1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Результаты анализа физических и химических свойств воды приведены в табл. 4.2. тря зксперямеитаяьяых исспедоее~ип 247 табяица 4.2 Резупьтаты аиапиза воды и пара из скаажииы Ш 20 в райоие уайракей, Новая Зепаидия(Э) Температура сепарации лара 202~ С температура сепарации воды 202и99 С СопеРжеиие Спз а паРВ высокого Даепеииа 142 ммспя/100 молей' Н 0 4,5 ммопьl 100 мопей Н 20 рН воды при 20 С 8.0 Ссдержаиие Н Б В па1ы ВысОкОГО деепеиия "Растесреииые компоненты в воде опредепяпись при 20 С. о 3. Химический состав геотермального пара, получаемого прн реализации Плоушерской программы Приведенные ниже материалы заимствованы из работы [4), в которой описаны результаты двухмесячного исследования химического состава геотермального пара, получаемого при реализации Плоушерской программы.
Цель исследования заключалась в определении видов и концентраций радиоактивных и нерадиоактивных примесей, которые могут выноситься на поверхность выходящим паром. Для осуществления этой цели потребовалось спроектировать и создать систему для определения коэффициентов распределения частиц пород в паровой и водяной фазах, разработать аналитические методы определения концентрации твердых веществ в воде и методы отбора проб пара и воды, находящихся при одинаковой температуре с образцами пород, извлеченными из полости, образованной после взрыва устройства "Пайлдрайвер". Ниже приведено описание эксперимен- 243 Глава 4 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ) ) ) два бдха бтввд дадена добвбетнад бОйт юнвеви блох хе 1 Лбвзхзвб ь тальной установки, исследуемых материалов, режимов работы уста- новки и используемых аналитических методов. Эясиервжеивадьиал усваиоеяа.
Схема установки для определения коэффициентов распределения отдельных химических компонентов представлена на фиг. 4.5. Она состоит из трех основных блоков: Ц изготовленного из сплава инконель автоклава с электрическим обогревом емкостью 5 л, в котором находится вода, образцы породы и расположен каплеотбойник для отделения капель воды из струи выходящего пара, 2) изготовленного из сплава инконель парового стояка наружным диаметром 9,5 мм, поддерживаемого при постоянной температуре, яа 3 — 5 С превышающей температуру автоклава благодаря размещению стояка в одном общем кожухе с нагревательным элементом и асбестовой изоляцией, и 3) изготовленного также из сплава инконель охлаждаемого воздухом отстойника для сбора кон.- денсата наружным диаметром 6,25 мм, в котором пар конденсируется и образовавшийся конденсат возвращается в автоклав, Как видно из фиг.
4.5, экспериментальная установка снабжена разнообразными приборами и устройствами для проведения необходимых измерений, включая окна для отбора проб, манометр и термопары для измерения температур в различных точках установки. Окна для отбора проб воды и пара включают в себя водоохлаждаемый конденсатор и два вентиля для регулирования скорости отбора пробы. Для заполнения системы после каждой операции по отбору пробы используется водяной насос.
Давление измеряется с помощью манометра с верхним пределом измерений 34,5 МПа Для обеспечения безопасной работы системы между автоклавом и поддерживаемым при постоянной температуре паровым стояком размещен предохранительный клапан, срабатывающий при максимальном давлении 24 МПа. Для измерения температуры системы были использованы восемь термопар. С помощью термопары 1 измеряется температура воды, термопары Я, расположенной непосредственно над уровнем воды, — температура пара, термопар 3 и 4 — температура пара в нижней и верхней частях парового стояка, термопары 5 — температура парового конденсата в конце пароконденсатного отстойника, термопар 8 и 7— температура воздуха на входе и выходе из конденсатора и термопа; ры 8 — температура стенки парового стояка.
Каплеотбойное устройство расположено в автоклаве непосредственно над поверхностью -Фи г. 4.б. устеювка дпя измерения козффиучнтов распреяетення химических компонентов ~43. 1 — линия отбора проб воды; 2- вентиль водяной линии 2; 3- водяной твплообменник; 4 — вентиль подачи добавочной воды; б - вентиль водяной п» нии 1; б — каплвотбоянии; 7 пиния — отбора проб лара; 3 — лесовой вентиль2; 9- водяной теплообменник; 10- ляповой аттиле 1; 11 — мвтометр с верх-, ним пределом измерений 34, б МПа; 12 — воздушный теплообменник; 13 — рвсходомер для воздуха; ТП1 — ТП — термолары 1 — В.
250 Слева 4 Три еисперимеитвпьиых исслеяовв4ия 251 кипящей воды с целью предотвращения уноса капель воды в блок парового стояка. Исяьивываем51а мшквркал. Для анализа было получено около 3 кг гранитной породы из Лоуренсийской радиационной лаборатории. Образцы породы представляют собой небольшие части бурового керна, извлеченного из нижней полусферы полости, образовавшейся при взрыве устройства еПайлдрайвер". Они представляют породу из трещиноватой или обрушившейся зоны района взрыва, а также зоны самой полости. Образцы расплавленной (спекшейся) и нерасплавленной породы помещаются в испытательный сосуд в том виде, в каком они были получены. Не предпринималось никаких попыток промыть или очистить образцы породы, а также увеличить площадь поверхности образца путем дробления или размалывания. Перед испытанием оболомок темной спекшейся породы и обломок нерасплавленной породы исследовались с целью обнаружения в них основных изотопов, испускающих гамма-излучение.
В обоих образцах были обнаружены одинаковые основные изотопы, но, как и ожидалось, расплавленный образец породы обладал на несколько порядков величины большей активностью, чем нерасплавленный образец. Были обнаружены следующие испускающие гамма-излУчение изотопьг 55Сс, юейв 1155Ь, '54С5,151Св 144С 144Р 155Е 1545 152Е Меиодкка яоведеккл эксяеркмекиа.
Во время эксперимента автоклав заполняли водой в количестве 1800 мл, герметически закрывали и нагревали с помощью электрического обогревателя до требуемой рабочей температуры. Перед началом отбора проб всю систему при рабочей температуре выдерживали в течение 18 ч для установления равновесия в ней. Перед отбором проб на два часа включали паровой стояк и температуру в нем регулировали таким образом, чтобы показания термапары 8 на 2 — 5'С'превышали показания термопары 1.
Расход воздуха через отстойник был отрегулирован таким образом, чтобы обеспечить практически полную конденсацию, но по возможности не допустить переохлаждение сконденсированной воды. Скорости кондеясации паров в отстойнике были рассчитаны. Наблюдаемые скорости конденсации для водяного пара составляли 350, 350 и 250 г водь1/мин при температурах соответственно 343, 288 и 232'С. Использовали следующую методику отбора проб.
Включали линию подачи холодной воды в холодильник системы отбора проб. Закрывали вентиль 2 на линии отбора проб, медленно открывали вен- тиль 1 на той же линии и под эту линию устанавливали полиэтиленовую бутыль для проб, а вентиль 2 регулировали на расход 10 мд/мин. Отбирали первую пробу 50 мл, которую не использовали для анализа. Пробы со второй по пятую, по 50 мл каждая, сохраняли для анализа. По окончании отбора проб вентиль 2, а затем и вентиль 1 закрывали, потом вентиль 2 снова открывали для дренажа линии отбора проб.
Пробы воды всегда брали перед отбором проб пара. Процедура отбора проб пара и воды в основном одинакова, за исключением того, что линия отбора воды отсоединяется около вентиля 1 и охлаждающий трубопровод промывается очищающими растворами с целью предотвращения потерь вещества из-за отложений в линии. Последовательность промывки для отсоединенной системы отбора следующая: 20 мл 20%-ной НС1, затем 20 мл дистиллированной воды, 20 мл 204/-ного )ЧН ОН и снова 20 мл дистиллированной воды. Анализ промывочных растворов показал, что во время охлаждения образцов воды имело место незначительное отложение веществ.
Автоклав снова заполняли после каждой операции по отбору проб воды и пара. Через водяной вентиль, расположенный перед автоклавом, в последний закачивали количество воды, равное объему взятой пробы. После заполнения автоклава водой восстанавливали прежние условия работы системы, которую выдерживали некоторое время при заданной температуре для достижения равновесия в ней перед новым отбором проб. Мемеды акалква.
Для обнаружения следов элементов в образцах воды и пара, находящихся в равновесии с радиоактивными (при очень низком уровне) образцами породы, требовались аналитические методы. Ниже перечислены использованные для обнаружения выбранных элементов аналитические методы, а также указаны нижние пределы чувствительности для каждого метода. Основой для выбора элементов являются опубликованные данные по составу гранитных пород и ожидаемым продуктам деления. При выборе аналитических методов должны учитываться следующие факторы: низкая концентрация представляющих интерес элементов в горных породах, радиоактивный распад радиоактивных изотопов с малым и промежуточным периодами полураспада, например с 11 = 8 мес, и, наконец, помехи, создаваемые каким-либо элементом при использовании аналитических методов для обнаружения других элементов.
Ясно, что коэффициенты распределения радиоактивных изотопов имеют большое значение при анализе геотермального пара, получае- Аналитические методы [4) таблица *3 Элемент Предел чувствительное|и Метод анализа Азуроп хрома 5 (колориметрическнй) З мкг/л (ячвйк ' 1О см) Атомная вбсорбционная спвктроскопив ц 3 мг/п Эриохром-цианнн К (кьюориматричв- 10 мкг/и (ячейка ский) 1 см) Гамма-слектроскопия 20 — 10 э миг/и" Аэур С (колориметрическнй) 20 мкгЛ~ (ячейка 1 см) мная абссрбционная спект око- 0,5 мг/и Алюминий Сурьма Бор Аго Ро пия Пламенная спектроскопии Атомная абсорбциснная спектроскопии Гамма-спвктроскопия Гамма-спектроскопня Атомная абсорбционная слектроскопия Активвционный анализ Пламенная спектроскопня Атомная абсорбционная спектросколия Пламенная спектроскопня Атомная абсорбц~онная спектроскопии Феррозин (копориметрический) 10 мкг/л 10 мкг/и Кап ьци й 20 — 10 э мю;/и') 20 — 10 э мкг/п1) 1О мкг/л Церн й Цезий Кобальт 20 - 10 э мкг/л1) 25 мкг/и 10 мкг/л 200 мкг/п 25 мкг/и 2 мкг/и (ячейки 1О см) «)О мкг/л 1 мкг/л Медь Железо Пламенная спектроскопия Атомная абсорбцнонная спектроскопии Эрнохром черный Т (копориметричвский) Пламенная спектроскопня Атомнав абсорбцисннав спектроскопня Пламенная спектроскопия Гамма-спвктроскопия Мопибденовая синь (колориметрическнй) Атомнвв збсорбциснная спектроскопня Пламенная спектроскопия Атомная вбсорбционная спвктроскопня Пламенная спектроскопия Магний 10 мкг/л (ячейки 1 см) 20 мкг/л 1 мкГ/л Марганец 1 мкг/л гО-1О ' мкг/ии 3 мкг/л (ячейки 10 см) 0,5 мгlи Калий Рутений К рвы нез вм аг мкг/л 1 мкг/л 20 мкг/л Натрий Стронций В Чувствительность определения содержания элементов ьетсдом гам.
мэ спектроскопии изменяется в широких пределах в зависимости ст вели ины помещ создаваемых рругимн присутствующими в образце рвдоактнвными изотопамн, полной, величины гаььпьсигнала от образца, времени активации, времени счета, периода полураспада н т л. три экспериментальных исследования 253 мого при реализации Плоушерской программы. Был, использован непосредственный гамма-анализ как радиоактивных компонентов, так и образцов с повышенным содержанием последних (добавка 60 мг/л+ + активация нейтронами). При определении содержания нерадиоактивных компонентов ис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
