Материал: 8 неделя науки СВАО - тезисы с содержанием

Развитие ядерной индустрии невозможно без создания специальных материалов со специфическими свойствами, которые разделяются на два класса: функциональные и конструкционные. Функциональные материалы непосредственно участвуют в ядерном топливном цикле. К ним относятся: ядерное топливо и изделия с его участием.

Ядерное горючее – вещество, в котором протекают ядерные реакции деления с выделением полезной энергии. Ядерное топливо для энергетического реактора выбирается с учетом его ядерных и химических свойств, а также стоимости. В настоящее время технология ядерного топлива развивается в сторону повышения его безопасности, надёжности – за счёт создания дополнительных барьеров на пути распространения радиоактивных продуктов деления, а также обеспечения сохранности этих барьеров в любых режимах работы.

Для работы энергетических реакторов атомных электростанций используется керамическое топливо на основе UO₂ в виде таблеток получаемых методами порошковой металлургии.

Производство таблеток является сложным технологическим процессом, который в связи с возрастающими требованиями к качеству выпускаемой продукции, необходимо постоянно совершенствовать. В производственном цикле изготовления таблеток спекание является одной из ключевых операций,в которой используются печи с шагающим подом фирмы BTU.

В существующей технологии спекания позволяющей получать продукцию, удовлетворяющую техническим требованиям, в тоже время имеется ряд проблем: сложность управления микроструктурой и значительная дисперсия таблеток по плотности. При изготовлении таблеток типа имеются трудности с получением (установленных) значений доспекаемости таблеток.

Для решения этой проблемы были проведены эксперименты по оптимизации времени спекания. Исследованы четыре режима спекания с разным временем изотермической выдержки и с разным содержанием алюминия.

Сравнение результатов с установленными требованиями показало, что для данных порошков наиболее приемлемым является режим со временем изотермической выдержки 8,35 ч. На основании результатов технологического опробования проведена квалификация нового режима спекания, после чего были внесены изменения в технологический процесс изготовления таблеток. Время спекания должно быть не менее 8,3 ч при температуре не менее 1750 °С.

Кроме того исследовалась кинетика спекания таблеток из порошков диоксида урана, полученных разными методами. На одинаковых режимах были изготовлены две экспериментальные партии сырых таблеток, которые спекались при температуре 1710°С на трех режимах с разной продолжительностью времени изотермической выдержки: 4,18ч; 6,27ч; 12,54ч. После спекания проводился контроль относительной линейной усадки, плотности и микроструктуры, который подтвердил характер влияния времени изотермической выдержки на плотность, линейную усадку и средний размер зерна топливных таблеток. С увеличением времени спекания: относительная усадка таблеток растет; плотность таблеток и средний размер зерна увеличиваются.

Физико-химические свойства карбоната кальция и нитроаммофоски

Харичев О.Е., Ершова М.И., Ефремов Г.И., Тарчигина Н.Ф.

Одним из крупнотоннажных побочных продуктов при производстве нитроаммофоски, азотнокислой переработкой хибинского апатитового концентрата является конверсионный карбонат кальция. В настоящее время значительная часть получаемого на предприятия карбоната кальция не находит применения и направляется в отвалы. Необходимость затрат на транспортировку и захоронение, контроль состояния, выплата экологических штрафов -снижают в целом экономичность производства нитроаммофоски. Кроме того, не решается важная задача комплексной безотходной переработки ценного фосфорсодержащего сырья хибинского апатитового концентрата.

На решение этих проблем и были направлены исследования, которые включали следующие этапы: установление физико-химических характеристик: карбоната кальция конверсионного, нитроаммофоски марок NPK (МОР) 16:16:16 и NРK (MOP) 23:22:0; получение опытных образцов новых видов удобрений, методом смешения их с карбонатом кальция, варьируя при этом способ его введения в плав нитроаммофоски различных марок, а также влажность вводимого компонента.

Исследования проводились на приборе Axios Advanced, который является рентгенофлуоресцентным спектрометром и имеет возможность анализа различных образцов. Axios Advanced - последовательный спектрометр с одним гониометрическим измерительным каналом, работающим в полном диапазоне измерений.

Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) - один из современных спектроскопических методов исследования вещества с целью получения элементного состава. Метод РФА основан на сборе и последующем анализе спектра, полученного путём воздействия на исследуемый материал рентгеновским излучением.

Опытные образцы удобрений с карбонатом кальция получали путем введения его в плав нитроаммофоски при следующих условиях: температура плава нитроаммофоски 140 ±5°С; механическое перемешивание с частотой вращения 200 об/мин; время смешения 30 секунд; расходные нормы карбоната кальция 5; 10; 15; 20; и 25 % от массы плава нитроаммофоски.

Как показали результаты рентгенофлуоресцентного анализа, введение карбоната кальция в плав NPK приводит к снижению в опытных образцах готового продукта суммы основных питательных веществ - азота, фосфора и калия с 49,7 % до 38,4 % для расходной нормы карбоната кальция 25 %, а также к увеличению в них массовой доли влаги почти в 2 раза. Величина водородного показателя (рН) полученных удобрений по сравнению с исходной нитроаммофоской марки 16:16:16 возросла незначительно с 4,7 до 5,1 в зависимости от количества вводимого карбоната кальция. Таким образом, результаты проведенных испытаний позволяют сделать следующие выводы: введение карбоната кальция в плав нитроаммофоски технологически возможно, как непосредственно в чистом виде, так и в смеси с хлористым калием.

Использование отходов пивоварения для очистки почв, загрязненных нефтепродуктами

Ефремов А.А.

_Впоследние несколько десятилетий были значительно развиты и улучшены методы биологической рекультивации, позволяющие очистить почвы, загрязненные опасными веществами. Одной из наиболее распространенных технологий биологической очистки является стимулирование естественной способности микроорганизмов разлагать загрязняющие вещества, что способствует оптимизации условий для микробного разложения углеводородов (наличие и доступность питательных веществ, воды и кислорода, рН, температуру и т.д.) . Для улучшения естественной способности почвенных микроорганизмов расщеплять углеводороды нефти предложены и исследованы многие методы, такие, как: рыхление, вспашка, боронование или дискование; орошение; известкование или гипсование; внесение минеральных и органических удобрений, поверхностно-активных веществ, ферментов или косубстратов; внесение структурообразователей (наполнителей) ; фитомелиоративные мероприятия и др. .

Биостимулирование является одним из наиболее предпочтительных методов рекультивации почвы, загрязненной нефтью и продуктами ее переработки, благодаря возможности локализации загрязнителя и ускоренному восстановлению плодородия почвы в целом, относительно низкой себестоимости и экологической безопасности. Активация местных микробных популяций часто используется для очистки отдаленных территорий, так как для ее осуществления требуется минимум оборудования. В некоторых случаях, например при больших масштабах загрязнения, стимулирование аборигенных микроорганизмов почвы является единственно возможной технологией рекультивации.

В ходе полевых экспериментов было изучено влияние пивной дробины и отработанного кизельгура на состав и степень удаления углеводородов из загрязненной нефтью черноземной почвы.

Материалы и методы исследований. В исследованиях использовали чернозем оподзоленный среднесуглинистый Самарской области, имеющий следующие характеристики: рН солевой вытяжки — 5,9; рН водной вытяжки — 7,0; сумма поглощенных оснований — 35,4 мг*экв. на 100 г почвы; содержание гумуса — 7,4 %, общая влагоемкость — 63,1 % . При проведении исследования применяли пивную дробину, полученную при варке пива "Классическое" в лаборатории бродильных процессов факультета "Пищевых производств" Самарского государственного технического университета, влажностью 70±2 %, а также отработанный кизельгур, полученный на одном из пивоваренных заводов Самарской области, влажностью 80±2 %. Химический состав солодовой дробины и осадка кизельгура изучали рентгеноспектральным методом на рентгенофлуоресцентном спектрометре Shimadzu EDX-800HS (Япония). Содержание химических элементов в сухой пивной дробине и осадке кизельгура представлено в табл. 1, а в золе отходов пивоварения — в табл. 2. Содержание золы составляет 3,85±0,13 % массы сухой дробины и 75,27+2,64 % массы сухого осадка кизельгура. В работе использовали высокосернистую средней плотности нефть (ГОСТ Р 51858-2002), полученную на ОАО "Оренбургнефть".

Эксперимент проводили в полевых условиях в Самарской области на делянках размером 1 м² в трехкратной повторности в течение мая — сентября 2010 г. На поверхность почвы наносили нефть в массовой концентрации 10 кг/м², а затем — пивную дробину и отработанный кизельгур, смешанные в соотношении 1:1, в количестве 10 кг/м² в пересчете на сухую дробину и кизельгур и перекапывали. Контрольным об разцом служила почва, загрязненная нефтью в массовом соотношении 10 кг/м² путем внесения её и перекапывания. Отбор и подготовку проб из слоев почвы 0 - 5 см и 5 - 20 см (ГОСТ 17.4А02-84) проводили через 0,5, 1, 2, 3, 4 и 5 мес. В отобранных пробах определяли содержание нефти методом колоночной хроматографии с УФ-спектрофотомет-рическим окончанием [6, 7| в модификации авторов.

Для определения суммарного содержания углеводородов пробу почвы тщательно очищали от корней, просеивали через сито с отверстиями диаметром I мм, высушивали на воздухе до воздушно-сухого состояния при комнатной температуре (в отсутствие солнечных лучей). Затем отбирали 20 г почвы и проводили экстракцию 200 мл гексана в аппарате Сокслета в течение 40 — 120 мин в зависимости от предполагаемого содержания нефти в почве. Гексан отгоняли на ротационном вакуумном испарителе при температуре 70 °С и давлении вакуума 2 атм досуха. Осадок нефтепродуктов растворяли в 15 — 20 мл гексана и переносили в мерную колбу объемом 25 мл. Объем пробы доводили чистым гексаном до метки. Полученный экстракт очищали от полярных соединений, не относящихся к нефтепродуктам, методом колоночной хроматографии. Для этого по 3 мл полученной пробы пропускали через стеклянную колонку диаметром 1 см, содержащую 3 см³ оксида алюминия, колонку промывали 6 мл чистого гексана. Объем очищенного экстракта доводили До 10 мл. Спектры поглощения углеводородов в ультрафиолетовой области спектра (диапазон длин волн 200 — 400 нм) получали на двулучевом спектрофотометре Shumadzu UY-1700 (Япония) в кюветах толщиной 10 мм, содержащих по 3 мл исследуемого раствора. Суммарное содержание углеводородов определяли по калибровочной кривой, построенной по результатам 'анализа серии стандартных растворов, полученных при последовательном разбавлении и очистке на хроматографической колонке исходной нефти, вносимой в почву. Суммарное содержание нефтяных углеводородов пересчитывали на 1 г сухой почвы.

Результаты исследований и их обсуждение. В ходе модельных полевых исследований установлено, что внесение отходов пивоварения ускоряет процесс удаления углеводородов из нефтезагрязненной почвы, причем на протяжении первых пятнадцати суток эксперимента степень удаления углеводородов в почве с добавлением кизельгурового ила сопоставима с контролем (рис. 1). В течение следующих месяцев степень удаления углеводородов в почве, содержащей смесь пивной дробины и отработанного кизельгура, все интенсивнее начинает превышать контрольные показатели. На протяжении всего периода наблюдений происходит постепенное удаление углеводородов из загрязненной нефтью почвы с добавлением отработанного кизельгура, при этом содержание нефтепродуктов уменьшается на 14,5 — 14,8 %. Анализ спектров поглоения углеводородов, выделенных из нефтезагрязнёной почвы, содержащей пивную дробину и отработанный кизельгур (рис. 2), показал, что в течение эксперимента в почве уменьшается содержание углеводородов, имеющих максимумы поглощения в области длин волн более 270 нм. Согласно данным Тиличеева], к ним относятся углеводороды, содержащие конденсированную систему из более чем одного бензольного кольца, а также ненасыщенные углеводороды с более чем тремя сопряженными двойными связями. При этом уменьшается содержание ненасыщенных углеводородов с более чем двумя сопряжёнными двойными связями, имеющих максимумы поглощения в интервале длин волн 230 — 270 нм. Таким образом, внесение отходов пивоварения позволило удалить из почвы канцерогенные соединения, очень опасные для биосистемы.

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/284476

Смотрите также:



_1966(~1
_Антонян Ю.М., Сексуальные преступления. Чикатило и другие
_РГР № 1 (2)
- Габариты и масса 27
'Образ–Я' и его развитие средствами диалога
"Логистическая технология JIT"
"Особенности правовой системы Российской Федерации" по дисциплине "Теория государства и права"
«Анализ ликвидности и платежеспособности предприятия» (на материалах ОАО Московская кондитерская фабрика «Красный Октябрь»)