Помощь студентам в учебе
Спекание таблеток диоксида урана в высокотемпературных печах
|
Реферат 8
Определения 9
Обозначения и сокращения 10
Введение 11
1. Приготовление пресспорошка 13
1.1. Смешивание компонентов 13
2. Спекание топливных таблеток 16
2.1. Математическая модель спекания топливных таблеток 16
2.2. Оптимизация режимов спекания 28
3. Полная компьютерная модель процесса тепломассообмена топливной таблетки при
произвольном расположении в лодочке при спекании в высокотемпературных печах 32
3.1. Физическая формулировка задачи 33
3.2. Основные уравнения, используемые при описании тепломассообмена топливной таблетки
в процессе спекания 35
3.3. Теплофизические свойства диоксида урана 38
3.4. Экспериментальные данные о процессе спекания 41
3.5. Теплофизические свойства водорода 43
4. Инженерная модель спекания применительно к многозонным печам 44
4.1. Описание математической модели укладки таблеток 45
4.2. Определение эффективных термодинамических характеристик укладки таблеток 47
4.3. Геометрическая модель укладки таблеток 48
4.4. Программная реализация инженерной модели 53
5. Верификация используемых в расчете моделей конечно-объемной модели спекания 56
5.1. Верификация инженерной модели спекания 56
5.2. Верификация конечно-объемной модели спекания 57
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 60
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 60
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 60
6.1.2 SWOT-анализ 60
6.2 Планирование научно-исследовательской работы 61
6.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 61
6.2.2 Определение трудоемкости выполнения НИР 62
6.2.3 Разработка графика проведения научного исследования 62
6.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 64
6.3.1 Расчет материальных затрат 65
6.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы 65
6.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)
6.3.5 Накладные расходы 67
6.3.6 Контрагентные расходы 68
6.3.7. Расчет затрат на специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ 68
6.3.8 Расчет затрат на научные и производственные командировки 68
6.3.9 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 69
7. Социальная ответственность 69
7.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов 69
7.2. Требования к ПЭВМ и организация работы 71
7.2.1. Организационные мероприятия 71
7.2.2. Технические мероприятия 72
7.2.3. Условия безопасной работы 74
7.3. Электробезопасность 76
7.4. Пожарная безопасность 77
Мероприятия по обеспечению электробезопасности электроустановок 79
Действие электрического тока на организм человека 79
Выводы 81
Заключение 82
Список использованных источников 83
Приложение А 86
Определения 9
Обозначения и сокращения 10
Введение 11
1. Приготовление пресспорошка 13
1.1. Смешивание компонентов 13
2. Спекание топливных таблеток 16
2.1. Математическая модель спекания топливных таблеток 16
2.2. Оптимизация режимов спекания 28
3. Полная компьютерная модель процесса тепломассообмена топливной таблетки при
произвольном расположении в лодочке при спекании в высокотемпературных печах 32
3.1. Физическая формулировка задачи 33
3.2. Основные уравнения, используемые при описании тепломассообмена топливной таблетки
в процессе спекания 35
3.3. Теплофизические свойства диоксида урана 38
3.4. Экспериментальные данные о процессе спекания 41
3.5. Теплофизические свойства водорода 43
4. Инженерная модель спекания применительно к многозонным печам 44
4.1. Описание математической модели укладки таблеток 45
4.2. Определение эффективных термодинамических характеристик укладки таблеток 47
4.3. Геометрическая модель укладки таблеток 48
4.4. Программная реализация инженерной модели 53
5. Верификация используемых в расчете моделей конечно-объемной модели спекания 56
5.1. Верификация инженерной модели спекания 56
5.2. Верификация конечно-объемной модели спекания 57
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 60
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных исследований с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 60
6.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 60
6.1.2 SWOT-анализ 60
6.2 Планирование научно-исследовательской работы 61
6.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 61
6.2.2 Определение трудоемкости выполнения НИР 62
6.2.3 Разработка графика проведения научного исследования 62
6.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 64
6.3.1 Расчет материальных затрат 65
6.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы 65
6.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)
6.3.5 Накладные расходы 67
6.3.6 Контрагентные расходы 68
6.3.7. Расчет затрат на специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ 68
6.3.8 Расчет затрат на научные и производственные командировки 68
6.3.9 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 69
7. Социальная ответственность 69
7.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов 69
7.2. Требования к ПЭВМ и организация работы 71
7.2.1. Организационные мероприятия 71
7.2.2. Технические мероприятия 72
7.2.3. Условия безопасной работы 74
7.3. Электробезопасность 76
7.4. Пожарная безопасность 77
Мероприятия по обеспечению электробезопасности электроустановок 79
Действие электрического тока на организм человека 79
Выводы 81
Заключение 82
Список использованных источников 83
Приложение А 86
Ядерная энергетика стала одной из основных составляющих общемировой энергетики. В различных странах отношение к ней определяется энергетическими ресурсами и экологической обстановкой. Поэтому в одних странах происходит расширение ядерной энергетики, в других -полное ее запрещение. Но общие тенденции развития энергетики показывают, что органическое топливо имеет ограниченные запасы и когда-то оно иссякнет. Огромные запасы солнечной энергии пока не удается использовать столь экономически эффективно, как тепловую и ядерную энергию. Следовательно, ядерной энергетике просто нет альтернативы. Пока не ясно, какой она будет: основанной на распаде тяжелых элементов или на синтезе легких. Это покажет будущее. В проектируемых энергетических реакторах в качестве основным топливом будет использоваться топливо из карбидов и нитритов урана, плутония и тория.
Спекание карбидов и нитридов можно осуществить при помощи металлов и оксидов. В первом случае уменьшается термическая устойчивость композиции, во втором - уменьшается теплопроводность керамики.
Однако еще долго будут использоваться ядерные реакторы на топливе из диоксида урана.
Диоксид урана - вещество, уникальное во многих отношениях, и поэтому знание его свойств и технологии необходимы специалистам, работающим в области атомной энергетики.
Во-первых, диоксид урана стоит в ряду многочисленных оксидов, изучение которых продолжается. Чем больше изучают оксиды, тем большее количество фаз обнаруживается.
Во-вторых, диоксид урана - нестехиометрическое соединение. Осознание этого факта приводит к тому, что нет необходимости получать вещество с определенной химической формулой, а надо получить вещество, отвечающее техническим требованиям и фазовому составу. Диоксид урана пирофорен, это обстоятельство определяет требование к технологии и к правилам обращения с веществом.
В-третьих, технология получения диоксида урана - это особенная специфическая наука, она похожа на прочие технологические процессы, но существенно отличается тем, что это может быть ядерно - опасный материал вследствие обогащения по изотопу урана-235.
В-четвертых, конечным продуктом технологии являются керамические материалы на основе диоксида урана. Спекание керамики может производиться только в атмосфере, чаще всего в водородной. Это обстоятельство тоже накладывает отпечаток на весь технологический цикл. Процесс формирования и спекания, которые происходят с участием твердой фазы, требуют знания технологии обращения с порошками.
И, наконец, скорость химических процессов и спекания, протекающих в твердом теле, предполагает знание основ гетерогенной кинетики.
Целью данной работы является освоение современных подходов к спеканию топливных таблеток из порошка диоксида урана керамического типа в высокотемпературных печах в атмосфере водорода. В работе приводиться описание процессов: подготовка пресспорошка, спекания. Разработка инженерной модели. А также финансовый менеджмент, ресурсоэффективность, ресурсосбережение и социальная ответственность.
Спекание карбидов и нитридов можно осуществить при помощи металлов и оксидов. В первом случае уменьшается термическая устойчивость композиции, во втором - уменьшается теплопроводность керамики.
Однако еще долго будут использоваться ядерные реакторы на топливе из диоксида урана.
Диоксид урана - вещество, уникальное во многих отношениях, и поэтому знание его свойств и технологии необходимы специалистам, работающим в области атомной энергетики.
Во-первых, диоксид урана стоит в ряду многочисленных оксидов, изучение которых продолжается. Чем больше изучают оксиды, тем большее количество фаз обнаруживается.
Во-вторых, диоксид урана - нестехиометрическое соединение. Осознание этого факта приводит к тому, что нет необходимости получать вещество с определенной химической формулой, а надо получить вещество, отвечающее техническим требованиям и фазовому составу. Диоксид урана пирофорен, это обстоятельство определяет требование к технологии и к правилам обращения с веществом.
В-третьих, технология получения диоксида урана - это особенная специфическая наука, она похожа на прочие технологические процессы, но существенно отличается тем, что это может быть ядерно - опасный материал вследствие обогащения по изотопу урана-235.
В-четвертых, конечным продуктом технологии являются керамические материалы на основе диоксида урана. Спекание керамики может производиться только в атмосфере, чаще всего в водородной. Это обстоятельство тоже накладывает отпечаток на весь технологический цикл. Процесс формирования и спекания, которые происходят с участием твердой фазы, требуют знания технологии обращения с порошками.
И, наконец, скорость химических процессов и спекания, протекающих в твердом теле, предполагает знание основ гетерогенной кинетики.
Целью данной работы является освоение современных подходов к спеканию топливных таблеток из порошка диоксида урана керамического типа в высокотемпературных печах в атмосфере водорода. В работе приводиться описание процессов: подготовка пресспорошка, спекания. Разработка инженерной модели. А также финансовый менеджмент, ресурсоэффективность, ресурсосбережение и социальная ответственность.
В результате выполнения работы определены временные зависимости свойств топливных таблеток при спекании (распределение температуры в таблетке, плотность и пористость, фазовые превращения в таблетке, рост зерен), а также зависимости параметров печи при спекании (расход и распределение скоростей водорода, температурное поле в разных зонах по зоне, лодочке с таблетками). Разработана и верифицирована инженерная модель процесса спекания топливных таблеток в промышленных печах с разным количеством и типом зон нагрева. Использование разработанной модели спекания позволяет провести экспресс-прогнозирование свойств спеченных таблеток и режимов спекания, что позволяет снизить временные и материальные затраты при изготовлении топливных таблеток.
На основе математической формулировки разработаны модели различной сложности, например, полная конечно-объемная модель, требующая значительных вычислительных ресурсов и позволяющая получать детальную информацию в произвольный момент времени. Также, приведено описание инженерной модели для описания процесса спекания топливных таблеток в промышленных печах с разным количеством и типом зон нагрева.
Описаны результаты, полученные при проведении расчетов методом конечных объемов с использованием полной математической модели. Проведено сравнение результатов для разных математических моделей. Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными показывает удовлетворительное согласование.
Полученная математическая модель позволяет предсказывать характеристики спекаемых таблеток с высокой степенью точности, что подтверждается сравнением результатов.
На основе математической формулировки разработаны модели различной сложности, например, полная конечно-объемная модель, требующая значительных вычислительных ресурсов и позволяющая получать детальную информацию в произвольный момент времени. Также, приведено описание инженерной модели для описания процесса спекания топливных таблеток в промышленных печах с разным количеством и типом зон нагрева.
Описаны результаты, полученные при проведении расчетов методом конечных объемов с использованием полной математической модели. Проведено сравнение результатов для разных математических моделей. Сравнение полученных результатов с экспериментальными данными показывает удовлетворительное согласование.
Полученная математическая модель позволяет предсказывать характеристики спекаемых таблеток с высокой степенью точности, что подтверждается сравнением результатов.