ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

وقاية مفاعلات محطات الطاقة النووية PWR من التآكل باستخدام جزيئات الهيدروجين لأسر جزيئات الأكسجين

Protrotection of a PWR nuclear power station against corrosion using hydrogen molecules to capture oxygen molecules

1132   0   11   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2004
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

يدرس هذا العمل إمكانية وقاية معادن دارات محطات الطاقة النووية من التآكل بإضافة الهيدروجين، المأخوذ مباشرة من محلل كهربائي، و ذلك بهدف إزالة الأكسجين المنحل فـي ميـاه المبـرد الحـراري (coolant primary) و الناتج عن تحلله الإشعاعي (radiolysis) في أثناء عبوره إلـى قلـب المفاعـل (core reactor) . استعرض فيه الشكل الرئيس و الظرف الترموديناميكي اللازم لحدوث التآكـل و طرائـق الوقاية منه. و اقترح استخدام طرائق التحليل الكهربائي لمج الهيدروجين بتمرير مياه التغذية عبر منطقـة مصعد محلل كهربائي لإنتاج الهيدروجين و قورنت مع الطرائق الحالية المتبعة. ثم قدرت كمية الهيدروجين المستهلكة اللازمة لإزالة الأكسجين بشكل كامل من مياه التغذية في حالتين: الأولـى دون تمريـر ميـاه التغذية عبر جهاز طرد الأكسجين، و الثانية بعد تمرير مياه التغذية عبره. بـشكل خـاص قـدرت كميـة الهيدروجين المستهلكة اللازمة للإزالة الكاملة للأكسجين من المبرد الحـراري لـدارة المفاعـل الأوليـة لمفاعلات الماء المضغوط (PWR type Russia (VVER ، و عليـه بينـت نتيجـة الحـساب أن كميـة الهيدروجين المحسوبة أقل من الحدود المسموحة المعيرة للمبرد الحراري لهذا النوع من المفاعلات.


ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية دراسة طريقة لحماية المعادن في الدوائر الأولية لمحطات الطاقة النووية من التآكل. تم إضافة جزيئات الهيدروجين إلى الدائرة الأولية للقضاء على جزيئات الأكسجين الناتجة عن تحلل الماء الإشعاعي في قلب المفاعل. تم إنتاج جزيئات الهيدروجين عن طريق تحليل الماء كهربائياً ثم إضافتها عندما يمر ماء التبريد عبر الدائرة الأولية. تمت مناقشة العمليات الديناميكية الحرارية وطرق الحماية من التآكل، مع التركيز على إزالة جزيئات الأكسجين كأحد طرق الحماية، ومقارنتها بطرق أخرى. تم تقدير كمية جزيئات الهيدروجين اللازمة لإزالة الأكسجين تمامًا في حالتين: في حالة عدم مرور الماء عبر نظام إزالة الأكسجين، وفي حالة مرور الماء عبر النظام. تم اختيار مفاعل الماء المضغوط VVER لدراسته في هذا البحث. تم تقدير كمية جزيئات الهيدروجين بحيث تزيل تمامًا جزيئات الأكسجين من ماء التبريد. وجدت القيمة المقدرة أقل من النطاق المسموح به لماء التبريد لهذا النوع من المفاعلات. تم إجراء دراسة محاكاة لآلية التفاعل بين جزيئات الهيدروجين والأكسجين أثناء تدفق الماء في أنبوب مشابه لأنبوب ماء التبريد بسرعات تدفق مختلفة. تم وصف التفاعل بين جزيئات الهيدروجين والأكسجين. ووجد أن انتشار الغاز على سطح الأنبوب يلعب دورًا رئيسيًا في التفاعل. تم العثور على نموذج رياضي يعطي وصفًا كاملاً لتغير تركيز الأكسجين عبر الأنبوب، وكذلك لحساب طول الأنبوب حيث ينخفض تركيز الأكسجين إلى بضع مراتب من الحجم.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تقدم هذه الورقة البحثية مساهمة قيمة في مجال حماية محطات الطاقة النووية من التآكل باستخدام جزيئات الهيدروجين لإزالة الأكسجين. ومع ذلك، هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، كان من الممكن أن تكون الدراسة أكثر شمولاً إذا تم تضمين تجارب عملية لدعم النتائج النظرية والمحاكاة. ثانيًا، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثيرات إضافة الهيدروجين على المدى الطويل على النظام البيئي المحيط وعلى مكونات المفاعل الأخرى. أخيرًا، كان من الممكن أن تكون الورقة أكثر وضوحًا إذا تم تقديم الرسوم البيانية والبيانات بشكل أكثر تنظيماً لتسهيل فهم النتائج.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي الطريقة المستخدمة لحماية المعادن في الدوائر الأولية لمحطات الطاقة النووية من التآكل؟

    تم استخدام جزيئات الهيدروجين لإزالة جزيئات الأكسجين الناتجة عن تحلل الماء الإشعاعي في قلب المفاعل.

  2. كيف تم إنتاج جزيئات الهيدروجين المستخدمة في الدراسة؟

    تم إنتاج جزيئات الهيدروجين عن طريق تحليل الماء كهربائياً.

  3. ما هو نوع المفاعل الذي تم اختياره للدراسة في هذا البحث؟

    تم اختيار مفاعل الماء المضغوط VVER لدراسته في هذا البحث.

  4. ما هو الدور الرئيسي الذي يلعبه انتشار الغاز على سطح الأنبوب في التفاعل بين جزيئات الهيدروجين والأكسجين؟

    يلعب انتشار الغاز على سطح الأنبوب دورًا رئيسيًا في التفاعل بين جزيئات الهيدروجين والأكسجين.


المراجع المستخدمة
Krytikov, P.G., Osminin, B. S., Shekmarev, A. M., Prodykti korrozi v kontyrak atomnik stantsi,Moskva .Energoatomizdat,168s, 1998
Margylova, T. K., Martinova, O. I., Vodnie rejimi teplovik i atomnik elektrostantsi. Moskva: Vichia chkola. 1981
Kaesche, H., Die Korrosion der Metalle, Springer-Verlage. Berlin. Heidelberg. New York. Perevod na Roskom iazike, 1979
قيم البحث

اقرأ أيضاً

إن التكامل بين مصادر الطاقة المتجددة المختلفة, بالإضافة إلى تحرير أسواق الطاقة الكهربائية من القيود المؤثرة على استقرار و استمرارية تأمين التغذية للمستهلكين يؤكد الحقائق القائمة في أنظمة الطاقة الكهربائية الحديثة. إن زيادة مشاركة مصادر الطاقة المتجدد ة ضمن نظم الطاقة يتعلق بتباين العرض و الطلب. لذلك يعتبر تخزين الطاقة كأحد الحلول المستخدمة لتحقيق الاستقرار في إمدادات الطاقة الكهربائية للحفاظ على التوازن في توليد الطاقة المطلوبة و ضمان عدم انقطاعها عن المستهلكين. و في سياق التنمية المستدامة و نضوب موارد الطاقة التقليدية فإن مسألة نمو إنتاج الطاقة الكهربائية من الطاقة المتجددة مرتبط إلى حد كبير بالقدرة على اقتراح حلول جديدة لتخزين الطاقة و تكييفها. و تشير التطورات الاخيرة في تكنولوجيا الهيدروجين و تطبيقات الطاقة المتجددة إلى إن هذه التقنيات واعدة لتحول الاقتصاد إلى اقتصاد قائم على الهيدروجين, بالاعتماد على استخدام الهيدروجين لشبكات الطاقة الكهربائية العامة و في قطاعات النقل, يناقش هذا البحث أهمية إنتاج الهيدروجين و دوره كحامل للطاقة, و عملية التحليل الكهربائي و القيمة الاقتصادية لإنتاج الهيدروجين و خاصة من تكنولوجيا الطاقات المتجددة الشمسية-الريحية. إن الدراسات التقنية و الاقتصادية وجهت لإيجاد نظام لتخزين الهيدروجين على المدى الطويل الأجل لاستخدامه في توليد الطاقة الكهربائية. و يزداد إنتاج الهيدروجين بفترات إنتاج متعلقة بارتفاع أو انخفاض الطلب على الطاقة, و يمكن أن يباع مباشرة إلى مشغلي الشبكة أو عن طريق خزانات (اسطوانات) مليئة بالهيدروجين. و التحقق من الاستخدام الآمن للتقنيات القائمة على استخدام الهيدروجين لتخزين و توليد الكهرباء على المدى الطويل. و تشير النتائج إلى أن هناك مصادر كافية موجود لإنتاج الهيدروجين من الطاقة الشمسية و الريحية. و مع ذلك تعتمد أسعار الهيدروجين اعتمادا كبيرا على اسعار الطاقة الكهربائية.
هذا البحث يركز على استخدام مواد جديدة لها قدرة العمل كمضاد تآكلي لحل المشاكل المتعلقة بالكترودات محملات انتاج الهيدروجين. خاصة و ان معظم المحملات يعتمد على استخدام الكترودات غالية الثمن.
جرى في هذا البحث توصيف تغير خصائص استحراق حزمة الوقود للمفاعل 1150-PWR من أجل قيم مختلفة للسموم المستحرقة في الحزمة (من حيث عدد قـضبان الوقـود المحتويـة علـى الـسموم المستحرقة و النسبة الوزنية للماص في قضيب الوقود)، و قد جرى الاستدلال على تأثير كل مـن النـسبة الوزنية للماص و عدد القضبان المحتوية على الماص في سلوك استحراق الحزمة، ثم اختيرت التركيبـة المناسبة للوقود عند رفع التخصيب إلى %4.4 التي تمثلت باستخدام 18 قضيباً بوقود و مـاص (وقـود بتخصيب %7.3 و ماص بنسبة وزنية %0.4 غير مخصب) و بقية القضبان تحتوي وقوداً مخصباً %4.4 فقط. استخدم في هذا العمل الكود GETERA لإجراء حسابات الاستحراق للوقود، و قورنت النتائج ببعض النتائج التجريبية لنماذج مشابهة.
تمّ في هذا البحث استخدام تقنية الفلترة الكهروكيميائية في معالجة مياه نبع السن المغذية للمحطة الحرارية في مدينة بانياس، و ذلك لاستخدام المياه المعالجة في المراجل التابعة لهذه المحطة بهدف تدوير عنفاتها لتوليد الكهرباء، حيث أن معالجة المياه يخفض عمليات التآكل و الاهتراء التي تصيب شفراتها و أجزائها إلى حدود دنيا، حيث طبّق تيار متواصل شدته (2A) توتره (12V) باستخدام محول كهربائي لتغذية إلكترودات من الألمنيوم، و تم دراسة فعالية الخلية الكهروكيميائية في إزالة عكارة المياه، و كذلك الأجسام الصلبة المنحلّة.و قد بينت نتائج الدراسة انخفاض عكارة المياه بحوالي (98%) و الأجسام الصلبة الكلية المنحلة (TDS) بحوالي (61%) كما انخفضت الناقلية الكهربائية للمياه من (449µs/cm) إلى (131µs/cm) بعد ساعة من عملية المعالجة
إن إنتاج الهيدروجين، كمصدر حامل للطاقة، من خلال التحليل الكهربائي للماء يمكن أن يكون مجديا اقتصاديا باستخدام الطاقة الكهربائية من مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية. في هذا البحث تم دراسة إنتاج الهيدروجين الشمسي باستخدام محللة كهروشمسية تعتمد ع لى تقانة غشاء التبادل البوليميري صنعت محليا في كلية الهندسة التقنية بطرطوس. الدراسات التجريبية تم إنجازها بطريقتين مختلفتين: الأولى الربط المباشر لمحللة الهيدروجين مع المنظومة الفوتو فولتية. الطريقة الثانية تم تصميم نظام لمحللة هيدروجين كهروشمسية يتكون من العناصر التالية: مجموعة PV، تعقب نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، محول DC-DC، و الذي يستخدم لتشغيل النظام على أقصى قدر من طاقة النظام الكهروضوئية في جميع الأوقات لتزويد المحللة بالتيار الكهربائي اللازم، خزان هيدروجين. أظهرت النتائج بان الطريقة الثانية اكثر فعالية و ذات كفاءة عالية بالمقارنة مع الطريقة الأولى نظرا" لتغير شدة الإشعاع الشمسي خلال اليوم الواحد. تببن النتائج ايضا" أن بعض الإضافات مثل (KOH) يلعب دور مهم في تعزيز عملية التأين للسائل الكتروليتي و تحسين تدفق الهيدروجين.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا