Теплового источника
Радиоактивные отходы образуются в процессе эксплуатации и ремонта энергетических ядерных реакторов на АЭС, судах и кораблях, исследовательских ядерных реакторов, при использовании радиоизотопных источников и препаратов в технике, науке и медицине.. Наибольшее количество отходов, особенно высокого уровня активности, образуется при регенерации топлива из отработанных тепловыделяющих элементов ядерных реакторов.
Необходимо помнить, что теплообмен излучением является двухсторонним процессом. Это означает, что не только тело, воспринимающее лучистый тепловой поток, излучает тепло, но и излучающая по-поверхность воспринимает тепловое излучение от окружающих предметов, в том числе и от приемника излучения, причем вклад последнего увеличивается по мере роста его температуры. Лучше всего это можно проиллюстрировать на примере. Рассмотрим вертикально расположенную стальную пластину в форме квадрата со стороной 1 м, которая нагревается изнутри с помощью электрических тепловыделяющих элементов мощностью 50 кВт (рис. 2.29, а). Конечная температура пластины Тр может быть рассчитана с помощью уравнения стационарного теплового баланса:
поскольку 2еоТо < 50 000. Решая уравнение (2.65) относительно Тр (при € = 0,85 и h - 12 Вт/(м2-К) с помощью метода Ньютона-Рафсона [251], получим, что Тр •= 7УЗ К (520°С). Если на расстоянии 0,15 м от первой пластины расположить вертикально вторую квадратную стальную пластину со стороной 1 м, но без внутренних тепловыделяющих элементов, то, пренебрегая отраженным излучением, можно написать следующие два уравнения, описывающие стационарный процесс теплообмена; для пластины 1:
жесткие требования к электроизоляции теплоподводящих кабелей и устойчивости тепловыделяющих элементов;
Электрический способ основан на превращении электрической энергии в тепловую. Электронагреватель, используемый для ВДОГ, спускают в скважину на кабеле. Способ этот очень эффективен, менее трудоемок и позволяет контролировать температуру в скважине в течение всего процесса розжига, но предъявляет жесткие требования к теплоизоляции кабеля и устойчивости тепловыделяющих элементов. Прекращение подачи воздуха приводит к перегреву и выходу из строя электронагревателя, что связано с проведением дополнительных работ по подъему и спуску его в скважину. Наличие у скважины и на рабочей площадке токоподводящего кабеля служит одним из опасных факторов.
Причиной аварии явилось повреждение оборудования и ошибочные действия персонала при несовершенной системе измерений параметров, в результате чего на несколько часов было нарушено охлаждение активной зоны реактора и температура с нормального значения 315 °С резко поднялась до 1400°С. При этом верхняя часть активной зоны была осушена, циркалоевые оболочки тепловыделяющих элементов (твэлов) разрушались, а содержавшиеся в них урановое топливо и продукты его деления попали в корпус реактора и в систему трубопроводов первого контура.
ской АЭС —- это введение положительной реактивности в активную зону реактора: последовал мгновенный перегрев тепловыделяющих элементов и теплоносителя. В подобных ситуациях у оператора не оказывается ни времени, ни средств для эффективных действий. Собственно авария происходит на третьей фазе как результат быстрого развития событий. На Чернобыльской АЭС — разрушение конструкций и здания паровым взрывом, усиленным побочными химическими процессами, и вынос накопившихся радиоактивных газов и части диспергированного топлива за пределы четвертого блока. Эта последняя фаза была бы невозможной без накопления ошибок на первой стадии. Конструкторы обычно имеют в виду такие маловероятные инициати-рующие воздействия — на случай их появления предусматриваются необходимые защитные устройства, потеря их работоспособности на первой фазе, продолжение эксплуатации объекта создают возможность катастрофических последствий от технических неполадок или человеческих ошибок. Обстоятельный анализ статистических данных показывает, что, хотя более 60 % аварий происходило из-за ошибок персонала, львиная доля средств, расходуемых на безопасность производств, затрачивалась на совершенствование технических систем контроля и упреждения таких ситуаций. Иллюстрацией этого может служить следующий пример. К 1975 г. на атомных реакторах с кипящей водой в США было зафиксировано около 100 случаев образования трещин коррозийного происхождения в зоне термического влияния сварки на трубопроводах, причем на наиболее ответственных трубах диаметром более 510 мл — ни одного. В 1983 г. число подобных дефектов увеличилось почти в 6 раз, около 200 из них обнаружено уже на трубопроводах большого диаметра. Эта потенциально чрезвычайно опасная ситуация потребовала постоянной ультразвуковой дефектоскопии, многочасовых ремонтных операций по наплавке, избыточного простоя реакторов и дополнительного облучения персонала во время контрольных и ремонтных операций. Для радикального изменения ситуации необходима массовая замена труб, что обойдется в огромные суммы. В Японии и ФРГ эта проблема изначально была решена путем применения бесшовных труб из качественных сталей, на которых такого рода дефекты ни разу не проявлялись.
Контуры охлаждения реактора конструктивно выполняются в виде параллельных петель теплоотвода, работающих каждая с автономным главным циркуляционным насосом, что позволяет осуществлять охлаждение реактора при выходе из строя нескольких главных циркуляционных насосов. В результате этого предупреждается возникновение пароциркониевой реакции из-за перегрева тепловыделяющих элементов.
Специалисты допускают, что при точном применении обычного боеприпаса (для сжатия тепловыделяющих элементов реактора в огра-
урана, радия, тория и других радиоактивных продуктов распада) выделяется радиоактивный газ -радон-222, который при вдохе вызывает облучение слизистых тканей легких. При обогащении руды радиоактивные отходы могут попасть в близлежащие реки и озера. При обогащении уранового концентрата возможна некоторая утечка газообразного гексафторида урана из конденсационно-испари-тельной установки в атмосферу. Получаемые при производстве тепловыделяющих элементов некоторые урановые сплавы, стружки, опилки могут воспламеняться во время транспортировки или хранения, в результате в окружающую среду могут быть выброшены значительные количества отходов сгоревшего урана.
Кризис теплообмена. Верхняя граница режима теплообмена при пузырьковом кипении определяется, как правило, возникновением кризиса теплообмена при тепловой нагрузке, называемой критической плотностью теплового потока qcl, и при критической разности температуры стенки и температуры насыщения АГСГ = Гсг - Ts. Явлению кризиса теплообмена принадлежит важнейшая роль в обеспечении адекватного теп-лоотвода от тепловыделяющих элементов энергетического оборудования как в эксплуатационных, так и в аварийных режимах, в связи с чем исследованию проблемы кризиса теплообмена посвящено весьма большое число работ, обзор результатов которых может быть найден, в частности, в [88, 90]. Сложный и недостаточно изученный характер явления кризиса теплообмена — различных возможных механизмов процесса, большого числа влияющих параметров (режимных, геометрических, внешних условий и т.п.), статистической природы — обусловил тот факт, что несмотря на опубликование в литературе около 500 различных корреляций в настоящее время, по-видимому, не существует достаточно обоснованной и общепринятой системы корреляций, позволяющей получить надежные предсказания количественных характеристик процесса кризиса теплообмена в широком диапазоне характерных для практики условий.
Qm = QT ' 0-э' Qt (Qi - вероятность появления теплового источника, Q3 - вероятность достаточности энергии источника, Qt - вероятность достаточности времени существования источника) - вероятность появления источника зажигания.
С учетом сказанного взрыв пылевоздушной смеси рассматривают как явление, вероятность которого определяется произведением вероятностей образования смеси с пожароопасной концентрацией и появления теплового источника воспламенения.
Приемное отверстие зонта располагают над тепловым источником; оно должно соответствовать конфигурации зонта, а размеры принимают несколько большими, чем размеры теплового источника в плане. Зонты устанавливают на высоте 1,7. ..1,9 м над полом.
Еще больший температурный запас относительно температуры самовоспламенения принимают, когда высокая температура создается не на поверхности, а в оборудовании, например, при химическом взаимодействии веществ, при наличии теплового источника в самом аппарате. В этом случае резко снижается теплоотдача, и условия теплового самоускорения реакции становятся более благоприятными. Поэтому для перехода к режиму нестационарного прогрессивного самоускорения реакции и воспламенения продуктов требуется нагрев до гораздо менее высокой температуры, чем при самовоспламенении горючей смеси от нагретой поверхности.
Не всякая горючая система может воспламениться. Для горения необходимо: 1) определенное соотношение горючего и окислителя; 2) определенные энергия теплового источника и время его действия в горючей системе.
Перед аварией газ в баллоне находился в насыщенном состоянии под давлением, зависящем от температуры. Разрушение сосуда могло произойти при отказе предохранительного клапана сброса давления и нагреве от внешнего теплового источника.
Скорость пламени в облаках может достигать 12... 28 м/с, а скорость выгорания может составлять: для метилового спирта ~0,02 м/с, а для небольших разлитии СПГ 0,05...0,08 м/с, причем с увеличением массы выброса величина скорости выгорания возрастает. Температура пламени паров107 легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) и горючих жидкостей (ГЖ) - 880°С, природных и сжиженных газов 1200°С. Рекомендации по оценке вероятности появления теплового источника воздействия на горючее вещество в очагах экзотермического окисления или разложения, вызывающего самовозгорание или зажигание, регламентированы ГОСТ 12.1.004-85.
Снизить риск поражения людей возможно за счет повышения надежности технологического оборудования и снижения вероятности появления теплового источника зажигания.
Для экранов указанных двух типов используют также закаленные стекла (прозрачные, а с пленочным покрытием — полупрозрачные). Эффективность теплозащиты стекол уменьшается с возрастанием температуры теплового источника,
Приближенное значение температуры Тт может быть найдено г'по формуле Д. Розенталя, соответствующей распределению температуры в тонкой бесконечной пластине от действия движущегося линейного теплового источника:
где х - расстояние в поперечном направлении от плоскости движения источника, см; v - скорость движения источника, см/с; Q - интенсивность теплового источника, кал/см-с; к -коэффициент теплопроводности, кал/см-°С; а - коэффициент температуропроводности, см2 /с.
 Читайте далее:
 Техническими системами
Токсические концентрации вызывающие
Токсическими веществами
Токсическое поражение
Токсическому воздействию
Токсичных жидкостей
Токсичными химическими
Токсичным веществам
Токсичность химических
Токсичности продуктов
Токсикологии пестицидов
Трубопроводного транспорта
Тормозные устройства
Тормозное устройство
Траектория равновесия
|
