что такое расплав соли
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Расплавы солей и их смесей составляют интересный и важный класс неводных растворителей. В настоящее время химия растворов в расплавленных солях интенсивно изучается. В расплавленных солях растворяется большинство металлов. Эти растворы имеют интенсивную окраску и являются очень сильными восстановителями. Растворение металлов в расплавленных солях имеет значение для многих электрометаллургических и металлотермических процессов, для рафинирования металлов, проведения различных синтезов. [1]
Расплав соли или флюса выполняет двойное назначение, являясь одновременно теплоносителем и средством защиты от окисления поверхностей паяемых деталей и припоя. Нагрев деталей при пайке в расплаве солей или флюса равномерный, что исключает появление напряжений в паяных швах и прилегающих к нему зонах. [4]
Расплавы солей и их смесей составляют интересный и важный класс неводных растворителей. В расплавленных солях растворяется большинство металлов. Эти растворы имеют интенсивную окраску и являются очень сильными Еосстановителями. [5]
Расплавы солей при низкотемпературном сульфидировании проявляют плохие антифрикционные свойства. [6]
Расплавы солей применяют в качестве электролитов при электрохимическом получении некоторых металлов ( литий, церий, тантал, уран и др.): а) вычислить массу К. [7]
Расплав соли проходит через две секции, заполненные насадкой. [10]
Расплав солей следует сливать при работающей вентиляционной системе вулканизаторов, принимая все меры по предупреждению попадания в расплав солей органических веществ и воды. [13]
Расплавы солей и их смесей составляют важный класс неводных растворителей. В них растворяется большинство металлов. Эти растворы имеют интенсивную окраску и являются очень сильными восстановителями. Растворение металлов в расплавленных солях важно для многих электрометаллургических и металлотермических процессов, для рафинирования металлов, проведения различных синтезов. [15]
Было предложено множество вариантов конструкции, но есть три основные категории, касающиеся роли расплавленной соли:
MSR предлагают множество преимуществ по сравнению с обычными атомными электростанциями, хотя по историческим причинам они не были развернуты.
СОДЕРЖАНИЕ
История
Эксперимент с реактором на самолете
Пиковая температура эксперимента составляла 860 ° C. В 1954 году он произвел 100 МВтч за девять дней. В этом эксперименте для металлических конструкций и трубопроводов использовался сплав Inconel 600.
Эксперимент в реакторе с расплавленной солью
Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL) возглавляла исследования MSR на протяжении 1960-х годов. Большая часть их работы завершилась экспериментом с реактором на расплавленной соли (MSRE). MSRE был 7,4 МВт я испытательного реактора имитирующего «нейтронное ядро» типа надтепловой тория расплавленного реактора соли нейтронов называются жидким реакционным фторид тория (LFTR). Большой (дорогой) бланкет для воспроизводства ториевой соли был опущен в пользу нейтронных измерений.
Реактор-размножитель расплавленной соли Национальной лаборатории Ок-Ридж
С 1968 по 1976 год проект MSBR получил финансирование в размере 66,4 миллиона долларов (в долларах 2019 года).
Официально программа была отменена по следующим причинам:
Реактор денатурированной расплавленной соли (DMSR) Национальной лаборатории Окриджа
Энгель и др. 1980 «исследуют концептуальную осуществимость энергетического реактора с расплавом солей, работающего на денатурированном уране-235 (то есть с низкообогащенным ураном) и работающего с минимумом химической обработки». Основным приоритетом конструктивных характеристик была устойчивость к нераспространению. Хотя DMSR теоретически может частично заправляться торием или плутонием, заправка топливом исключительно низкообогащенным ураном (НОУ) помогает максимизировать сопротивление распространению.
Другими важными целями DMSR были минимизация исследований и разработок и максимизация осуществимости. Международный форум «Поколение IV» (GIF) рассматривает «переработку соли» как технологический пробел для реакторов на расплаве соли. DMSR требует минимальной химической обработки, потому что это горелка, а не селекционер. Оба реактора, построенные на ОРНЛ, были горелочными. Кроме того, выбор использования графита для замедления нейтронов и улучшенного сплава Hastelloy-N для трубопроводов упростил конструкцию и сократил объем НИОКР.
Развитие в Соединенном Королевстве
Несмотря на различный дизайн, ORNL и AERE в течение этого периода поддерживали контакты, обмениваясь информацией и посещая экспертов. Теоретическая работа над концепцией проводилась в период с 1964 по 1966 год, а экспериментальная работа продолжалась с 1968 по 1973 год. Программа получала ежегодное государственное финансирование в размере около 100 000–200 000 фунтов стерлингов (что эквивалентно 2–3 миллионам фунтов стерлингов в 2005 году). Это финансирование прекратилось в 1974 году, отчасти из-за успеха прототипа быстрого реактора в Даунрее, который считался приоритетным для финансирования, поскольку в том же году он стал критическим.
Развитие в Советском Союзе
Двадцать первый век
Интерес к MSR возобновился в новом тысячелетии из-за продолжающихся задержек в реализации программ термоядерной энергии и других ядерно-энергетических программ, а также увеличения спроса на источники энергии, которые повлекут за собой минимальные выбросы парниковых газов (ПГ).
Коммерческие / национальные / международные проекты
Канада
Компания Terrestrial завершила первую фазу предварительного лицензионного обзора Канадской комиссией по ядерной безопасности в 2017 году, в результате которого было получено заключение регулирующего органа о том, что конструктивные особенности в целом достаточно безопасны, чтобы в конечном итоге получить лицензию на строительство реактора.
Китай
Дания
Франция
Проект EVOL будет продолжен финансируемым ЕС проектом по оценке безопасности быстрого реактора на расплавленных солях (SAMOFAR), в котором сотрудничают несколько европейских исследовательских институтов и университетов.
Германия
Немецкий институт ядерной физики твердого тела в Берлине предложил двухжидкостный реактор в качестве концепции быстродействующего реактора- размножителя со свинцовым охлаждением. Первоначальная концепция MSR использовала жидкую соль для обеспечения материалов деления, а также для отвода тепла. Таким образом, возникли проблемы с необходимой скоростью потока. Использование двух разных жидкостей в разных кругах решает проблему.
Индия
Индонезия
Thorcon разрабатывает реактор на расплавленной соли TMSR-500 для рынка Индонезии.
Япония
Россия
Объединенное Королевство
Соединенные Штаты
В 2021 году Управление долины Теннесси (TVA) и Kairos Power объявили, что в Ок-Ридже, штат Теннесси, будет развернут испытательный реактор мощностью 50 МВт с фторидным солевым охлаждением.
Дизайн
Жидкосолевой сверхвысокотемпературный реактор
(Также упоминается как «высокотемпературный реактор с охлаждением фторидной солью» (FHR).)
Этот подход предполагает использование фторид-соли в качестве охлаждающей жидкости. И традиционный MSR, и высокотемпературный реактор (VHTR) были выбраны в качестве потенциальных проектов для изучения в рамках инициативы « Поколение четвертого» (GEN-IV). Одной из исследуемых версий VHTR был жидкосолевой очень высокотемпературный реактор (LS-VHTR), также обычно называемый усовершенствованным высокотемпературным реактором (AHTR).
Он использует жидкую соль в качестве хладагента в первом контуре, а не в одном гелиевом контуре. Он основан на топливе » TRISO «, диспергированном в графите. Ранние исследования AHTR были сосредоточены на графите в форме графитовых стержней, которые должны были быть вставлены в гексагональные замедляющие графитовые блоки, но текущие исследования сосредоточены в первую очередь на топливе из гальки. LS-VHTR может работать при очень высоких температурах (точка кипения большинства расплавленных солей составляет> 1400 ° C); охлаждение при низком давлении, которое можно использовать в соответствии с условиями производства водорода (для большинства термохимических циклов требуются температуры, превышающие 750 ° C); лучшая эффективность электрического преобразования, чем у VHTR с гелиевым охлаждением, работающего в аналогичных условиях; системы пассивной безопасности и лучшее удержание продуктов деления в случае аварии.
Реактор с жидким фторидом тория
Традиционно эти реакторы были известны как реакторы-размножители с расплавом солей (MSBR) или реакторы с ториевой расплавленной солью (TMSR), но название LFTR было продвинуто как ребрендинг в начале 2000-х годов Кирком Соренсеном.
Стабильный солевой реактор
Охлаждающая жидкость
МСР можно охлаждать различными способами, в том числе с помощью расплавов солей.
Твердотопливные реакторы с жидкосолевым охлаждением по-разному называются «системой реакторов с расплавленной солью» в предложении поколения IV, реакторами конвертера расплавленных солей (MSCR), усовершенствованными высокотемпературными реакторами (AHTR) или фторидными высокотемпературными реакторами (FHR, предпочтительное обозначение DOE ).
Большая часть текущих исследований FHR сосредоточена на небольших, компактных теплообменниках, которые сокращают объемы расплавленной соли и связанные с этим затраты.
Обходной путь, предложенный частным исследователем, заключается в использовании новых бета-титановых сплавов Au, поскольку это также позволит работать при экстремальных температурах, а также повысит запас прочности.
Двухжидкостные реакторы на расплаве солей
Прототипом реактора с двумя жидкостями является реактор, охлаждаемый свинцом, работающий на соленом топливе.
Выбор плавленой соли
Солевые смеси выбираются так, чтобы сделать реактор более безопасным и практичным.
У фтора есть только один стабильный изотоп (F-19), и он не может легко стать радиоактивным при нейтронной бомбардировке. По сравнению с хлором и других галогенидов, фтор также поглощает меньше нейтронов и замедляет ( « умеренные ») нейтроны лучше. Низко валентные фториды кипеть при высоких температурах, хотя многие пентафториды и гексафториды кипят при низких температурах. Они должны быть очень горячими, прежде чем они распадутся на составные части. Такие расплавленные соли являются «химически стабильными», если их температура поддерживается значительно ниже их точек кипения. Соли фтора плохо растворяются в воде и не образуют горючего водорода.
Литий
Смеси
Реакторные соли обычно близки к эвтектическим смесям, чтобы снизить их температуру плавления. Низкая температура плавления упрощает плавление соли при запуске и снижает риск замерзания соли при ее охлаждении в теплообменнике.
Из-за высокого « окислительно-восстановительного окна» конденсированных фторидных солей окислительно-восстановительный потенциал системы конденсированных солей может быть изменен. Фтор-литий-бериллий (« FLiBe ») можно использовать с добавками бериллия для снижения окислительно-восстановительного потенциала и почти полного устранения коррозии. Однако, поскольку бериллий чрезвычайно токсичен, в конструкции должны быть предусмотрены специальные меры предосторожности, чтобы предотвратить его выброс в окружающую среду. Многие другие соли могут вызвать коррозию водопровода, особенно если реактор достаточно горячий, чтобы производить высокореактивный водород.
0, если 0,14 эВ
Очистка плавленой соли
Методы приготовления и обращения с расплавом соли были впервые разработаны в ORNL. Целью очистки соли является удаление оксидов, серы и металлических примесей. Оксиды могут привести к осаждению твердых частиц во время работы реактора. Серу необходимо удалять из-за ее коррозионного воздействия на сплавы на основе никеля при рабочей температуре. Металлические элементы конструкции, такие как хром, никель и железо, необходимо удалить для контроля коррозии.
Обработка плавленой соли
Необходимая технология переработки топливной соли продемонстрирована, но только в лабораторных условиях. Предпосылкой для полномасштабного промышленного проектирования реактора являются НИОКР по разработке экономически конкурентоспособной системы очистки топливной соли.
Переработка топлива
Сравнение с легководными реакторами
Концепции безопасности основаны на отрицательном температурном коэффициенте реактивности и большом возможном повышении температуры для ограничения скачков реактивности. В качестве дополнительного метода остановки может быть включен отдельный пассивно охлаждаемый контейнер под реактором. В случае возникновения проблем и для регулярного технического обслуживания топливо сливают из реактора. Это останавливает ядерную реакцию и действует как вторая система охлаждения. Ускорители, вырабатывающие нейтроны, были предложены для некоторых сверхбезопасных субкритических экспериментальных проектов.
Оценки затрат 1970-х годов были немного ниже, чем для обычных легководных реакторов.
Температуры некоторых предлагаемых конструкций достаточно высоки, чтобы выделять технологическое тепло для производства водорода или других химических реакций. По этой причине они включены в дорожную карту GEN-IV для дальнейшего изучения.
Преимущества
MSR предлагают много потенциальных преимуществ по сравнению с существующими легководными реакторами:
Проект Malta: хранение энергии при помощи расплавленной соли выходит на новый уровень
Солнечные термоэлектростанции используют расплавленную соль в качестве теплоносителя. Работает система относительно просто: сфокусированные солнечные лучи направляются при помощи зеркал на башню с солью, соль плавится под воздействием температуры, переносит тепло. Его используют для превращения воды в перегретый пар, который вращает турбины, вырабатывающие электричество.
О принципе работы системы, заложенной в основу Malta, рассказывалось еще в 2017 году. В основе всего — расплавленная соль, разогретая до высокой температуры и недорогой охлажденный антифриз. Сначала, используя тепловой насос, электричество превращают в тепло, запасая его в расплаве соли. Далее, когда электричество снова потребуется (например, ночью или в безветренный день), расплавленную соль объединяют с холодным антифризом, а тепловой насос преобразует тепло в электричество. Хранить тепло можно неделями.
Cейчас компания решила начать работать с целью получения прибыли, то есть стать коммерческой организацией, а не научно-популярным подразделением Google.
Преимущество Malta в том, что ее системы могут быть размещены где угодно (конечно, имеется в виду регион, где есть необходимость в запасании энергии). Кроме того, такая система получается не особенно дорогой, так что развертывание инфраструктуры такого рода не слишком ударит по карману налогоплательщикам или же какой-либо компании, решившей воспользоваться услугами Malta. Срок службы системы составляет 20-40 лет. В отличие от тех же литиевых аккумуляторов расплав соли не «потеряет емкость» и не испортится. Нет и выделения токсичных веществ.
Стоит отметить, что Malta базируется на разработке Нобелевского лауреата по физике Роберта Лафлина. В апреле этого года компания опубликовала патент своей разработки.
Пилотный проект будет реализован в Китае, правительство которого выразило готовность поддержать проект. Массивную систему сразу создать не получится, авторы развернут относительно небольшую инфраструктуру, которую, впрочем, легко масштабировать.
Что такое расплав соли
Во время организации любого вида работ вдали от цивилизации у работодателей возникает необходимость обеспечить трудовому коллективу достойные условия для проживания и.
Для создания идеального образа необходимо умело совмещать множество деталей и учитывать нюансы.
Ремонтная лента – скотч сантехнический, использующийся для герметизации различных труб.
В геодезических, строительных и ремонтных работах используется лазерный дальномер. В современном мире его используют очень часто.
Современные диваны становятся более простых форм, «уходят» от вычурных элементов декора. Мягкая мебель перестала считаться основным элементом интерьера и выглядеть так.
Дверная коробка – это элемент дверного блока, который конструктивно представляет собой раму, закрепленную по периметру проема. Она выполняет функцию опоры для створок.
Реакторы на расплавах солей. Быть ли буму производства энергии?
Ядерные реакторы на расплавленной соли могут стать безуглеродными производителями энергии в будущем.
Реакторы на расплавах солей могут стать будущим безуглеродной зеленой энергии, и они уже стоят дешевле, чем угольные электростанции.
Реакторы на расплавах солей, впервые построенные и введенные в эксплуатацию в 1960-х годах, представляют собой интересную и многообещающую энергетическую технологию. Существует множество различных конструкций этих реакторов, по сути, все они в основном используют расплавленные фторидные соли, находящиеся под низким давлением, в качестве хладагента для реактора.
Существует большое количество различных конструкций реакторов на расплавленных солях (МСР). Обычно они используют расплавленное топливо, которое представляет собой смесь солей фторидов лития и бериллия, растворенных в обогащенных фторидах урана, а не твердое топливо, используемое в большинстве реакторов. Затем в активной зоне реактора используется графит для направления потока соли при температуре около 700 C. Тепло, производимое топливом, затем используется для производства пара для реактора, который приводит в действие турбины, вырабатывающие электричество.
Производство энергии реакторами на расплаве солей
Солнечные панели имеют ERoEI около 10, что означает, что вы получаете в 10 раз больше вложенной энергии. Для ископаемого топлива, такого как уголь, это число находится где-то между 18 и 43. Но как насчет реакторов на расплавленной соли? Их ERoEI оценивается примерно в 1200.
Выход энергии из одного реактора с расплавом солей является значительным и очень эффективным, что является веским аргументом в пользу использования этих типов реакторов.
Однако при любом ответвлении производства ядерной энергии обычно возникает много возражений, учитывая потенциальный ущерб окружающей среде и проблему утилизации ядерных отходов, которую необходимо решить.
Отходы расплавленных солевых реакторов
Реакторы на расплаве соли на самом деле являются одной из лучших конструкций электростанций с точки зрения образования отходов, даже по сравнению с традиционными угольными электростанциями. Когда уголь сжигается для производства энергии, в результате образуется значительное количество золы. Конечно, угольные заводы также производят значительное количество углекислого газа в качестве побочного продукта.
По сравнению с реакторами на расплаве солей угольные электростанции значительно менее эффективны. MSR производят около 1 тонны отходов на каждый гигаватт электроэнергии в год. Сравните это с примерно 9 миллионами тонн углекислого газа для угольной электростанции, производящей такое же количество энергии.
Однако следует отметить качественную разницу в видах отходов. Отходы реакторов с расплавом солей радиоактивны и должны храниться не менее 300 лет, прежде чем их можно будет сбросить обратно в землю.
Значительное количество отходов современных ядерных реакторов представляет собой проблему, но реакторы на расплавленных солях представляют собой потенциальное решение. Многие конструкции MSR также позволяют использовать большую часть отходов традиционных реакторов в качестве топлива. Это также делается эффективно, так как годовые отходы нормального реактора могут приводить в действие МСР около 250 лет.
Эффективность этих реакторов на расплаве соли очевидна, более того, они также являются относительно более безопасными альтернативами традиционной ядерной энергии.
MSR безопасны
Ядерный кризис. Два самых страшных слова о ядерной энергии. Обычные твердотопливные ядерные реакторы могут быть подвержены риску расплавления, если тепло от активной зоны не управляется должным образом. Поскольку в реакторах на расплавленной соли активная зона уже расплавлена, риск расплавления практически отсутствует.
В этих реакторах тоже есть последняя мера безопасности. На дне «горшка», в котором находится расплавленная соль, есть сливная труба для соли. В нормальных условиях есть электрический вентилятор, который охлаждает и отверждает соль, создавая твердую соляную пробку, не позволяющую остальной соли стекать по трубе. При отключении электричества или в чем-то другом, вентилятор автоматически отключается. Затем пробка плавится, и расплавленная соль стекает по трубе в большие резервуары. Затем тепло расплавленной соли рассеивается по всей земле, находясь в этих резервуарах за счет естественной конвекции, что является относительно безопасным способом решения проблемы.
Реакторы на расплавленных солях требуют дозаправки очень спорадически, что означает, что в большинстве случаев эти реакторы не требуют хранения избыточного топлива на месте, что снижает вероятность попадания любого из этого ядерного топлива в чужие руки.