Дезинтеграции материалов

В процессе эксплуатации принимаются специальные меры по снижению уровня радиоактивного загрязнения оборудования путем дезактивации оборудования, трубопроводов, помещений водными растворами кислот, щелочей органических растворителей. Жидкие радио-

Оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ) нашла широкое применение при ингибировании осаждения карбоната кальция в оборотных системах охлаждения, для дезактивации оборудования АЭС, для предотвращения отложений солей в подземном нефтепромысловом оборудовании, в качестве ингибитора коррозии и накипеобразо-вания в системах оборотного водоснабжения нефтеперерабатывающих заводов.

Нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ) используют при ингибировании осаждения карбоната кальция в оборотных системах охлаждения, при ингибировании отложений сульфата кальция на теплопередающих поверхностях реакторов, для дезактивации оборудования АЭС, в качестве ингибитора коррозии и накипеобразова-ния в системах оборотного водоснабжения нефтеперерабатывающих заводов, как замедлитель схватывания бетонных изделий.

Так как на АЭС применяются различные растворы (кислоты, щелочи, их различные композиции, комплексоны и т. п.) в процессе подготовки воды, очистки и дезактивации оборудования и др., в химических цехах электростанции действуют вспомогательные линии, оснащенные арматурой. При выборе материала для такой арматуры необходимо учитывать химическую активность транспортируемой среды, ее химический состав, концентрацию и температуру. Различные сочетания этих параметров и скорости среды дают различные результаты

Реактор Янки с мягким регулированием. На реакторе Ян'ки не проводятся систематические измерения роста уровней излучения со временем. Имеются лишь некоторые данные дозиметрических измерений внутри вертикального пари-генератора примерно через 5 лет работы установки [32]. Мощность дозы на входных секциях парогенератора по-прежнему выше, чем на выходных, примерно на 50%. Были обнаружены отложения шлама на входе в вертикальные U-образные трубки, но отложения отсутствовали на их выходе, что отчасти объясняет наблюдаемое распределение мощности дозы. При мощности дозы во входной и выходной камерах парогенератора до 10 р/ч оказалось возможным отыскать и заглушить текущие трубки без дезактивации оборудования.

Во многих технологических процессах в качестве рабочих сред используются кислоты или различного рода кислые среды. Общеизвестно широкое применение соляной и серной кислот для травления металлов и сплавов с целью удаления технологической окалины и ржавчины. Кислоты используются для снятия накипи и минеральных отложений в теплообменниках, опреснителях морской воды, системах охлаждения дизелей и двигателей внутреннего сгорания, для дезактивации оборудования атомных электростанций, в качестве электролитов в топливных элементах, компонентов ракетных топлив и т.д. Срлянокислотные обработки нефтяных и газовых скважин применяют для дополнительного притока нефти и газа. Ряд отраслей промышленности имеет дело с кислыми средами. Так, в химической промышленности большинство синтезов протекает в кислых средах или с образованием кислых продуктов, не говоря уже о получении самих кислот. В нефтяной и газовой промышленности приходится иметь дело с кислыми природными водами, а в нефтеперерабатывающей — с кислотами, появляющимися в процессе переработки нефти.

Они образуются также в камерах концентрирования растворов продуктов деления и в результате дезактивации оборудования [их удельная активность обычно —100 мКи/л [3,7-1015 расп./(сХ Хл)].

Они образуются также в камерах концентрирования растворов продуктов деления и в результате дезактивации оборудования [их удельная активность обычно —100 мКи/л [3,7-1015 расп./(сХ Хл)].

ответствующее наименование — спецводоочистка (СВО) (табл. 7.30). При проектировании и эксплуатации СВО, концентрирующих различные радионуклиды, предусматривается наличие биологической защиты, выполнение требований к минимизации объема высокоактивных сбросов собственных нужд и остаточной концентрации примесей, возможность проведения периодической дезактивации оборудования и радиоактивных газовых сдувок. Очистку радиоактивных вод с солесодержани-

ответствующее наименование — спецводоочистка (СВО) (табл. 7.30). При проектировании и эксплуатации СВО, концентрирующих различные радионуклиды, предусматривается наличие биологической защиты, выполнение требований к минимизации объема высокоактивных сбросов собственных нужд и остаточной концентрации примесей, возможность проведения периодической дезактивации оборудования и радиоактивных газовых сдувок. Очистку радиоактивных вод с солесодержани-

Кислоты находят широкое применение в самых разнообразных технологических процессах в различных отраслях промышленности: при травлении металлов с целью удаления технологической окалины в металлургической и машиностроительной отраслях промышленности; в энергетике и теплотехнике с целью удаления накипи и других отложений на теплообменной аппаратуре; в атомной промышленности с целью дезактивации оборудования; в нефтяной и газовой промышленности при обработке пластов с целью увеличения отдачи нефти и газа; в ракетной технике в качестве одного из компонентов ракетного топлива; в различных технологических процессах химической и нефтехимической промышленности и т. д. В ряде технологических процессов, например при крекинге нефти, кислоты появляются в результате гидролиза солей и оказывают разрушающее действие на аппаратуру.

На особые возможности электрофизики, где еще не были затронуты глубокой научной проработкой процессы, связанные с проявлением сильных электрических полей и их взаимодействием с веществом, с электроразрядными процессами в различных средах, включая взаимодействие плазменного канала с твердым телом, указывал академик В.И.Попков. Различные виды электротехнологии внедряются в самые различные отрасли промышленности, что приводит к повышению производительности труда, снижению себестоимости затрат, повышению общей культуры производства. Многим критериям эффективного способа разрушения горных пород и руд отвечает электроимпульсный способ, использующий для разрушения твердых диэлектрических и полупроводящих материалов энергию импульсного электрического разряда при их непосредственном электрическом пробое. Идея способа была высказана еще в конце 1940-х годов профессором АА.Воробьевым. Он предложил производить разрушение горных пород и руд за счет их электрического пробоя с использованием импульсного высокого напряжения от емкостного накопителя энергии III. Исследования И.И.Каляцкого (1953 г., диссертация, г.Томск, Томский политехнический институт) реально подтвердили возможность отбойки углей электрическим пробоем с использованием генераторов импульсного напряжения типа Аркадьева-Маркса. Принципиально важные положения физического принципа способа в усовершенствованном варианте, названным электроимпульсным способом /2/, были обоснованы проф. ГА.Воробьевым (1963 г., диссертация, г.Томск, Томский политехнический институт) и впервые экспериментально подтверждены А.Т.Чепиковым (1962 г., диссертация, г. Томск, Томский политехнический институт). Положенный в основу способа эффект внедрения разряда в твердое тело на импульсном высоком напряжении, обоснованный и экспериментально подтвержденный АА.Воробьевым, ГА.Воробьевым и А.Т.Чепиковым, в 1999 г. зарегистрирован как научное открытие "Закономерность пробоя твердого диэлектрика на границе раздела с жидким диэлектриком при действии импульсов напряжения" с приоритетом от 14 декабря 1961 г. Электроимпульсный способ может быть реализуем в непрерывном технологическом процессе разрушения массива горной породы или потока кусков руды. На его основе разработаны эффективные технологии для бурения скважин, проходки щелей в массиве, резания крупных блоков и обработки поверхностного слоя массива или отдельного блока, для дезинтеграции материалов и других

В детальной разработке физических основ способа и его технологических приложений участвовали многочисленные коллективы исследователей Томского и Карагандинского политехнических институтов, института "Механобр", Кольского научного центра РАН. Если вопросы физики пробоя и электрической прочности твердых, жидких и газообразных диэлектриков достаточно хорошо освещены в литературе /3-6/, то по технологическим аспектам проблемы имеются лишь отдельные публикации /7-10/. В настоящей работе мы продолжили систематизацию материалов по электроимпульсной технологии, начатую ранее /11-12/. Основное внимание в книге уделяется физическим основам электроимпульсной дезинтеграции материалов с приведением результатов технологических испытаний на различных типах руд и опыта эксплуатации ряда созданных к настоящему времени экспериментальных и опытно-промышленных установок.

Электроимпульсная дезинтеграция материалов. Большие перспективы применения ЭИ-способа связаны с повсеместно распространенным процессом дезинтеграции материалов. Схематично принцип электроимпульсной дезинтеграции материалов (ЭЙД) представлен на рис. 1.1 в. Электрический пробой куска породы приводит к его разделению на отдельные фрагменты.

Вопросы электроимпульсной дезинтеграции материалов составляют предмет исследований настоящей книги и изложены в последующих главах.

при электроимпульсной дезинтеграции материалов

невозможно по причинам физического свойства. В этой связи целесообразными сферами применения электроимпульсной дезинтеграции материалов следует считать те случаи, когда могут быть использованы технологические преимущества способа, а именно, высокая избирательность, обеспечивающая возможность повышения извлечения полезных минералов; возможность регулирования в широких пределах гранулометрического состава продуктов измельчения; возможность получения продуктов, не загрязненных аппаратурным железом.

ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ МАТЕРИАЛОВ

В отличие от других способов дезинтеграции материалов и прежде всего механических в устройствах ЭИ-дезинтеграции не действует масштабный фактор. Производительность на один электрод (двухэлектродную систему), устанавливаемая в результате оптимизационных исследований, ограничена определенным пределом, уровень которого зависит от выбранного уровня рабочего напряжения, гарантирующего эксплуатационную надежность работы и безопасность

Опыт работы на электроимпульсных установках дезинтеграции материалов в технической воде электродными конструкциями типа стержень-плоскость показал, что при длине оголенной части электрода 50 мм полиэтиленовая изоляция цилиндрической конфигурации может выдержать воздействие до 107 импульсов. Для повышения ресурса работы изоляции предложены различные технические решения. Заметный положительный эффект с повышением ресурса работы изоляции до (1-5)-108 имп. дает применение способов демпфирования электрода.

В ходе многолетних исследований электроимпульсного способа дезинтеграции материалов в НИИВН, КНЦ РАН, институте "Механобр" и в ряде других учреждений были созданы исследовательские стенды и технологические установки для опытно-промышленных испытаний и работы в производственных условиях. Ниже представлены главные результаты опыта работы основных типов созданных установок.

6.1. Стенд для исследований электроимпульсной дезинтеграции материалов в порционных рабочих одноэлектродных камерах