1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (811202), страница 58
Текст из файла (страница 58)
18, /у — трубопроводы для забора хозолноа воды; 14 — танк дзя лравевня водно-угольнон суспензнн, 16— установка для псреработкгг отхолов; 18 — таяк для хранения отходов; 17 — устанонка для охдажденвя воздуха; 18 — тань для хранення гетавола щего синтеза окись углерода и пар высокого давления, идущий в турбины насосов, компрессоров и вспомогательных электрогенераторов. Полученный СО проходит довольно сложную очистку, прежде чем его смешают с водородом и под давлением около 7 гЧПа подадут в реактор.
В процессе многостадийной очистки СО отделяют от сернистого газа, примесей СО,, твердых частиц, паров воды. На продуктах очистки предусмотрена работа специальной установки для получения серы (около 30 т в день). Мета- К 01 нол-сырец, получаемый на выходе нз реактора, содерукит до 15,'о воды, некоторое количество высших спиртов и летучих остатков.
Поэтому его подвергают дополнительной дистилляции с тем, чтобы в систему хранения закачать 99%-ный спирт. Продолжительность цикла расходование угля — заполнение емкостей для хранения этанола и других веществ определена в 28 дн. (38]. Плавучий завод будет включать два энергетических блока мощностью 80 МВт каждый и комплекс для получения метанола. Для их размещения предполагается использовать судно водоизмещением 514 тыс.
т (274 Х 119 74', 27,4 и) с осадкой в рабочем положении примерно 20 м. Корпус судна будет выполнен из на- 263 пряженного бетона, а трубопроводы для подъема холодной воды — из облегченного бетона (диаметр. трубопроводов около 12 м). Судно должно быть оснащено собственной движительной установкой мощностью около 12 МВт для того, чтобы противостоять сложным погодным условиям. Рассчитано, что при такой мощности двигателей судно сможет иметь ход 0,26 м/с против ветра около 13 м/с. Для предотвращения изгибающих нагрузок в трубопроводах при волнении, превышающем расчетное (высота волн 5,5 м, в предполагаемом районе эксплуатации волны большей высоты наблюдаются не более 30 ч в год), судно будет снабжено успокоителями качки.
О конструкции плавучего завода дает представление рис. 10.5. В носовой части судна размещены жилые помещения (команда и персонал завода 100 чел), в средней части — собственно завод. Остальное пространство занято двумя ОТЭС, работающими совершенно автономно. Особенность плавучего завода — максимальное использование в проекте уже действующего оборудования— стандартных электролизеров, оборудования для газификации угля, приготовления угольной суспензии, синтеза метанола, очистки газа и метанола. Дело стоит за серийной ОТЭС мощностью 80 МВт.
$10.5. Океанская добыча урана Известно, что океанские воды — один из перспективных источников ядерного горючего для атомных станций: в Мировом океане в виде карбонатного иона ()»(СОз)4- растворено около 4 млрд. т урана, причем концентрация его примерно постоянна по всей толще вод и составляет 3,3 мкг/л (в 1Π— 20 раз выше концентрации растворенного золота!). Вопросы переработки морской (океанской) воды с целью получения ядерного горючего обсуждаются уже около 20 лет.
К настоящему времени исследованы различные процессы выделения соединений урана из воды: флотация, экстракция с помощью органических растворителей, осаждение с помощью различных коагуляторов, поглощение с помощью различных сорбентов. Последний процесс, точнее поверхностная сорбция — адсорбция, считается наиболее эффективным, так как не связав с использованием болыпого количества химических веществ, способных существенно загрязнять перерабатываемую воду, изменять ее биологические свойства за счет изменения рН.
Лучшими адсорбентами считаются гидроокись титана и ионообменные смолы на основе полиамидных соединений (62]. Экономически новая технология пока еше не оправдана; стоимость эквивалентного количества соединений урана, добываемых из океанской воды, примерно в 5 раз выше получаемого прн переработке урановых руд на суше окисла урана ()зОз (по некоторым данным стоимость одного килограмма последнего составляет примерно 80 долл.).
Однако увеличение добычи на суше в связи с потребностями энергетики, истощение запасов и соответствующий рост стоимости уже в недалеком будущем должны снизить эту разницу (уже сейчас предсказывается возможное повышение цены (),Оз до 250 долл./кг [35) ), так что даже для стран — производителей урана переработка океанских вод может стать выгоднее, чем переработка отвалов урановых рудников. Выгода же для стран, не имеющих собственной сырьевой базы, будет очевидной. Все разработанные к настоящему времени достаточно эффективные адсорбционные установки работают на принципе создания потока жидкости через слой адсорбента, который после насыщения подвергают.
регенерации с помощью различных растворителей. Адсорбент используется либо в виде твердой пористой перегородки, через которую прокачивается перерабатываемая вода, либо в виде «кипящего» слоя, в котором гранулы адсорбента поддерживаются во взвегпенном состоянии самим ~оком жидкости («псевдожизненный слой»). Последний вариант наиболее техно- логичен, так как позволяет осуществить непрерывный процесс получения конечного продукта. Для создания тока жидкости предполагается использовать океанские течения, в том числе и приливно-отливные, волны, потоки, создаваемые при работе ОТЭС. Во всех этих случаях для добычи уранового сырья будет использоваться возобновляемая энергия и, следовательно, в перспективе атомная энергетика может «породниться» с океанской, невзирая на протесты сторонников преимущественного развития атомной энергетики.
Одним из первых проектов добычи урана с помощью течений была идея создания адсорбционной установки в проливе Мэнэй между западной оконечностью Уэльса и о. Англси в Ирландском море. Этот пролив в одно из уникальных явлений природы: при длине около 25 км его ширина в средней части не превы|пает 2 км.
Английские специалисты предложили в 60-х гг. использовать дно бухты в наиболее узком месте в качестве естественной поверхности для помещения адсорбента (гидроокись титана), водо- обмен над которым осуществлялся бы приливно-отливными течениями. Предполагалось под установку занять площадь около 1 млн.
м'. Проект не был осуществлен, но позволил по-новому взглянуть на возможность использования энергии приливов н естественных узкостях. К настоящему времени выполнен значительный обьем исследовательских работ по изучению особенностей океанской технологии добычи урана. Эти работы позволили определить оптимальные параметры будущих промышленных установок — необходимые количества адсорбента, тип адсорбента, размеры гранул, скорости течения воды, обеспечивающие наилучшую адсорбцню, энергетические затраты на производство уранового концентрата.
Определено, например, что наименьшим гидродинамическнм сопротивлением обладает адсорбент в кипящем слое, при использо- 265 оторого энергия на питание насосов составляет менее 5 37 той, которая может быть добыта при использовании получаемого расщепляющего материала (62]. В результате исследований, выполненных на опытной установке, рассчитанной на загрузку 500 кг адсорбента при максимальной подаче воды через камеры 360 мйггч и установленной в июле 1980 г, в Гольфстриме, в !5 милях юго-восточнее Майами, американские специалисты показали, что в течение года с помощью 72 кг зернистой гидроокиси титана (диаметр частиц 2 мм, плотность 1,4 г(смв) прп 12-кратной десорбции можно получать примерно 300 г концентрата.
Ионообменной смолы с гранулами диаметром 0,4 — 1,0 мм необходимо в 3 раза меньше. Опытная установка была выполнена в виде плота с четырьмя квадратными камерами размером 0,7 Х 0,7 м, вода в камеры подавалась погружным насосом через диффузор-распределителуи Более мощную установку, рассчитанную на получение из морской воды 10 кг урана в год, в 1983 г. должны были запустить японские спепиалисты. В этой установке также использ ет ль уется гидр титана, но с размером зерен ! мм, что обеспечивает увеличение эффективной площади адсорбента по сравнению с американской установкой в 4 раза и, соответственно, уменьшает необходимое количество его примерно в такое же число раз. В у новке прокачивается через плотный слой адсорбента насор .
ода сами со скоростью 1 смус. Министерство внешней торговли и промышленности Японии планирует в 1985 — 1990 гг. оснастить все атомные электростанции страны установками по добыче урана из морской воды. О>кидается, что в !990 г. это даст возможность получать до 3400 т урана. В Я Японии разработан проект оснащения установкой для добычи урана плавучей океанской термальной станции. Подсчитано„ что ОТЭС мощностью 100 МВт, расходующая примерно 85% полезной вырабатываемой электроэнергии на дополнительную прокачку воды через адсорбент, в котором гидравлические потери составляют примерно 15%, позволит в год добывать количество урана, достаточное для работы в течение года АЭС мощностью 1 ГВт, , т.е.
в 10 раз больше, чем установленная мощность ОТЭС! В этих расчетах КПД адсорбции принят равным 50% — десорбции — 90 о>о, из 1!О т уранового концентрата путем обогащения получают примерно 23 т обогащенного урана с содержанием изотопа 1г"' 2,7%, достаточно для работы водяного реактора на медленных нейтронах.
Схе. хема блока переработки воды показана на рис. 10.6. Через адсорбент пропускается весь сток ОТЭС (и теплая, и холодная вода), а также дополнительное количество воды, прокачиваемое за счет электроэнергии, вырабатываемой станцией. В Не менее заинтересована в получении океанского урана ФРГ. энергетическом балансе этой страны АЭС пока не занимают ведущую роль. На их долю приходится установленная мощность около 10 ГВт, причем среднегодовая потребность в природном 266 уране составляет примерно 1300 т. Прогнозные оценки показывают, что к 2030 г, общее потребление энергии в стране почти утроится.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
