Проницаемость кислорода в высокотемпературных литиевых системах из тугоплавких металлов в космических условиях - page 11

Рис. 8. Высокотемпературный литий- ниобиевый контур как вакуумный
насос:
1 — производительность откачки ваку- умной системой QВС при нормальной
температуре; 2,. . . , 6 — откачные харак- теристики системы QΣ при включении
в работу контура при температурах 900,
1000, 1100, 1200 и 1300 К соответственно
Проводили оценку поглоще- ния двух потоков: молекуляр- ного кислорода откачной систе- мой камеры и атомарного СКД- кислорода высокотемператур- ным литий-ниобиевым конту- ром. Проницаемость атомарного
кислорода через стенку опреде- ляли по зависимости
Πст = QΣ (T ) − QВС ,
где QΣ( T ) — измеряемая про- изводительность вакуумной си- стемы совместно с “горячим ” контуром, QВС — производи- тельность откачной системы при
комнатной температуре. Установлено, что начальное
содержание кислорода в мате- риале трубопровода, составляю - щее ∼ 2 · 10−2 % ат, практически
не изменяется в чистом ниобии и
повышается во времени в сплаве НЦУ (Nb–1%Zr–0,1%C) в результате
выгорания циркония. На рис. 8 показаны полученные экспериментально зависимости
производительности откачки контура от температуры. По известной
площади поверхности контура можно определить его проницаемость. Полученные значения составляют 6 · 10−11 , 2 · 10−10 , 3 · 10−10 , 8 · 10−10 ,
2· 10−9 г/см2 ·с для температур 600, 700, 800, 900 и 1000 oС соответствен - но. Из сравнения расчетного значения коэффициента проницаемости
Π(1000 o) = СmaxD/δ = 1 · 10−7 и экспериментальной плотности
диффузионного потока кислорода в контур 2 · 10−9 (1000 o С) следует, что процессы окисления ниобия возможны при гораздо более высоких
давлениях кислорода. Как было указано ранее, в эксперименте моде- лировали наиболее жесткие орбитальные условия для космической
энергоустановки. Следовательно, основной механизм коррозионных
процессов в системе [кислород–ниобий–литий] — это окисление (кор- розия) литиевого теплоносителя как следствие высокотемпературной
газопроницаемости ниобия. Подчеркнем еще раз, что газопроницае- мость — это общее свойство всех тугоплавких металлов при высоких
температурах.
52 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н .Э. Баумана . Сер. " Машиностроение". 2003. № 3