ядерный топливный цикл

Задачи:предложение методики расчета изменения энергии Гиббса в зависимости от температуры;определить/выбрать термодинамические свойства веществ, обращающихся в реакции;рассчитать зависимость энергии Гиббса от температуры, сделать вывод об интервале температур, в которых этот процесс термодинамики не запрещен;рассчитать тепловой эффект и адиабатические температуры реакции;сделать вывод о типе реактора, который целесообразно применить для проведения данного процесса.4Термодинамические и теплофизические свойства обращающихся веществ4.1 Расчеты термодинамических характеристикСтандартная энтальпия образования веществ, стандартная энтропия образования веществ, теплоёмкость при постоянном давлении представлены в таблице 4.1.Уравнение Кирхгофа при использовании стандартных истинных изобарных теплоемкостей реактантов имеет вид:(4.1)а при использовании средних изобарных теплоемкостей реактантов в интервале температур 298 - T K принимает вид:(4.2)где - стандартная истинная изобарная теплоемкость реакции, а - средняя изобарная теплоемкость реакции в интервале температур298 – T, K.В первом приближении изменением стандартных теплоемкостей можно пренебречь, откуда находим стандартный тепловой эффект реакции при температуре 298 K рассчитываем по формуле:(4.3)Расчет адиабатической температуры конечных продуктов про уравнению для свободной энергии Гиббса:Пример расчёта теплового эффекта, адиабатической температуры при заданной начальной температуре Tисх = 300 K, а также изменения энергии Гиббса для реакции (1).1 Тепловой эффект:2 Адиабатическая температура конечных продуктов:3 Расчёт значений изменения энергии Гиббса в ходе реакции фторирования тетрафторида урана молекулярным фтором с получением гексафторида урана, значения теплоёмкостей для каждого вещества при заданной температуреK рассчитываем:4.2 Результаты расчетовРезультаты расчетов энтальпии реакционного процесса, а также адиабатической температуры реакции сводим в таблицу 4.2.4.3 Выбор типа реактора для проведения процессаВ соответствии с проведенными расчетами выберем следующий тип реактора.В рамках данной работы проводится обоснование для применения пламенного реактора для получения гексафторида урана (рис. 1.2).Рис. 1.2. Схема пламенного реактора со свободно падающим порошком тетрафторида или оксида урана:1 – бункер с тетрафторидом или диоксидом урана, размер частиц менее 300 мкм;2 – шнек-дозатор порошка;3 – диспергатор потока порошка в виде вращающегося вала с лопатками;4 – устройство для ввода фтора черезчетыре сопла, ТF2 = 350оС;5 – никелевая труба с рубашкой охлаждения, d = 200 мм, h = 3 м, Тст = 450-500оС, Тзр= 1000-2000оС;6 – охлаждаемый шнековый аппарат для удаления не прореагировавшей твёрдой фазы.Производительность установки составляет 7,5 тонн гексафторидаурана в сутки.Избыток фтора 10%. В дальнейшем проведем расчеты применительно к указанной схеме.ЗаключениеУран, являясь элементом под номером 92 в периодической системе Д.И. Менделеева, занимает в современной жизни особое место. Это элемент, являющийся основой всей атомной энергетики, сырье для получения множества элементов, получивших применение в современном обществе, он оказал серьезное влияние на современное состояние знаний о природе вещества и многие отрасли промышленности [1].Список используемых источниковАналитическая химия урана. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1962 г. с. 431.Гузеев В.В., Гузеева Т.И. Основы технологии переработки ядерных сырьевых метериалов - Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 196 с.Жерин И.И. Химия тория, урана, плутония: учебное пособие / Жерин И.И., Амелина Г.Н. – Томск: Изд. ТПУ, 2010. – 147сКраткая химическая энциклопедия: В 5 т.: т.5.: Т до Я / Редкол. Кнунянц И.Л. (отв. ред) и др. – М.: Советская энциклопедия, 1967. – 591 с.Краткий справочник физико – химических величин. Под.ред. Мищенко К.П., Равделя А.А. Л.: Химия, 1974. – 200 с.Митяев Ю.Н. Ядерная энергетика в 2002 г // Атомная техника за рубежом. – 2003. – №7. – C. 11–13.Соколовский Ю.С., Прусаков В.Н., Серов А.В. Газофторидная технология в топливном цикле ядерной энергетики. Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации-Научно-исследовательский институт атомных реакторов", Гос. науч. центр РФ-НИИ атом.реакторов - Сб. тр. - 2007. - N 1. - С. 52-61. – 5