сформулированы цель и задачи работы. При непосредственном участии автора созданы экспериментальные стенды и проведены экспериментальные и теоретические исследования условий незатекания теплоносителя жидкометаллической мишени в полость ускорителя заряженных частиц. Автором лично разработан экспериментальный участок, проведена доработка экспериментального жидкометаллического стенда, программа -методика испытаний и проведены испытания полномасштабной жидкометаллической мишени с вертикальной осью на эвтектическом сплаве свинец-висмут, проведена обработка результатов исследований.

Автором лично, под руководством и при непосредственном участии, разработаны программа-методика испытаний, предложен и разработан экспериментальный участок, проведены исследования характеристик жидкометаллической мишени с горизонтальным размещением ее оси на эвтектическом сплаве свинец-висмут, проведена обработка результатов исследований.

Личное участие автора подтверждается публикациями в реферируемых журналах, докладами на международных и отечественных конференциях, авторскими свидетельствами, патентами и научно-техническими отчетами.

В проведении исследований, отраженных в диссертации принимали участие сотрудники кафедры "АТС и МИ" НГТУ д.т.н. профессор Безносов A.B., к.т.н. Давыдов Д.В., к.т.н. Пинаев С.С., зав. лабораториями Серов В.Е., магистры и студенты кафедры "АТС и МИ", за что автор выражает благодарность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенные экспериментальные исследования гидродинамических характеристик полномасштабных моделей жидкометаллических мишеней с вертикальным и горизонтальным расположением осей на воде подтвердили принципиальную возможность создания конструкций мишеней обеспечивающих работу мишени в составе жидкометаллического контура. Результаты приведенных исследований позволили обосновать и разработать конструкции жидкометаллических мишеней для испытаний на натурной среде.

2. В результате теоретического анализа и расчетных исследований определены условия незатекания жидкометаллического теплоносителя в полость ускорителя протонов. Предложены и созданы метод и устройства определения геометрии свободной поверхности потока жидкого металла

П 1 внутри полости мишени при температуре до 450 С и расходе до 60x10 кг/час. Испытаниями на воде и на эвтектике свинец-висмут подтверждена возможность незатекания теплоносителя в полость ускорителя во всех эксплуатационных режимах работы жидкометаллических мишеней, созданных на основе разработанных рекомендаций, как с вертикальной, так и с горизонтальным расположением осей мишени.

3. Проведенные экспериментальные исследования, гидродинамических характеристик проточной части вариантов конструкции мишеней с вертикальным и горизонтальным расположением осей при натуральных рабочих условиях в проточной части обосновали работоспособность мишени в режимах пуска, работы и вывода из работы (кроме характеристик процессов взаимодействия ускоренных протонов с тяжелыми ядрами).

4. Расчетно-экспериментальные исследования массопереноса и возможных отложений тяжелого жидкометаллического теплоносителя в полости жидкометаллической мишени и ускорителя показали принципиальную возможность создания в полости мишени, за счет эжекции парогазовой смеси, величины вакуума близкой к вакууму в полости ускорителя и соответственно, массопереноса паров ТЖМТ с последующей их конденсацией на "холодных" поверхностях. Исследован процесс выноса и транспортировки частиц жидкого металла при барботаже парогазообразных примесей в полости мишени.

5. Предложены и разработаны рекомендации по научно-техническим решениям проточной части жидкометаллической мишени, конструкции мишени в целом и мишенного контура для ускорительно-управляемых систем. Рекомендации защищены 4 авторскими свидетельствами и 3 патентами РФ (в соавторстве).

1. Liquid Metal Coolants Purification from Bismuth and Polonium / Beznosov A.V., Kuzminikh S.A, Karatushina I.V., Romanova P.V., Meluzov A.G.: Abstracts. 8th International Conference on Fusion Reactor Materials.-Japan. Sendai, 1997. -P.85.

2. Анализ концепций конструкции системы мишень бланкет ускорительно управляемой системы / Давыдов Д.В., Мелузов А.Г.: Тез. докл. Молодежная научная конференция Атомная география Росси. История, настоящее, будущее.- Заречный, 2000.- С. 10.

3. Экспериментальные исследования характеристик жидкометаллической мишени на эвтектическом сплаве свинец-висмут / Безносов A.B., Давыдов Д.В., Мелузов А.Г. и др. // Атомная энергия.- М., 1998.- Т.83,- вып.2.- С.182-184.

4. Экспериментальные исследования гидродинамики проточной части моделей жидкометаллической мишени на воде / Безносов A.B., Давыдов Д.В., Мелузов А.Г. и др. // Атомная энергия.- М., 2000,- Т.87,- вып.6.- С. 182-184.

5. Экспериментальные исследования влияния геометрии проточной части жидкометаллической мишени на гидродинамику потока и условия незатекания теплоносителя в полость ускорителя / Безносов A.B., Давыдов

6. Д.В., Мелузов А.Г. и др.: Тез. докл. Десятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов Радиоэлектроника, электротехника и энергетика.- М., 2004.- С.40.

7. Experimental study of hydrodynamics of target system costruction with liquid metallic coolant on water models / Besnosov A.V., Davydov D.V., Melyzov A.G., Khokhlov D.I.: Abstracts. International Youth nuclear congress. Bratislava. -2000.

8. Экспериментальные исследования вариантов проточной части жидкометаллической мишени электроядерной установки / Безносов А.В., Давыдов Д.В., Мелузов А.Г., Абрамов А.А. // Атомная энергия.- М., 1997.-Т.83.- вып.5.- С. 182-184.

9. Экспериментальные исследования очистки от примесей свинцово-висмутового теплоносителя и контура жидкометаллической мишени / Безносов A.B., Давыдов Д.В., Мелузов А.Г., Хохлов Д.И. // Атомная энергия.- М., 1999.-Т.87.- вып.4.- С. 182-184.