Жидкие металлы представляют собой новый класс теплоносителей, их свойства как теплоносителей для атомных реакторов были совершенно неизвестны. История освоения жидких металлов как теплоносителей, изучения их теплофизических, коррозионных, ядерно-физических и других свойств в России берет начало в 50 годах прошлого века [1 - 10]. Следует отметить итоговую работу последних лет по т/ф свойствам жидкометаллических теплоносителей [10], из неё был заимствован значительный объём материала.
Разработка и освоение такого типа теплоносителей была вызвана новыми потребностями атомной энергетики, в частности, созданием реакторов на быстрых нейтронах с охлаждением жидким натрием. По сравнению с другими теплоносителями (газ, вода), жидкие металлы имеют два крупных преимущества: низкое давление в системе (благодаря их высокой точке кипения) и высокая термическая удельная электропроводность (благодаря их высокой проводимости). Использование жидких металлов сделало возможным обеспечить высокую интенсивность теплообмена при сравнительно низких температурах поверхности теплообмена.
Наиболее активно исследования в этой области выполнялись в 1950-1970 годах. Первые таблицы по теплофизическим свойствам жидких металлов были разработаны на основе результатов экспериментальных исследований, выполненных в ЭНИН (Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского) по инициативе академика А.И. Лейпунского. Эти таблицы включены во многие, хорошо известные, монографии (см. ниже). Исследовались натрий, калий, эвтектические сплавы натрия с калием, свинец, висмут, эвтектический сплав свинца с висмутом, литий, цезий, и др.
Ядерная энергетика является приоритетной областью использования достижений в физической химии, технологии и теплогидравлике жидкометаллических теплоносителей. Для повышения безопасности ЯЭУ 3-го и 4-го поколений, улучшения их технико-экономических, эксплуатационных и экологических характеристик необходимы более глубокие знания о фундаментальных физико-химических закономерностях и свойствах системы "теплоноситель - примеси - конструкционные материалы – защитный газ", являющихся базой для разработки новых прогрессивных, экономичных и экологически чистых технологий.
Работы по освоению жидкометаллических теплоносителей направлены на исследование микроструктурных, физико-химических, теплофизических и теплогидравлических характеристик для научного обоснования технологий теплоносителей и изучения их функциональных свойств применительно к ЯЭУ деления (БН, БРЕСТ, СВБР, космические и др.) и синтеза (ИТЭР, ДЕМО), а также на разработку концепции конструирования теплоносителей с заданными свойствами. В результате исследований достигнут определенный прогресс в понимании микроструктуры, функциональных свойств, конструировании и освоении теплоносителей.
Наряду с положительными свойствами жидких металлов имеются определенные неблагоприятные свойства. Ряд этих теплоносителей весьма агрессивны по отношению к конструкционным материалам и требовали и требуют создавать подходящие материалы и особые технологии обращения с ними. Продукты взаимодействия этих теплоносителей с конструкционными материалами могут вызвать проблемы в вопросах гидродинамики и теплообмена внутри контуров охлаждения активных зон.