Pētījuma nosaukums: “Šķidrā Na Elektromagnētisko un detektoru sistēmu pētījums IV paaudzes kodolreaktoriem”

Pētījuma īstenotājs: SIA “Noieta Veicināšanas Centrs”

Pētījuma īstenošanas laiks: 01.02.2015.-30.09.2015.

Pētījuma budžets | Atbalsta finansējums: EUR 84.860,66 | EUR 59.402,46

Pētījuma mērķi un iegūtie rezultāti:

Projekta mērķis bija prasību izpēte PRISM sistēmas kodolraktoru šķidrā Na elektromagnētiskiem sūkņiem un šķidrā metāla sistēmu attīstībai šī reaktora licencēšanas procesam un izmantojot iegūto zinātību Latvijas uzņēmumiem un pētniecības iestādēm, lai varētu piegādāt šķidrā metāla tehnoloģiju produktus un pakalpojumus kodolreaktoru attīstītājiem un ražotājiem.

Projekta rezultātā ir iegūta zinātība šķidrā Na un arī citu šķidro metālu tehnoloģijās to pielietošanai IV paaudzes ātro neitronu kodolrektoru šķidrā metāla sistēmu attīstībai. Ir konceptuāli izstrādāti PRISM tipa reaktora elektromagnētiskā indukcijas sūkņa mērogotas prototipēšanas shēma, konceptuāli izstrādāti kodolreaktora šķidrā Na sistēmai atbilstoši uzliekamie plūsmas mērītāji un elektromagnētiskā sūkņa ar pastāvīgiem magnētiem konceptuālais dizains. Ir secināts, ka ar LU Fizikas Instūtā un Latvijā esošām tehnoloģiskām iespējām, izmantojot pētījumā iegūtos rezultātus, ir iespējams uzbūvēt PRISM tipa reaktora iegremdējama dubultstatora sūkņa samazinātu prototipu un citu PRISM elektormagnētisko sūkņu samazinātus prototipus.

Pētījuma īsa ieviešanas gaita:

Tika veikta literatūras datu ieguve un analīze, kurā iegūtas, aktualizētas un kritiski analizētas zināšanas par pašreizējo šķidrā Na un citu šķidrā metāla reaktoru attīstības stāvokli un virzieniem pasaulē, koncentrējoties uz šķidrā Na un citu šķidro metālu sūknēšanas un mērīšanas tehnoloģijām.

Sadarbībā ar General Electric, lai varētu pētīt tieši PRISM tipa reaktoriem vajadzīgās un iespējami izmantojamās tehnoloģijas, tika iegūti un analizēti dati par PRISM tipa reaktora plānoto šķidrā Na dzesēšanas sistēmu un kontūriem. Dati par reaktora dizainu un tehnoloģiju tika salīdzināti ar citiem datiem, veikti aprēķini, lai analizētu dažādus šķidrā Na sūknēšanas sistēmas aspektus, tika identificēti iespējamie tehnoloģisko risinājumu problēmu reģioni un iespējamie risinājumi, kuros varētu piedalīties Latvijas uzņēmumi.

Izmantojot LU Fizikas Institūtā esošos šķidrā metāla kontūrus – šķidrā Na kontūru TESLA EMP un PbBi kontūru – tika veiktas eksperimentālās mērījumu sērijas vairākiem sūkņiem, tai skaitā cilindriskam EM indukcijas sūknim ar pastāvīgo magnētu. Apstrādājot un analizējot iegūtos rezultātus, kā arī veicot aprēķinus un modelēšanas darbus, tika izdarīti svarīgi secinājumi par iespējamiem tehnoloģiskiem risinājumiem. Analīzē tika iezīmēti arī iespējamie šāda sūkņa problēmu (stabilitātes) rajoni.

Tika arī izstrādāta un aprēķināta pastāvīgo magnētu sūkņa koncepcija ar caurplūdi 1m3 sekundē.

Analizējot iegūtos datus ir secināts, ka ir nepieciešami iegremdējama dubultstatora sūkņa samazināta prototipa detalizēti pētījumi modelēšanas vajadzībām. Tika veikti aprēķini un LU Fizikas Institūta tehnoloģiskās infrastruktūras analīze un tika secināts, ka, saņemot pasūtījumu, ir iespējams gan uzbūvēt, gan arī modelēšanas vajadzībām testēt iegremdējama dubultstatora sūkņa samazinātu prototipu.

Analīzē tika identificētas virkne pastāvīgo magnētu sūkņa priekšrocību, kā arī tā būtisks trūkums – zemāka tehnoloģiskās gatavības pakāpe un tas, ka pastāvīgo magnētu sūkņi nav ietverti PRISM 1995 gada licencēšanas datu bāzē (ASV). No drošības viedokļa tika identificēta pastāvīgo magnētu sūkņu priekšrocība – strāvas padeves pārtraukuma gadījumā mehāniskās inerces dēļ ir nodrošināta šķidrā metāla plūsma kanālā, kas dod iespēju pieslēgties rezerves barošanas avotiem.

Tika veikta analīze un aprēķini par caurplūdes un plūsmas mērījumiem reaktoru šķidrā metāla sistēmās. Uz iegūto secinājumu pamata tika izveidots uz šķidrā metāla kanāla uzliekams plūsmas mērītāja devējs. Tika veikti plūsmas mērītāja devēja testi uz LU Fizikas Institūtā esošā šķidrā metāla kontūriem, tika veiktas uz šķidrā metāla kanāla uzliekama plūsmas mērītāja eksperimentālās pārbaudes un eksperimentālās kalibrācijas. Tika veikti aprēķini, lai pārbaudītu šādu plūsmas devēju piemērotību reaktorā paredzētajiem apstākļiem – cauruļu diametriem, metāla plūsmas ātrumam, temperatūrai, kā arī tika analizēti ar kalibrāciju saistītie jautājumi.

Sadarbība ar zinātniskajām institūcijām:

Projekts tika veikts sadarbība ar Latvijas Universitātes Fizikas Institūtu, kura tehnoloģiskā bāze tika izmantota pētījuma veikšanai.

Doktoru skaits pētījumā: 4

Pētījuma ietekme uz uzņēmuma saimniecisko darbību:

Ir secināts, ka ar Latvijā esošām tehnoloģiskām iespējām, izmantojot pētījumā iegūtos rezultātus, ir iespējams uzbūvēt PRISM tipa reaktora iegremdējama dubultstatora sūkņa samazinātu prototipu un citu IV paaudzes reaktoru elektromagnētisko sūkņu samazinātus prototipus.

Izmantojot pētījumā iegūtos rezultātus, ir iespējams attīstīt LU Fizikas Institūtā esošo šķidro metālu ierīču testēšanas fizisko infrastruktūru tā, lai varētu testēt samazinātus sūkņu prototipus un šķidrā metāla plūsmas mērierīces, eksportējot šāda veida pakalpojumu.

SIA “Noieta Veicināšanas Centrs” plāno pētījumu rezultātus komercializēt sadarbībā ar LU Fizikas Institūtu tā, lai pēc iespējas efektīvākā veidā izmantotu Latvijā esošo fizisko infrastruktūru.

SIA “Noieta Veicināšanas Centrs” plāno tuvāko 3 gadu laikā saņemt pasūtījumus līdz 1 miljona EUR apmērā vai vairāk, kuru izpildi īstenot kopā ar LU Fizikas Institūtu.

Potenciāli ir iespējams arī uzbūvēt testēšanas un kalibrēšanas staciju pilna mēroga sūkņu un mērierīču testēšanai, bet tam nepieciešami ievērojami ieguldījumi. Izveidojot šādu infrastruktūru, būtu iespējams saņemt pasūtījumus līdz 10 MEUR apmērā vai vairāk un tālāk attīstīt arī pilna mēroga sūkņu ražošanu un apkopi.