Modern ideas about the development of the energy sector in Russia are associated with the design and technical implementation of fast neutron thermonuclear reactors. For these power plants it is proposed to use tritium-reproducing liquid melts of two- and three-component systems containing bismuth, lead, and lithium in the circuits of fuel element cooling and heat transfer. Positive characteristics of these melts are high vaporization temperature, the possibility of increasing the temperature of the working zone at practically unchanged pressure, reduction of reactor dimensions, and other qualities determined by the thermophysical properties of pure components. Therefore, in this work, the functions obtained in the author’s model of coexistence in the local-equilibrium region of two ideal phases with different order parameters are applied to approximate the arrays of experimental data on the thermophysical characteristics of lithium, lead, bismuth and their alloys. Unlike previously used approaches (electron-phonon model, interpolation of data by step polynomials and others), the proposed model describes with the help of a continuous function the increase of heat capacity with increasing temperature; the peak of thermal conductivity in the vicinity of absolute zero and its further changes are modeled from the same position. The model with small errors displays features on temperature dependences in the form of finite jumps, peaks and pits with rounded and sharp tops. It allows to carry out adequate modeling of specific electrical resistance, as well as to obtain good enough estimates of thermophysical properties of alloys, based on data on similar characteristics of their components. The similarity of thermophysical properties of the binary eutectic system of bismuth-lead and ternary melt of bismuth-lead-lithium has been established. Changes in the thermophysical properties of pure metals when they are mixed are also demonstrated.
Современные представления о развитии энергетического сектора России связаны с проектированием и технической реализацией термоядерных реакторов на быстрых нейтронах. Для этих энергетических установок предлагают в контурах охлаждения тепловыделяющих элементов и теплоотдачи использовать тритий-воспроизводящие жидкие расплавы двух- и трехкомпонентных систем, содержащих висмут, свинец и литий. Позитивными характеристиками этих расплавов являются высокая температура испарения, возможность повышения температуры рабочей зоны при практически неизменном давлении, уменьшение габаритов реактора и другие качества, определяемые теплофизическими свойствами чистых компонентов. Поэтому в данной работе функции, полученные в авторской модели сосуществования в локально-равновесной области двух идеальных фаз с разными параметрами порядка, применены для аппроксимации массивов экспериментальных данных по теплофизическим характеристикам лития, свинца, висмута и их сплавов. В отличие от ранее используемых подходов (электрон-фононная модель, интерполяция данных степенными полиномами и другие) предложенная модель описывает с помощью непрерывной функции возрастание теплоемкости при увеличении температуры; с единых позиций моделирует пик теплопроводности в окрестности абсолютного нуля и ее дальнейшие изменения. Модель с малыми погрешностями отображает на температурных зависимостях особенности в виде конечных скачков, пиков и ям с округлыми и острыми вершинами. Она позволяет провести адекватное моделирование удельного электросопротивления, а также получить достаточно хорошие оценки теплофизических свойств сплавов, исходя из данных об аналогичных характеристиках их компонентов. В работе установлена схожесть теплофизических свойств бинарной эвтектической системы висмут-свинец и тройного расплава висмут-свинец-литий. Также продемонстрированы изменения теплофизических свойств чистых металлов при их смешении.