Аномалии теплофизических свойств жидких сплавов системы натрий-свинец

Получены надежные экспериментальные данные по коэффициентам тепло- и температуропроводности, энтальпии и удельной теплоемкости жидких сплавов натрий–свинец (10, 21, 31, 41, 50 и 63 ат. % Pb) в интервале температуры от линии ликвидуса до 1100 К. Разработаны справочные таблицы исследованных свойств, проведена оценка их неопределённостей и построены температурные и концентрационные зависимости. Установлено, что смешение двух жидких металлов Na и Pb с относительно хорошей теплопроводностью (λ) и стандартной для металлических расплавов теплоемкостью (Cp) приводит к существенному падению λ и росту Cp полученного раствора. Построенные концентрационные зависимости λ и Cp демонстрируют наличие широких экстремумов в области концентрации свинца 20…50 ат. %, что хорошо коррелирует с полученными ранее результатами по термическим и электрофизическим свойствам и с существующими представлениями о формировании в жидкой системе Na–Pb ближнего химического порядка в виде ассоциированных ионных комплексов Na4Pb и Na4Pb4.

Следует отметить, что жидкие сплавы системы Na–Pb с малым содержанием свинца рассматриваются как перспективные теплоносители для ядерных реакторов на быстрых нейтронах, поскольку являются существенно менее пожароопасными по сравнению с расплавом натрия. Полученные данные по калорическим и переносным свойствам жидких сплавов Na–Pb, с учетом результатов предыдущих исследований их плотности и теплового расширения, могут быть востребованы при разработке и оптимизации составов жидкометаллических теплоносителей для реакторов нового поколения. Анализ температурных и кон-центрационных зависимостей переносных свойств указывает на то, что корректировка натриевого теплоносителя добавкой свинца более 10 ат. % представляется невыгодной, ввиду низких значений коэффициента теплопроводности.

Теплопроводность (а) и удельная теплоемкость (б) жидких сплавов Na–Pb

Руководитель работы – д. ф.-м. н. Станкус С.В., тел. +7 (383) 336-07-06.