Разработана структура, повышающая безопасность охлаждения ядерных реакторов

Фото из открытых источников

Учёные из Virginia Tech Department of Mechanical Engineering (США) и разработали метод создания водной левитации при значительно более низких температурах, чем это было возможно ранее. Результаты их работы опубликованы на портале Nature Physics.

Это открытие обладает огромным потенциалом для применения в теплопередаче, особенно в таких областях, как охлаждение промышленных машин и очистка теплообменников от загрязнений. Кроме того, новая методика может сыграть важную роль в предотвращении повреждений и катастроф в ядерных реакторах, где эффективная передача тепла жизненно важна для стабильной работы.

Эффект Лейденфроста, при котором капли воды «парят» на слое собственного пара, был известен физикам на протяжении трёх столетий. Обычно этот эффект наблюдается при температуре около 230 градусов Цельсия. Однако учёные из Вирджинии значительно снизили этот температурный порог.

Команда разработала микростолбики высотой 0,08 миллиметра, расположенные на расстоянии 0,12 миллиметра друг от друга. Эти столбики прижимаются к капле воды, ускоряя её кипение и заставляя каплю подниматься над поверхностью при более низких температурах. В результате эффект Лейденфроста достигается при температуре всего 130 градусов Цельсия, что значительно ниже привычных 230 градусов.

Исследование имеет значительные последствия для многих отраслей. Учёные подчеркнули важность исследования для промышленного теплообменного оборудования и ядерных реакторов. Взрывы пара, происходящие из-за быстрого расширения пузырьков пара при интенсивном нагреве, представляют серьёзную угрозу. Новая методика позволяет лучше контролировать рост пузырьков пара, что снижает риск таких взрывов.

Кроме того, новая технология может решить проблему загрязнения поверхностей. Примеси, оставляемые жидкостями, затрудняют самоочистку шероховатых поверхностей. Разработка позволяет генерировать пузырьки пара, которые вытесняют частицы загрязнений и суспендируют их в капле воды, обеспечивая эффективную очистку поверхности.