Анализ параметров работы установки для разделения изотопов водорода
Целью данной работы является определение и анализ основных параметров работы
установки для разделения изотопов водорода методом ректификации воды и
ХИО в системе вода-водород.
В результате исследования определены зависимости высоты эквивалентного теоретической ступени от удельного потока, диаметра и размера насадки в колонне, а также определены степень разделения, число равновесных ступеней и высота колонны, необходимая для получения заданной концентрации.
Реферат ………………………………………………………………………………………………. 9
Введение …………………………………………………………………………………………… 10
1. Литературный обзор ……………………………………………………………………… 12
1.1 Строение и физические свойства водорода…………………………………… 12
1.2 Взаимодействие водорода с простыми веществами………………………. 12
1.3 Взаимодействие водорода со сложными веществами……………………. 13
1.4 Получение водорода ……………………………………………………………………. 14
1.5 Строение и физические свойства воды …………………………………………. 16
1.6 Тяжелая вода и методы ее получения …………………………………………… 16
1.7 Ректификация воды ……………………………………………………………………… 22
1.8 Химический изотопный обмен в системе вода-водород ……………….. 26
2. Практическая часть ……………………………………………………………………….. 30
2.1 Описание подходов к расчету обменной колонны ………………………… 30
2.1.1 Ректификация воды …………………………………………………………………… 30
2.1.2 Химический изотопный обмен в системе вода-водород …………….. 33
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
……………………………………………………………………………………………………………………. 40
3.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………. 40
3.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………………….. 40
3.1.3 SWOT-матрица …………………………………………………………………………. 43
3. 2 Планирование научно-исследовательских работ………………………….. 46
3.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………….. 46
3.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………….. 47
3.2.3 Разработка графика проведения научного исследования ……………. 48
3.2.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) …………………… 49
3.2.5 Материальные затраты НТИ ……………………………………………………… 50
3.2.6 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………… 50
3.2.7 Отчисления во внебюджетные фонды ……………………………………….. 52
3.2.8 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
……………………………………………………………………………………………………………………. 52
3.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ……… 53
4 Социальная ответственность ………………………………………………………….. 58
4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов ……………… 59
4.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней
опасного и вредного воздействия и устранению их влияния при работе на ПЭВМ
……………………………………………………………………………………………………………………. 61
4.2.1 Организационные мероприятия…………………………………………………. 61
4.2.2 Технические мероприятия…………………………………………………………. 61
4.2.3 Условия безопасности работы …………………………………………………… 63
4.3 Электробезопасность …………………………………………………………………… 66
4.4 Пожарная и взрывная безопасность ……………………………………………… 67
Выводы …………………………………………………………………………………………….. 70
Заключение ………………………………………………………………………………………. 71
Список использованных источников: ………………………………………………… 72
Приложение А ………………………………………………………………………………….. 78
Реферат
Выпускная квалификационная работа: страниц 99, рисунков 12, таблиц
31, 40 источников, 1 приложение.
Ключевые слова: водород, разделение, ректификация, тяжелая вода,
химический изотопный обмен.
Объектом исследования являются параметры работы установки для
разделения изотопов водорода.
Цель работы – определение и анализ основных параметров работы
установки для разделения изотопов водорода методом ректификации воды и
ХИО в системе вода-водород
В результате исследования определены зависимости высоты
эквивалентного теоретической ступени от удельного потока, диаметра и размера
насадки в колонне, а также определены степень разделения, число равновесных
ступеней и высота колонны, необходимая для получения заданной
концентрации.
Область применения: результаты проведенных исследований могут быть
использованы при создании установки для разделения изотопов водорода.
Тяжелая вода – бесцветная жидкость без вкуса и запаха. Термин
применим по отношению к воде у которой легкий атом заменен более тяжелым.
Так, различают тяжелую воду, в которой дейтерий замещает протий; и
сверхтяжелую воду, которая содержит тритий. Так же выделяют тяжело-
кислородную воду, в которой атомы кислорода 16 заменены более тяжелыми
изотопами 17 и 18 . Таким образом, всего существует 18 видов тяжелой воды,
9 из которых – радиоактивны.
Впервые молекулы дейтерия в природной воде были обнаружены Г. Юри
в 1932 году, и уже в 1933 получена первая тяжеловодородная вода методом
электролиза. Тогда, для получения 1 тонны тяжелой воды было необходимо
переработать около 40 тысяч тонн воды природного содержания, и потратить
более 60 миллионов кВт-ч электроэнергии, что сопоставимо с получением 3000
тонн алюминия [1].
Тяжелая вода нашла широкое применение в атомной отрасли в качестве
теплоносителя и замедлителя нейтронов в тяжеловодных реакторах. Так же
перспективно использование тяжелой воды в качестве источника получения
дейтерия для термоядерного синтеза. Чистый дейтерий применяется как
изотопный индикатор в научных исследованиях в химии, биологии, физиологии,
агрохимии и др.
В настоящее время не смотря на то, что существует несколько методов
получения тяжелой воды в промышленных масштабах, это все еще остается
актуальной проблемой. На данный момент, стоимость одного килограмма 2 с
концентрацией 99,9% составляет до 81 000 рублей [2]. Высокая стоимость
обусловлена высокими энергозатратами и дефицитом на рынке.
Для достижения поставленной задачи решались следующие цели:
Результаты проведенных исследований могут быть использованы при
создании ректификационной и ХИО установках для разделения изотопов
водорода с целью получения тяжелой воды с концентрацией 99,8%.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (145 отзывов)
4.9 (522 отзыва)
4.9 (66 отзывов)
0 (13 отзывов)
4.3 (248 отзывов)
4.6 (92 отзыва)
4.4 (93 отзыва)
5 (21 отзыв)
4.2 (6 отзывов)
