Внутренняя энергия
<<  Новый счет тысяча Эффект Джоуля - Томсона  >>
Аппаратурная (АДУ) схема процесса получения таблетированной UO2 1 —
Аппаратурная (АДУ) схема процесса получения таблетированной UO2 1 —
Аппаратурная (АУК) схема получения таблетированного топлива 1 —
Аппаратурная (АУК) схема получения таблетированного топлива 1 —
21
21
ТВЭЛ реактора ВВЭР-1000 топливный сердечник; фиксатор топлива;
ТВЭЛ реактора ВВЭР-1000 топливный сердечник; фиксатор топлива;
Технологические методы сборки неразъемных соединений Сварка и пайка –
Технологические методы сборки неразъемных соединений Сварка и пайка –
Топливные таблетки из спечённого диоксида урана с обогащением по
Топливные таблетки из спечённого диоксида урана с обогащением по
Мокрая шлифовка спечённых таблеток и контроль качества
Мокрая шлифовка спечённых таблеток и контроль качества
40
40
41
41
47
47
Картинки из презентации «Методы отопления печи шагающими балками» к уроку физики на тему «Внутренняя энергия»

Автор: Крайденко Р.И.. Чтобы познакомиться с картинкой полного размера, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все картинки для урока физики, скачайте бесплатно презентацию «Методы отопления печи шагающими балками.pptx» со всеми картинками в zip-архиве размером 808 КБ.

Методы отопления печи шагающими балками

содержание презентации «Методы отопления печи шагающими балками.pptx»
Сл Текст Сл Текст
1Изготовление ТВЭЛов «Технология 27теплопередачу от топливного элемента к
ядерного топлива». Составитель: Р. охлаждающей среде. Зазор между сердечником
Крайденко. Национальный исследовательский и оболочкой заполняют жидким натрием,
Томский политехнический университет сплавом натрия с калием, расплавом металла
Кафедра химической технологии редких, или гелием. При сборке некоторых
рассеянных и радиоактивных элементов. сердечников с оболочкой зазор не
2Характерной особенностью настоящего выдерживается с жестким допуском.
периода развития ядерной энергетики Установлено, что возможны большие
является доминирующее строительство АЭС с колебания радиального зазора между
легководными реакторами (ЛВР) на окисном стержнем из UO2 оболочкой, так как
топливе (UO2). Применение окисного топлива температура поверхности сердечника при
связано с его хорошими эксплуатационными исходном диаметре зазора 0,4 мм не более
характеристиками: диоксид урана имеет чем на 1000С выше, чем в образцах с
высокую температуру плавления (~2800oС); зазором диаметром 0,12 мм. 27.
изотропную кубическую решетку, стабильную Составитель: Крайденко Р.И.
в поле облучения при температурах, близких 28Герметизация ТВЭЛов при сборке. Только
к точке плавления; диоксид урана совместим в некоторых случаях можно получить вполне
со многими конструкционными материалами и законченный ТВЭЛ, который без
химически устойчив по отношению к дополнительной обработки может быть
большинству теплоносителей (вода, водяной использован непосредственно при сборке.
пар, органические жидкости, углекислый Чаще требуется дополнительная обработка,
газ, гелий). В компактном виде связанная с концевой заделкой
(цилиндрические таблетки, стержни, кольца, (герметизацией) ТВЭЛов. Герметизация твэл
пластины, сегменты) UO2 позволяет при заключается в их сборке с концевыми
сравнительно низких обогащениях (до 5% по пробками (заглушками). Сборку концевой
U235) изготавливать тепловыделяющие пробки с оболочкой твэла выполняют
элементы (ТВЭЛы), способные без серьезных различными методами. Выбор того или иного
деформаций выдержать высокие степени метода определяется конструктивным
выгорания. К тому же применение окисного оформлением собираемых деталей и их
топлива связано со сравнительно простой материалом. Наиболее распространенным
технологией изготовления ТВЭЛов. Тем не способом герметизации твэл является
менее, необходимо помнить, что UO2, как дуговая сварка в защитной атмосфере с
продукт производства, не является истинным использованием нерасходуемого электрода.
химическим соединением, а представляет Применяется также дуговая сварка в
смесь различных оксидов урана со «средним» защитной атмосфере с использованием
отношением атомов кислорода к атомам расходуемого электрода, сварка электронным
урана, равным 2. Общая формула для этого пучком, ультразвуком и трением. 28.
соединения записывается как UOх, где Составитель: Крайденко Р.И.
1,9?х?2,1. Стехиометрическое соотношение 29Контроль качества ТВЭЛов К качеству
является одной из паспортных характеристик твэлов, используемых в реакторе,
для топлива. Более того, по мере выгорания предъявляются очень жесткие требования.
урана соотношение уран-кислород в топливе ТВЭЛы энергетических аппаратов должны быть
может изменяться. 2. Составитель: тщательно обследованы и испытаны до
Крайденко Р.И. установки, чтобы обеспечить правильную
3Производство наиболее распространенных работу реактора, его безопасность и
ТВЭЛов из диоксида урана состоит из экономичность. Существует много методов
следующих технологических стадий и испытаний ТВЭЛов перед их сборкой в ТВС.
переделов. Подготовка ядерного топлива: Каждый из этих методов выявляет
приготовление порошков окисного топлива определенные типы дефектов. Поэтому все
путем конверсии гексафторида в двуокись существующие методы должны не заменять, а
урана, прессование и получение спеченных взаимно дополнять друг друга. Дефекты,
таблеток, шлифование, выходной контроль и обнаружение которых является целью
комплектование таблеток для снаряжения испытаний можно разделить на три группы:
ТВЭЛов. Подготовка трубчатых оболочек 1. первичные дефекты, возникшие в процессе
ТВЭЛов: изготовление тонкостенных производства сырьевого материала. К ним
бесшовных труб. Снаряжение ТВЭЛов относятся изменения химического состава,
топливом: дозировка и упаковка таблеток в поверхностные и внутренние трещины; 2.
подготовленные к сборке оболочные трубки, дефекты, обусловленные технологическим
установка концевых деталей, герметизация, процессом изготовления реакторных деталей
контроль качества ТВЭЛ. Сборка ТВЭЛов в (получение заготовки, механическая
ТВС: соединения ТВЭЛов в ТВС; сборка обработка и термообработка). К этим
неразъемных соединений. Изготовление дефектам относятся: пористость, разрывы,
ТВЭЛов и ТВС по своему характеру является трещины; 3. дефекты, возникшие при
массовым механическим и в значительной сборочных операциях: отсутствие сцепления
мере автоматизированным производством между оболочкой и топливным сердечником,
прецизионного класса. 3. Составитель: пористость, непровары в сварных швах. 29.
Крайденко Р.И. Составитель: Крайденко Р.И.
4Подготовка ядерного топлива Существует 30Сборка ТВЭЛ в ТВС Для сборки ТВС
несколько способов получения керамического используют неразъемные и разъемные
UO2 и топливных таблеток на его основе. 1. соединения. Неразъемные соединения
Получение керамического диоксида урана получают сваркой и пайкой, разъемные –
через промежуточную стадию осаждения креплением болтами, штифтами. На рис.13
полиураната аммония (АДУ - процесс). 2. показана ТВС реактора ВВЭР-1000 в сборе.
Получение керамического диоксида урана Способ соединения ТВЭЛ в ТВС выбирается с
через промежуточную стадию осаждения учетом многих факторов: рабочей
трикарбонатоуранилата (АУК - процесс). 3. температуры внутри активной зоны,
Процесс безводного восстановления диоксида коррозионного действия теплоносителя на
урана. 4. Получение диоксида урана через оболочки ТВЭЛ в реакторе, влияние на ТВЭЛы
диуранат аммония (осаждение диураната облучения потоком нейтронов, конструкции,
аммония (NH4)2U2О7 из раствора формы и конфигурации самих ТВЭЛ.
азотнокислого уранила с последующим Соединение элементов посредством сварки,
фильтрованием, промывкой, сушкой и пайки или крепежа должно быть надежным.
восстановлением водородом при 900 °С). 5. 30. Составитель: Крайденко Р.И.
Получение диоксида урана из 31Технологические методы сборки
шестифтористого урана (возгонка UF6 при неразъемных соединений Сварка и пайка –
100 °С, гидролиз UF6 в разбавленном два основных процесса, применяемых в
растворе аммиака с получением осадка настоящее время для объединения твэл в
диураната аммония паром (850 °С) до сборки. Основной особенностью технологии
образования U3О8 и восстановление сварки и пайки изделий, предназначенных
водородом до диоксида). Все перечисленные для использования в ядерных реакторах,
процессы включают две основные стадии – является учет ядерных свойств выбираемых
получение двуокиси урана из гексафторида припоев и присадочных материалов; при этом
или другого его соединения и изготовление необходимо, чтобы сечения захвата
топливных таблеток на основе порошка нейтронов ядрами материалов, применяемых
двуокиси. До промышленного уровня были при пайке и сварке, удовлетворяли
доведены АДУ и АУК процессы изготовления соответствующим требованиям. ТВС реактора
топлива (в России и США, в частности, ВВЭР-1000. 31. Составитель: Крайденко Р.И.
используются АДУ процессы). 4. 32Сварка: по соображениям прочности,
Составитель: Крайденко Р.И. жесткости и устойчивости при сборке ТВС
5Технология производства таблеток из сварка предпочтительнее. Сваркой в этом
диоксида урана Таблетки из UO2 являются случае соединяют по существу только
одной из основных составляющих ТВЭЛов, в оболочки ТВЭЛ. Наличие примесей в сварном
значительной степени определяющих их шве нежелательно из-за регламентированных
работоспособность, поэтому к ним условий температуры, коррозии, радиации,
предъявляются довольно жесткие требования действию которых подвержены части активной
по многим параметрам: плотность (10,4–10,7 зоны реактора. Поэтому в большинстве
г/см3); геометрия (геометрия таблеток случаев сварка ТВЭЛ должна производится в
должна обеспечивать зазор 130–150 мкм вакууме и в инертных средах. Сварка
между таблетками и оболочкой); внешний вид осуществляют дуговым методом в атмосфере
(таблетки должны быть без сколов и инертного газа (аргона). Материалом
трещин); термическая стабильность электрода служит вольфрам. Для сварки
(таблетки не должны спекаться при выводе циркония и его сплавов абсолютно исключен
реактора на номинальную мощность); контакт нагретого металла с воздухом.
микроструктура (размер и форма зерна, Поэтому при сварке в инертном газе
количество и крупность пор). Технологии необходима надежная защита. Пайка: паяные
производства таблеток из двуокиси урана соединения не так прочны, как сварные, и
схожи для различных производств и применяются в конструкциях ТВЭЛ только
технологических цепочек (АДУ и АУК в там, где сварка невозможна. При сборке
частности). Это один из наиболее сложных, многих блоков ТВЭЛ сварка не может быть
важных и ответственных этапов производства применена из-за сложности их конструкции и
ТВЭЛов. Он включает большое количество конфигурации. Сварка также может привести
технологических стадий. 5. Составитель: к короблению тонких секций или длинных
Крайденко Р.И. стержней, пластин. Если конструкция ТВЭЛов
6Подготовка пресспорошка Пресспорошок – не обеспечивает достаточной для сварки
это порошок на основе UO2, обладающий толщины слоя покрытия без прожога
заданными физико-химическими свойствами. последнего, необходимо применять пайку.
Он является сырьем для прессования «сырых» Различают пайку в печи и глубокую. Пайка в
таблеток, последующего их спекания и печи отличается высокой
получения ядерного керамического топлива. производительностью и характеризуется
В частности, для приготовления таблеток регулированием режимов для достижения
необходимо чтобы порошок обладал свободной заданного качества паяных соединений.
текучестью. Этого добиваются путем Глубокая пайка дает возможность отводить
приготовления смесей. Например, тепло внутрь сложных тонкостенных блоков
смешивается диоксид урана, сухая связка без перегрева их внешних поверхностей. 32.
(стеарат цинка) и мягкий порообразователь Составитель: Крайденко Р.И.
(U3O8) в определенных пропорциях. 33Технологические методы сборки
Приготовление пресспорошка производится в разъемных соединений Разъемные соединения
два этапа. В биконический контейнер ТВЭЛов выполняют креплением болтами,
загружается смесь диоксида урана с высоким штифтами, зажимами. Однако во время сборки
содержанием стеарата цинка, так называемая или после нее может потребоваться
«богатая» смесь. Этот контейнер значительная механическая обработка
устанавливается на смесительный станок, на ТВЭЛов. Для обеспечения плотных соединений
котором производится тщательное между отдельными частями и сведения к
перемешивание исходных компонентов до минимуму возможности возникновения
получения качественной однородной смеси. вибрации должны быть установлены жестокие
Далее в контейнер добавляется диоксид допуски на размеры собираемых деталей и
урана до концентрации стеарата цинка точность выполнения замыкающего звена при
0,2–0,6 % и производится смешивание всей сборке. Другая трудность, которую
партии. 6. Составитель: Крайденко Р.И. необходимо учитывать при объединении твэл
7Прессование таблеток Контейнер с в сборки, состоит в том, что в местах
пресспорошком кран-балкой устанавливается стыковки отдельных частей может
на устройство загрузки пресса. развиваться коррозия при эксплуатации в
Пресспорошок поступает в загрузочную реакторе. Это еще одно обстоятельство,
камеру роторного пресса. Производится которое заставляет устанавливать жесткие
прессование таблеток. Полученные таблетки допуски на разъемные соединения,
выгружаются из пресса в молибденовые приводящие к повышению стоимости сборки.
лодочки объемом 13 л, установленные в Кроме того, необходимо применять болты,
боксе. Производится контроль плотности винты, штифты и зажимы из очень чистых,
отпрессованных таблеток специальных материалов с возможно меньшим
гамма-адсорбционным методом. Заполненные сечением поглощения тепловых нейтронов,
лодочки из бокса через герметичный узел что также увеличивает стоимость сборки.
перегружаются в закрытую транспортную 33. Составитель: Крайденко Р.И.
тележку (две лодочки в одну тележку) и 34Безопасность при производстве ТВЭЛов и
транспортируются к высокотемпературной ТВС При производстве ТВЭЛов и ТВС
печи спекания таблеток. 7. Составитель: необходимо обеспечить требования ядерной и
Крайденко Р.И. радиационной безопасности. Столь сложное
8Спекание таблеток Спекание проводится производство может быть осуществлено лишь
в печи туннельного типа. Лодочки на заводе, где применяются в максимальной
устанавливаются на шагающую балку, которая мере высокомеханизированные, а на многих
загружает их в печь. Печь состоит из операциях дистанционно управляемые и
четырех секций. Первая секция автоматизированные процессы (включая
предназначена для удаления связующих контроль) массового производства,
компонентов. В ней расположены первые три гарантирующее высокое качество и
зоны рабочей камеры, в которых происходит стабильность каждой технологической
нагрев сырья. В стенах этой секции операции и соответственно каждого
находится нихромовые шторные выпускаемого изделия. Завод по
нагревательные элементы, которые поднимают производству ТВЭЛов имеет жидкие и
температуру до 6000С. Горячая водородная газообразные отходы, содержащие следующие
атмосфера, которая движется из следующих нуклиды: U234, U235, U238 и Th234. Данные
секций, обволакивает влажные таблетки. по радиоактивным выбросам при производстве
Влага при этом испаряется и удаляется из ТВЭЛ сведены в таблице. Активность отходов
системы через трубы дожигания вместе с при изготовлении топлива Бк [ГВт
водородом и газообразными примесями, (эл.)·год]. Источник. Радионуклид.
которые таким образом уничтожаются Газообразные отходы. Жидкие отходы. Завод
безопасным способом в пламени газа наверху по производству ТВЭЛ. Th234 U234 U235
печи. Во второй секции проводится U238. 3,7·106 3,0·107 8,5·105 3,7·106.
предварительный нагрев таблеток. Эта 8,9·108 7,4·109 1,9·108 8,9·108. 34.
секция состоит из зон 4 и 5, в которых Составитель: Крайденко Р.И.
происходит разогрев таблеток молибденовыми 35Промышленное производство
байонетными нагревателями. Температура энергетического топлива усложняется тем,
секции достигает (900 - 1200)0С. 8. что уран является одновременно и
Составитель: Крайденко Р.И. радиоактивным, и химически токсичным
9Третья секция предназначена для веществом. Кроме того, необходимо
высокотемпературной обработки. Она состоит применять меры предосторожности против
из зон 6,7 и 8, в которых в случайного возникновения ядерных цепных
действительности происходит спекание реакций. На практике контроль над
вещества по мере того, как оно движется безопасностью осуществляется
вдоль механизма шагающей балки. дозиметрической службой и службой ядерной
Молибденовые байонетные нагреватели в безопасности. Однако применительно к
зонах 6, 7 и 8 поднимают температуру до химическим и металлургическим процессам
17800С. К тому времени, когда таблетки эти службы имеют много общих черт. К тому
топлива выходят из зоны 8 и переходят в же высокая стоимость энергетического
выходной вестибюль, таблетки оксида урана топлива вызывает необходимость жесткого
уже очищены до требуемого уровня. В этом материального контроля в процессе
выходном вестибюле находится 4 отверстия производства. Чтобы определять
для подачи рабочего газа. Четвертая - предусмотренные и неучтенные потери
секция охлаждения/выхода. Она представляет уранового топлива, снимают количественный
собой гигантский теплообменник. К внешней материальный баланс не только при
стене камеры прикреплены стальные регулярных поставках урана от одной
змеевики, в которых циркулирует вода. установки к другой, но даже при движении
После спекания лодочки со спеченными урана по стадиям одного процесса. 35.
таблетками подаются к шлифовальному Составитель: Крайденко Р.И.
станку. 9. Составитель: Крайденко Р.И. 36В наиболее распространённом типе
10Шлифование таблеток Таблетки подаются энергетических ядерных реакторов ВВР-400 и
в рабочую зону полуавтомата ВВР-1000, в качестве ТВЭлов используются
круглошлифовального бесцентрового, где керамические таблетки UO2. Характеристика
шлифуются в размер по диаметру. В качестве ТВЭЛ для ВВЭР-1000. Длина ТВЭЛа, мм. 3837.
охлаждающей жидкости при шлифовании Длина топливного сердечника, мм. 3530.
используется дистиллированная вода. При Наружный диаметр оболочки, мм. 9,1.
мокром шлифовании обеспечивается более Толщина оболочки ТВЭЛа, мм. 0,61. Материал
мягкий режим обработки поверхности оболочки ТВЭЛа. Zr+1%Nb. Топливо. UO2.
таблетки, следствием чего является лучшее Высота топливной таблетки, мм. 10.
качество поверхности, меньшее количество Наружный диаметр топливной таблетки, мм.
сколов, запыленность таблеток пренебрежимо 7,57. Внутренний диаметр топливной
мала. Прошлифованные таблетки моются под таблетки, мм. 2,3. Масса урана в ТВЭЛе, г.
струей дистиллированной воды и загружаются 1270. Топливные таблетки помещаются в
в перфорированные нержавстальные лодочки циркониевые трубки, которые в свою очередь
объемом 6 л, установленные в боксе и собираются в ТВЭЛ. 36. Составитель:
оттуда по рольгангу поступают в печь сушки Крайденко Р.И.
таблеток. 10. Составитель: Крайденко Р.И. 37Топливные таблетки из спечённого
11Сушка таблеток Сушка таблеток диоксида урана с обогащением по рабочему
производится в среде азота при температуре изотопу U235 Наличие осевого канала в
до 300?С. После выхода из печи таблетки топливном сердечнике снижает максимальную
подвергаются контролю в аналитической температуру топлива до величины не более
лаборатории на содержание водорода. До 1300оС. При этом сохраняется структурная
получения результатов анализа таблетки в однородность, возрастает геометрическая
лодочках хранятся в транспортных тележках. стабильность топлива и способность
Если обнаружены отклонения от сохранять в твёрдом растворе и закрытых
установленных требований, то таблетки порах радиоактивные осколочные газы. После
возвращаются на повторную сушку в печь. трёхлетней кампании реактора топливо
Контроль готовых таблеток. Заключительным сохраняет в своём объёме до 97% криптона,
этапом производства таблеток ТВЭЛов образующегося при выгорании урана.
является 100% контроль их качества. Технология производства топливных таблеток
Контроль проводится по содержанию урана и из порошка диоксида урана включает
примесей, плотности и геометрии таблеток, следующие операции: Гомогенизация
внешнему виду, термической стабильности, (смешение) порошка UO2 со связующим. В
содержанию остаточных газов. При получении качестве связующего используют выгорающие,
положительного результата таблетки или при последующем спекании добавки –
сразу направляют на снаряжение ТВЭЛов или например поливиниловый спирт или стеарат
упаковывают в специальную тару для цинка. Смешение и гомогенизацию проводят в
временного хранения на складе готовой шаровых мельницах или во вращающихся
продукции. 11. Составитель: Крайденко Р.И. биконусных аппаратах в течение нескольких
12Общие принципы АДУ процесса Своим часов. Связующее вещество вводят для
названием АДУ-процесс обязан лучшего контакта «склеивания» частиц
аммонийдиуранату, являющемуся исходным порошка до спекания. Сухое прессование в
продуктом для получения многих соединений, барабанных гидравлических прессах. Особое
в том числе и керамического UO2. Обычно внимание уделяется изготовлению и
под АДУ-процессом подразумевают полировке внутренних поверхностей
классическую схему получения керамического пресс-форм. 37. Составитель: Крайденко
UO2 из UF6 (гидролиз UF6 в воде или Р.И.
растворе аммиака – осаждение полиураната 38После пресса выходят неспечённые
аммония – сушка – прокалка – «сырые» таблетки имеющие несколько больший
восстановление). АДУ-процесс предназначен размер, чем после спекания. Необходимо
для переработки UF6, содержащего отметить, что порошок диоксида урана и
повышенную концентрацию 235U либо спрессованные, но неспечённые таблетки не
обедненного по изотопу 235U. Получаемый могут долго находится в воздушной
порошок UO2 с содержанием до 5% 235U атмосфере вследствие окисления. Реакция
используется для изготовления окисления диоксида урана экзотермическая,
таблетированного топлива энергетических т.е. протекает с выделением тепла, что
реакторов типа ЛВР, а порошок UO2, приводит к саморазогреву и термическому и
обедненный по изотопу 235U, – для топлива молекулярному расширению. Причиной
зоны воспроизводства реакторов на быстрых быстрого окисления порошка UO2 является
нейтронах. Технологическая схема его большая удельная поверхность
АДУ-проуесса для получения двуокиси урана (пористость), спрессованные таблетки UO2
может быть рассмотрена на примере подокисляются в результате окислительного
технологической схемы, используемой на действия органического связующего. В
заводе фирмы «Керр-Мак Джи корпорейшн» г. следствие частичного окисления принята
Симарроне (шт. Оклахома, США). Мощность следующая брутто-формула диоксида урана –
завода – 250 т/год порошков и таблеток UO2,25. Спекание таблеток в
UO2. Технологическая схема завода показана восстановительной водородной атмосфере при
на рисунке. 12. Составитель: Крайденко температуре 1700 оС. При спекании
Р.И. происходит значительная усадка таблеток,
13Аппаратурная (АДУ) схема процесса т.е. уменьшение их размеров. Спекание
получения таблетированной UO2 1 — камера проводят в туннельных течах с
для испарения UF6; 2 — реактор для перемещающемся подом, на котором
осаждения полиураната аммония; 3 — помещаются молибденовые контейнеры
центрифуга; 4 — сушилка; 5 — вращающая­ся (лодочки) с таблетками диоксида урана.
двухсекционная печь для восстановления; 6 Спекание очень сложный процесс, при
— контейнер с порошком UO2; 7 — колонна котором вещество через жидкую фазу
для получения раствора аммиака; 8 — диффундирует от одной частицы порошка к
ем­кость для фильтрата; 9 — центрифуга для другой. В результате т.н. поверхностной
фильтрата; 10 — контрольные фильтры; 11— диффузии частицы соединяются в монолитный
ионообменные колонны; 12 — скруббер для слиток. 38. Составитель: Крайденко Р.И.
улавливания газов прокалочных печей; 13 — 39Мокрая шлифовка спечённых таблеток и
узел измельчения порошка; 14 — аппарат для контроль качества. Контроль качества
усреднения партии порошка; 15 — склад проводится методом рентгеновского
хранения для порошка UO2; 16 — узел просвечивания для обнаружения скрытых пор
затаривания; 17 — весы; 18 — транспорт. и трещин. В производстве топливных
13. Составитель: Крайденко Р.И. таблеток количество брака может достигать
14Гексафторид урана поставляется на 20 %. Брак является результатом трудности
завод в баллонах, содержащих 2,5 тонн UF6. контроля процесса прессования и спекания,
Нагреванием до 366 К UF6 испаряется из а также частичного окисления и
баллона и подается в реактор, где в молекулярного расширения неспечённых
результате смешения UF6 с водой и аммиаком таблеток. Бракованные таблетки подлежат
образуется осадок полиураната аммония. измельчению, растворению в азотной кислоте
Реактор имеет систему охлаждения для и возврату уранилнитрата в АДУ-процесс.
отвода тепла, выделяющегося в процессе 39. Составитель: Крайденко Р.И.
реакции. Пульпа полиураната аммония 4040. Составитель: Крайденко Р.И.
подается на центрифугу. Фугат пропускают 4141. Составитель: Крайденко Р.И.
через вторую высокоскоростную центрифугу, 42Основные виды нарушения герметичности
затем через контрольный фильтр и оболочек ТВЭЛов В процессе эксплуатации
ионообменную колонну для глубокого возможно нарушение герметичности оболочек
извлечения урана из фугатов. Очищенный от отдельных ТВЭЛов. Различают два вида
урана раствор поступает в систему такого нарушения: образование микротрещин,
переработки сточных вод. Осадок с через которые газообразные продукты
центрифуги поступает в сушилку шнекового деления выходят из ТВЭЛа в теплоноситель;
типа. Высушенный кек подают в прокалочную возникновение дефектов, при которых
двухсекционную печь барабанного типа. В возможен прямой контакт топлива с
первой секции, куда подается водяной пар, теплоносителем. При авариях с потерей
происходит обесфторивание и прокалка до теплоносителя вследствие возникновения
U3O8, во второй секции октаоксид триурана кризиса теплообмена и (или) режима
восстанавливается диссоциированным ухудшенного охлаждения происходит
аммиаком до UO2. Отходящие газы, нарушение целостности оболочек твэлов.
содержащие HF, NH4F и твердые частицы, Основными видами повреждения оболочек в
механически увлеченные газовой фазой, этих условиях являются: деформация
проходят через скруббер, орошаемый оболочек под действием перепада давлений
деионизованной водой, и сбрасываются в ТВЭЛ-контур; деформация в результате
атмосферу. Вся аппаратура – центрифуги, термомеханического взаимодействия
сушилка, печь прокалки и др. – имеет топливо-оболочка; окисление циркониевого
безопасную геометрию (диаметр не превышает сплава; высокотемпературные взаимодействия
254 мм). Полученный в результате конструкционных материалов. 42.
переработки порошок UO2 измельчается в Составитель: Крайденко Р.И.
мельнице до размера частиц порядка 43Влияние кислорода, йода, газовых
нескольких микрометров, усредняется в продуктов деления на конструкционные
смесителе специальной конструкции и материалы оболочек Химия топлива и влияние
поступает на операцию таблетирования. 14. кислорода. UО2 не является истинным
Составитель: Крайденко Р.И. химическим соединением, а представляет
15Общие принципы АУК процесса До смесь различных оксидов урана со «средним»
промышленной реализации доведен отношением атомов кислорода к атомам
альтернативный так называемый АУК процесс. урана, равным 2. Общая формула UОх, где
Промышленный способ получения 1,9 < х < 2,1, в реальном топливе.
керамического UO2 из UF6 через По мере выгорания урана соотношение уран —
промежуточное соединение кислород в топливе может изменяться.
трикарбонатоуранилата аммония разработан Помимо этого, продукты деления имеют
фирмой НУКЕМ («Нуклеар кеми унд меньшее сходство с кислородом, чем с
металлурги», ФРГ). Именно этому ураном (или плутонием). Наличие возможного
соединению, широко известному в «избытка» кислорода в топливной решетке
технической литературе как важно в том смысле, что если нет
аммоний-уранилтрикарбонат, АУК процесс «химической» границы, то он свободно
обязан своим названием. Аппаратурная схема мигрирует через решетку и может вызвать
технологической АУК линии по производству коррозию в других локальных местах топлива
двуокиси урана на заводе в Вольфганге под или оболочки. Для UОх имеет место сильное
Ханау (Германия) показана на рисунке. 15. изменение кислородного потенциала вблизи
Составитель: Крайденко Р.И. стехиометрнческой композиции SC.
16Аппаратурная (АУК) схема получения Стехнометрическая композиция — точное
таблетированного топлива 1 — испарение отношение числа атомов металла (U) к числу
гексафторида урана; 2 — осаждение атомов кислорода, где общая форма
трикарбонатоуранилата аммония; 3 — фильтр; отношения в случае диоксида урана 2,00.
4 — печь кипящего слоя; 5 — вращающийся 43. Составитель: Крайденко Р.И.
смеситель; 6 — пресс; 7 — печь для 44Кислородный потенциал не может быть
спекания; 8 — шлифование таблеток. 16. экстраполирован к х = 2,00 и ниже из-за
Составитель: Крайденко Р.И. резкого изменения свободной энергии при
17Гексафторид урана поставляют из США в приближении к SC. Небольшая добавка O2 в
баллонах диаметром 76,2 см (до середины случае U4О9 ускоряет появление зерен на
1966 г. поставляли в баллонах диаметром границе UО2. Более того, кислородный
30,5 см). В каждом баллоне содержится до потенциал топлива определяет, смогут ли
1,5 т урана. Баллон присоединяют к элементы продуктов деления в топливе
аппарату, в котором ведут одновременно окислить металлическую оболочку.
гидролиз UF6 и осаждение его в виде Физико-химические свойства оксидов
трикарбонатоуранилата аммония. Баллон продуктов деления, которые могут быть
нагревают паром по заданной программе. определены из приведенных данных,
Испаряющийся UF6 поступает в аппарат для необходимо учитывать как при нормальной
гидролиза через специальное устройство эксплуатации, так и при потенциально
форсуночного типа (см. рис.11). В этот же возможных аварийных ситуациях. Связывание
аппарат подают газообразный аммиак и «избытка» кислорода в решетке UО2 за счет
углекислый газ. Трикарбонатоуранилат образования стабильных оксидов продуктов
аммония образуется по реакции: UF6 + 5H2O деления способствует снижению коррозии
+ 10NH3 + 3CO2 = (NH4)4UO2(CO3)3 + 6NH4F. покрытия ТВЭЛов. Таким образом,
Очень важно поддерживать рН раствора в оказывается возможным использовать тонкие
сравнительно узком диапазоне (7,8–8,6). покрытия. Это позволяет уменьшить размер
Хотя качество осадка мало зависит от рН активной зоны реактора и улучшает
раствора, этот рН следует выдерживать во «экономию» нейтронов. Но PuО2 не является
избежание вспенивания суспензии при смесью оксидов. По мере того как плутоний
повышении температуры. Поддержание рН в выгорает, кислород, который очень
заданном интервале – достаточно простая реакдионноспособен, никуда не уходит, что
задача вследствие буферности системы исключает «атаку» на оболочку. По этой
«карбонат аммония – фторид аммония». причине, когда плутоний используется в
Обычно на практике условную концентрацию качестве реакторного топлива, он
урана в пульпе поддерживают на уровне смешивается с оксидом урана. Такое
200—250 г/л. Концентрация растворенного смешение ослабляет влияние кислорода на
урана не превышает 200 мг/л; температуру в производство плутониевого топлива и
реакторе поддерживают в пределах 313—338 работоспособность топливной таблетки. В
К. В зависимости от аппаратурного течение работы увеличивается количество
оформления процесс может быть осуществлен кислорода в смешанном оксидном
как в периодическом, так и в непрерывном уран-плутониевом топливе. 44. Составитель:
режиме. 17. Составитель: Крайденко Р.И. Крайденко Р.И.
18Подготовка трубчатых оболочек ТВЭЛов 45Если начальное отношение кислород —
Оболочки твэлов находятся в сложных металл не приближалось к
условиях эксплуатации. Они подвергаются гипосте-хнометрическому отношению х=
тепловому, химическому и механическому 1,93-1,97, тогда из-за наличия избыточного
воздействию. Основные требования, кислорода возникали проблемы, связанные с
предъявляемые к оболочке: высокая оболочкой. Уменьшение стехиометрического
теплопроводность; коррозионная и отношения достигалось варьированием
эрозионная стойкость в теплоносителе и в плутониевой концентрации в топливе, и
контакте с ядерным топливом; стабильность контролировались условия в процессе
формы и размеров во время эксплуатации; производства топлива по уменьшению
минимальный паразитный захват нейтронов; концентрации кислорода. Низкий уровень
технологичность; по возможности низкая кислорода является необходимым также для
стоимость. По геометрической форме уменьшения миграции топлива, поскольку
оболочки ТВЭЛ могут быть классифицированы плутоний имеет тенденцию мигрировать в
на: а) трубы с прямыми ребрами; б) гладкие высокотемпературные области.
трубы; в) трубы со спиральными ребрами; г) Перераспределение плутония не является
сферы; д) пластины. Наибольшее проблемой, когда уровень кислорода
распространение, в энергетических поддерживается низким. В иных случаях
аппаратах, получили оболочки трубчатого горячие точки в топливе могут развиваться
типа изготавливаемые из сплавов циркония и за счет миграции плутония к центру
нержавеющей стали. 18. Составитель: топливного стержня. 45. Составитель:
Крайденко Р.И. Крайденко Р.И.
19Во всех энергетических реакторах 46Химический состав топлива и влияние на
топливо заключено в оболочку в виде него продуктов деления. Большинство
металлической трубки. Термин «оболочка» в осколков деления, двигающихся вначале с
данном случае не означает наложение одного большой скоростью, задерживаются топливной
металла на другой, а просто указывает на матрицей и размещаются в виде флюоритовой
внешнее покрытие топлива. Оболочка структуры UО2. UО2 кристаллизуется в форме
используется для предотвращения коррозии куба или октаэдра. Так как восемь ионов
таблетки и служит барьером при выделении кислорода требовались для надежной защиты
радиоактивных продуктов деления. урана от других ионов металла, флюоритовая
Большинство промышленных реакторов структура допускала, что каждый ион U
использует в качестве материала оболочки окружен ионами кислорода, а каждый ион
Zr. Некоторые LWR используют нержавеющую кислорода — четырьмя нонами урана.
сталь. В газоохлаждаемых реакторах в Продукты деления не фиксируются и могут
Великобритании и Северной Ирландии в мигрировать через решетку. При
реакторах LMFBR также используют столкновении со свободной поверхностью они
нержавеющую сталь. 19. Составитель: могут выйти из топливной матрицы. 46.
Крайденко Р.И. Составитель: Крайденко Р.И.
20Материал оболочки должен иметь 4747. Составитель: Крайденко Р.И.
следующие характеристики. 1. Механическую 48Воздействие иода на материалы
и химическую совместимость с топливом н оболочки. При взаимодействии иода с
теплоносителем реактора. При использовании цирконием образуется ZrI4,
топлива UО2 и водного теплоносителя взаимодействующий с основными компонентами
необходимо принять меры по предотвращению нержавеющей стали FeI2, CrI3, NiI2.
коррозии оболочки и поддерживать Процессу взаимодействия иода после его
изменяющуюся во время работы структуру диффузии через зазор между топливом и
UО2. 2. Способность противостоять высоким оболочкой способствует то обстоятельство,
тепловым нагрузкам без плавления и потери что оболочка имеет более низкую
механической прочности. Электрическая температуру из-за охлаждения
мощность ядерного реактора прямо теплоносителем. Оболочка коррозирует и
пропорциональна температуре, достигаемой даже выходит из строя. Коррозия может быть
топливом; неспособность оболочки особенно сильной на границе зерен. При
справиться с высокими тепловыми нагрузками наличии также механического напряжения
может привести к снижению эффективности оболочка может быстро выйти из строя. При
установки. 3. Способность воспринимать наличии в подобных условиях, например,
радиационные повреждения. Это позволяет соединения FeI2, которое может поступать
увеличить использование топлива и обратно в топливо, выделяющийся bз него
увеличить (по времени) рабочий цикл. Для свободный иод снова может
улучшения экономии нейтронов в качестве взаимодействовать с оболочкой. Таким
материала покрытия в LWR используется образом, довольно малое количество нода
сплав циркония. Цирконий имеет низкое может принести значительный ущерб
сечение захвата нейтронов. Практически оболочке. Этот эффект частично ослабляется
наблюдается кристаллическая структура, за счет присутствующего в топливе Cs,
которая имеет гексагональную количество которого в 10 раз превышает
кристаллическую решетку. Несмотря на эту количество иода, связывающего I в форме
гексагональную форму (анизотропическую), CsI. 48. Составитель: Крайденко Р.И.
цирконий может быть изготовлен в гибкой 49Разбухание за счет газообразных
форме; механические свойства его схожи со продуктов деления. Продукты деления —
свойствами углеродистой стали. 20. инертные газы ксенон и криптон — почти
Составитель: Крайденко Р.И. нерастворимы в топливной матрице. В
2121. Составитель: Крайденко Р.И. результате эти продукты деления
22Оболочка в виде гладкой тонкостенной накапливаются в зазоре между топливом и
бесшовной трубы Получение тонкостенных оболочкой или в виде маленьких газовых
бесшовных труб из сплавов циркония пузырьков в топливной матрице. В
являются наиболее специфичными. Процесс соответствии с новейшими представлениями
изготовления тонкостенных труб образование в топливной матрице пузырьков
характеризуется высокими техническими с низкой плотностью приводит к возрастанию
требованиями к качеству металла (по напряжения в оболочке. Результатом
химическому составу, содержанию примесей и разбухания топлива является снижение его
включений), к допускам на геометрические теплопроводности и возникновение контакта
размеры труб. Заготовками служат прутки, с оболочкой. Газовые пузырьки обычно
полученные прессованием, а также образуют скопления вдоль движения
просверленные стержни. Для защиты от продуктов деления. Эти скопления в виде
окисления при волочении стержень помещают пузырьков диаметром 20 А мигрируют через
в герметичную металлическую оболочку топливную матрицу, образуя дислокации в ее
(материал – медь или мягкая сталь) и решетке. Они находятся в местах
процесс ведут со смазкой на графитовой первоначального выделения до образования
основе. Получающаяся защитная оболочка критического размера, затем дислокации
препятствует одновременно соприкосновению перемещаются к границе зерен. Поведение
циркония с инструментом, и таким образом инертных газов определяется рядом
не допускается истирание инструмента и факторов. К ним относятся температура и
растрескивание поверхности трубы. температурный градиент, деформация
Трубчатые оболочки ТВЭЛов из циркониевых топливной матрицы и скорость деления. В
сплавов можно получать прессованием при современном топливе разбухание составляет
температурах 650-10000С и скоростью примерно 1 % при выгорании 10 МВт·сут/т.
Пуассона до 500 мм/сек. Однако для Газовый режим контролируется регулярным
большего уменьшения толщины стенок изменением свойств топлива, включая
трубчатых оболочек ТВЭЛов за один проход с микроструктуру топлива, размер частиц и
целью повышения производительности изменения плотности. 49. Составитель:
рекомендуется применять холодную прокатку. Крайденко Р.И.
В отличие от волочения при этом способе не 50Образование соединений элементов,
возникает напряжения растяжения, важных с точки зрения повышенного
снижающего деформируемость материала. радиологического риска в событиях,
Правильный выбор режимов прокатки связанных с аварией. Оценка модели риска
позволяет за один проход уменьшить сечение предсказывает относительно большую
на 80%. 22. Составитель: Крайденко Р.И. концентрацию и радиационные последствия во
23Большое значение при изготовлении внешней среде цезия, иода и теллура,
трубчатых ТВЭЛ имеет контроль качества которые могут иметь место при крупной
оболочки твэлов малого диаметра (~10 мм). аварии реактора. Следовательно, их
Контроль внутренней поверхности оболочек поведение в топливной матрице представляет
твэлов малого диаметра осуществляется важный вопрос. Цезий как щелочной металл
методом реплик (отпечатков), получаемых с представляет устойчивый заряженный катион,
помощью поливинилхлоридной трубки, который соединяется с анионами I- и Те2- в
вставляемой внутрь оболочки с форме CsI и Cs2Te до тех пор, пока весь
гарантированным зазором. В открытый конец иод и теллур не прореагируют. (В топливе
трубки подают аргон под давлением, которое LWR количество Cs превосходит количество I
поддерживают в течение всего процесса и Те в 10 раз, это превышение равно
снятия реплики. Втулки из фотопласта примерно двум, если в качестве топлива
предотвращают деформацию трубки на концах. используется 100 %-ный PuO2) Эти элементы
Затем центральную часть трубки подогревают имеют тенденцию мигрировать от горячей
горелкой, постепенно повышая температуру внутренней стороны топливных таблеток к
до 145 0С. При разогреве трубки под холодным областям на поверхности.
действием внутреннего давления происходит Кристаллы CsI могут быть обнаружены на
вдавливание во все неровности внутренней поверхности оболочки. Остающийся цезий,
поверхности оболочки размягченного вероятно, существует в соединении урана
поливинилхлорида. После охлаждения Cs2UO4 или молибдена Сs5М0О4. Химия
давление снижают и поливинилхлоридную топливного стержня тщательно
трубку извлекают. Поливинилхлорид контролировалась инженерными расчетами по
восстанавливает после извлечения топливу, топливным матрицам и их
полученную реплику, которую рассматривают композициям для того, чтобы достичь
на оптическом или электронном микроскопе. наилучших характеристик. Если невозможно
Этот метод позволяет получить отпечатки изменить характер имеющегося облучения,
для оболочек с внутренним диаметром от 1,5 то, чтобы продлить жизнь топлива, надо
мм. 1 – трубка из поливинилхлорида; 2- тщательно его изготовить. 50. Составитель:
контролируемая оболочка; 3 - втулки из Крайденко Р.И.
фторопласта; 4 – подача аргона под 51Эволюция технологии развития топлива
давлением. 23. Составитель: Крайденко Р.И. характеризовалась тремя факторами:
24Тонкостенные трубы для оболочек ТВЭЛ возможностью извлечения плутония для
применяемых в отечественных энергетических получения топлива для
реакторах изготавливают по следующей реактора-размножителя, желанием достичь
схеме: заготовка под прессование; нагрев и высокого уровня выгорания топлива, которое
горячее прессование; подготовка гиль под должно снижать расход топлива, и желанием
холодную прокатку (удаление окалины, изготовить топливо, которое позволит
обрезка концов, разрезка «в размер»); маневрировать мощностью атомной станции.
холодная прокатка на трубных станках; При проектировании нового топлива особое
отделочные операции: травление с внимание уделяется разработке таблеток,
доведением до заданного размера по которые уменьшают продукты гязовыделения в
диаметру, промежуточный и окончательный процессе эксплуатации. Два главных пути в
отжиг. Отправление и приемка ОТК с достижении этого определяются низкими
контрольными обмерами диаметров, толщины температурами топлива (высокая температура
стенок, кривизны; перископический контроль способствуе т делению продуктов диффузии)
внутренней поверхности и поверхностных и увеличением размера зерен (которое ведет
дефектов. 24. Составитель: Крайденко Р.И. к увеличению продуктов деления). 51.
25Снаряжение ТВЭЛ топливом Возможны два Составитель: Крайденко Р.И.
вида конструкций ТВЭЛов с диоксидом урана: 52Кольцевые топливные таблетки.
1. контейнерный, в котором топливный Центральная часть топлива полая. Так как в
сердечник в виде столба из таблеток или центральном отверстии энерговыделение
стерженьков спрессованной и спеченной отсутствует, температуры, достигшие пика в
двуокиси урана помещают с некоторым таблетке, значительно уменьшаются.
зазором в трубу из материала оболочки; 2. Центральное отверстие может также
монолитный, в котором в трубку засыпают способствовать уменьшению деформации в
порошок высокоплотной предварительно топливе. Ранее проведенные эксперименты
спеченной и затем размолотой двуокиси показывают, что нет дополнительного
урана с последующим уплотнением различными растрескивания топлива или уменьшения
методами. Практическое применение в центрального отверстия с осколками.
основном получили ТВЭЛы контейнерного ВНЕДРЕНО. Качественно обогащенные
типа. Особенностями стержневых ТВЭЛ таблетки. Концепция основана на уменьшении
контейнерного типа являются: радиальный концентрации 235U поперек радиуса
зазор между топливом и оболочкой; топливной таблетки. Некоторые разработки
свободный объем для сбора газообразных употребляют две зоны обогащения:
продуктов деления; оболочка, устойчивая по действительно высокое обогащение высшей
отношению к наружному давлению зоны и меньшее обогащение внутренней зоны.
теплоносителя. 25. Составитель: Крайденко Большая часть мощности при таком
Р.И. расположении будет выделяться во внешней
26ТВЭЛ реактора ВВЭР-1000 топливный части таблетки, а центральная (пиковая)
сердечник; фиксатор топлива; трубчатая температура будет значительно ниже. Это
оболочка; нижняя концевая заглушка; должно уменьшать механическую деформацию и
верхняя концевая заглушка; нижний обеспечивать удержание продуктов деления,
сварочный шов; верхний сварочный шов. 26. особенно если это сопровождалось большим
Составитель: Крайденко Р.И. размером зерен (которые могут быть
27Технология сборки ТВЭЛ с изготовлены с помощью смешения зерен с
гарантированным зазором Соединение Nb2O5). 52. Составитель: Крайденко Р.И.
сердечника с оболочкой должно предохранять 53В основе презентации лежат труды
ядерное топливо от коррозии при авторов: Андреев Г.Г.; Бекман И.Н.; Галкин
соприкосновении его с охлаждающей средой, Н.П.; Дьяченко А.Н.; Калин Б.А.;
задерживать продукты деления, Gorod.tomsk.ru Кошелев Ф.П.; Ран Ф.; Синев
препятствовать короблению сердечников во Н.М.; Тураев Н.С.; internet. 53.
время эксплуатации (под облучением) и Составитель: Крайденко Р.И.
обеспечить относительно высокую
Методы отопления печи шагающими балками.pptx
http://900igr.net/kartinka/fizika/metody-otoplenija-pechi-shagajuschimi-balkami-206177.html
cсылка на страницу

Методы отопления печи шагающими балками

другие презентации на тему «Методы отопления печи шагающими балками»

«Ядерная энергия» - Потребление энергии в мире. Ссылки. 1-ое и 2-ое расщепление. Мехико. Радиоактивные фрагменты. Эрнест Резерфорд. Новосибирск. Альфа частицы. Ежегодная доза мрен/год. Троица-первое в мире испытание технологии ядерного оружия. Первые Атомные вооружения. Стальной корпус. Реактор 3 (в центре справа). Reference: IAEA.

«Ядерный реактор» - Типы ядерных реакторов. Принцип действия атомного реактора. Распад сопровождается выделением энергии в виде гамма излучения и тепла. После чего пар под давлением поступает на лопатки турбин. ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор). ВВЭР использует воду под давлением в 120 атмосфер. В экспериментальных целях использовался берилий и предполагался углеводород.

«Ядерное топливо» - Добыча и аффинаж U3O8. Переработка топлива. Товарный плутоний. Обогащение урана. Внешнее хранение. Захоронение отработавших ТВС и высокоактивных отходов. Аэс. Ядерное топливо и сырьё воспроизводства. Национальные ядерные топливные циклы. Выдержка отработавших ТВС. Ядерный топливный цикл. Дефект массы.

«Ядерный взрыв» - Воздушные взрывы подразделяются на низкие и высокие. Иногда в зависимости от типа заряда употребляют более узкие понятия, например термоядерное оружие, нейтронное оружие, водородное и т. д.. Заражение местности по следу облака существенного влияния на действия личного состава не оказывает. Для указанных реакций характерно чрезвычайно большое выделение энергии на единицу массы прореагированного вещества - в 20-80 млн. раз больше, чем при взрыве тротила.

«Ядерное оружие» - Необходима эвакуация. Ударная волна ядерного взрыва. Поражающие факторы. Зона умеренного заражения. Опасность заражения сохраняется до трех суток после образования радиоактивного следа. Радиоактивное заражение местности. Оружие массового поражения. Продолжительность действия – несколько десятков миллисекунд.

«Ядерные реакции» - Уран встречается в природе в виде двух изотопов: (99,3 %) и (0,7 %). Термоядерные реакции. Для каждого изотопа приведен период полураспада. Радиоактивные излучения губительным образом действуют на живые клетки. Презентация по физике: «Ядерные реакции и реагенты. Предельно допустимая за год доза для человека равна 0,05 Гр.

Внутренняя энергия

30 презентаций о внутренней энергии
Урок

Физика

134 темы
Картинки
900igr.net > Презентации по физике > Внутренняя энергия > Методы отопления печи шагающими балками