Микроскопические капли воды помогут охлаждать атомные реакторы

Микроскопические капли воды помогут охлаждать атомные реакторы

Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) разработали технологию, которая увеличивает эффективность систем охлаждения атомных реакторов. Она делает энергогенерацию производительнее и безопаснее, подходит для атомных станций жарких и засушливых стран Ближнего Востока и Северной Африки. Авторы изобретения — аспирант кафедры атомных электростанций и возобновляемых источников энергии УрФУ Акрам Хамзах Абед (Ирак), заведующий кафедрой Сергей Щеклеин и профессор кафедры Валерий Пахалуев.

Интенсивность теплоотдачи ученые проверили на экспериментальной установке. Фото: кафедра атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ
Интенсивность теплоотдачи ученые проверили на экспериментальной установке. Фото: кафедра атомных станций и возобновляемых источников энергии УрФУ

Суть разработки — в потоке охлаждающего воздуха, который поступает к теплообменнику (отводит тепло от реактора), посредством мелкодисперсного ультразвукового распыления подают водный аэрозоль (размер капель 2–10 микрон).

При соприкосновении с теплообменником аэрозоль поглощает тепло нагретой поверхности, испаряется и вместе с воздухом выходит в атмосферу. Другая часть пара разрушает тепловой пограничный слой воздушного потока в непосредственной близости от трубок теплообменника и снижает сопротивление теплопередаче. Испарение одного килограмма воды приводит к поглощению и отведению 2,5 тыс. кДж тепловой энергии. Такой результат невозможен при использовании традиционных технологий.

«Для отведения тепла на АЭС в обычных условиях предназначены такие стандартные системы, как, например, градирни и теплообменники СПОТ. Их используют и в штатном режиме, при работе на номинальной мощности, и при плановой остановке реактора, и в аварийных ситуациях. Однако в климате африканских и ближневосточных стран такие системы малопродуктивны. Мы предлагаем систему, которая обеспечивает высокую производительность и надежность атомных электростанций в любой температурной обстановке», — поясняет Сергей Щеклеин.

Ученые опробовали технологию на экспериментальной установке. Подавали воздух с разной концентрацией воздушно-водяного «тумана» из аэрозоля, с разной скоростью и температурой. Установили, что по мере увеличения массы и скорости воздушно-водяного потока снижается температура поверхности теплообменника и, значит, возрастает интенсивность теплоотдачи.

«В эксперименте и с помощью составленной нами формулы мы рассчитали параметры влажности и скорости воздушно-водяного потока, которые обеспечивают наибольшую эффективность теплоотдачи. Для нормативного теплоотведения достаточно количества влаги, равного 0,05–0,1% от общего объема охлаждающей среды, и сравнительно небольшой скорости — 15–20 м/сек. То есть расход воды и, следовательно, необходимые запасы ее на АЭС незначительны. При этом системы отвода тепла могут стать компактнее и легче. При подаче максимального количества жидкости температура поверхности теплообменника падает наполовину, а теплоотдача и, соответственно, интенсивность отведения тепла увеличиваются втрое», — описывает Сергей Щеклеин.

«До нас никто подобного результата не получал, увлажнение воздушных потоков приводило к повышению показателей лишь на 30–40%. Секрет — в размерах капель: крупные капли размером от 1 мм не испаряются целиком, а капли размером в несколько микрон испаряются мгновенно», — объясняет Акрам Хамзах Абед.

Ученые разработали вариант и для аварийных ситуаций. При отсутствии электроэнергии воздух будет циркулировать в системе благодаря разности температур и особой конструкции тягового участка.

По словам руководителя проекта Сергея Щеклеина, Египет, Турция, Сирия, Ирак, Иран и другие страны этого региона выражают готовность развивать атомную энергетику в сотрудничестве со специалистами российской госкорпорации «Росатом».

«С учетом уникальности и высокой эффективности созданной технологии научный коллектив во главе с Сергеем Щеклеиным получил патент на изобретение системы аварийного расхолаживания реактора АЭС. Специалисты атомной промышленности проявляют к работе повышенный интерес. Мы рассчитываем, что технология найдет широкое применение как в России, так и в странах-партнерах корпорации “Росатом”», — комментирует заместитель директора Центра по работе с предприятиями УрФУ Александр Черепанов.

Самые свежие новости медицины на нашей странице в Вконтакте

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>