Ученые Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина (https://t.me/tsutmb) предложили способ улучшения прочности льда путем добавления в него органических и неорганических наночастиц, получаемых из природного сырья, — микроцеллюлозы и кварцевого песка.
Снабжение арктических регионов во многом зависит от сезонности судоходства, а в зимний период — от прочности льда на зимниках и переправах. Кроме того, лед можно использовать для создания временных сооружений — взлетно-посадочных полос, разгрузочных площадок, дорог, переправ, зданий. Это дешевый и легкодоступный материал. Проблема — в его хрупкости и низкой прочности.
Ледовые композиты, полученные путем замораживания воды с введенными в нее нанодобавками, в 4 раза прочнее обычного льда и обладают высокой трещиностойкостью.
Исследование осуществлялось в рамках программы «Приоритет-2030» и поддержано грантом РНФ
Ученые Университета МИСиС разработали методику нанесения защитных жаропрочных покрытий на лопатки турбин электростанций и авиадвигателей. Предложенный ими способ позволяет придать материалам дополнительную устойчивость к окислению и долговечность при работе в условиях экстремально высоких (до 850 градусов) температур.
Как рассказали «Энергии+» авторы разработки, они воспользовались технологией импульсно-дугового вакуумного бесконтактного плавления. Для этого покрытие в виде гранул толщиной 200–500 микронов (в восемь раз толще обычной полиэтиленовой пленки) разместили на поверхности детали. Затем ее расположили в вакуумной камере на специальном столике, способном перемещаться по трем осям координат.
За наплавление гранул на поверхность детали отвечала установка с вольфрамовым «жалом» тоньше швейной иглы, на кончике которого генерировалась импульсная электрическая дуга. За счет возможности перемещения по трем осям такой электродспособен точно «сканировать» обрабатываемую деталь и наплавлять каждую гранулу отдельно.
В работе использовался сплав титана, ниобия и алюминия с повышенным содержанием последнего. В результате полученное покрытие показало высокую устойчивость к окислению при сохранении оптимальных механических характеристик основного материала. Благодаря этому предложенный метод — кандидат для внедрения в разные отрасли промышленности, включая энергетику и ракетостроение.
— Константин Купцов. Старший научный сотрудник научно-учебного центра Университета МИСиС и Института структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН.
Сейчас авторы методики работают над ее совершенствованием.
Китайские ученые впервые в мире успешно испытали прототип космического ядерного двигателя. Как сообщает журнал Китайской академии наук Scientia sinica technologica, рабочей группе, в которую вошли представители более десяти научно-исследовательских проектных институтов страны, удалось запустить реактор мощностью 1,5 мегаватта от внешнего источника питания и протестировать систему отвода тепла.
Как пояснил «Энергии+» член-корреспондент Академии космонавтики имени Циолковского Андрей Ионин, если все действительно так, как сообщает китайская пресса, новый двигатель однозначно должен стать прорывом в мировой космонавтике.
Сейчас начинается второй этап освоения космоса. Первый начался в 1957 году, и главным технологическим прорывом в нем стало создание ракет-носителей, позволяющих преодолеть земное притяжение, и искусственных объектов, которые могут долго существовать в космическом пространстве. Для перехода ко второму этапу — освоению дальнего космоса, начиная с Луны и Марса, — нужны новые прорывные технологии. Одна из них — создание мощного, безопасного, компактного и долговременного источника энергии, который может работать в космосе.
— Андрей Ионин. Член-корреспондент Академии космонавтики имени Циолковского.
Такой источник энергии, подчеркивает эксперт, может решать множество задач: от вывода кораблей во внеземное пространство до питания космических промышленных производств и поселений на других планетах и спутниках. Однако его мало создать — нужно еще и доставить. Китайский двигатель, к примеру, заявлен как способный «складываться» и «разворачиваться».
ПАТЭС "Академик Ломоносов" в порту города Певек. Взято из открытых источников
Перед тем, как начать писать материал скажем, что Россия единственная страна, которая обладает технологией создания плавучих атомных теплоэлектростанций. Кто-то скажет, что такая технология, в принцип, бессмысленна, и проще строить стационарные электростанции и линии электропередач. Но это только на первый взгляд. В материале, попробуем вам кратко объяснить полезные стороны в создании ПАТЭС, тем более, в масштабах такой огромной страны как Россия.
Немного слов скажем о головной ПАТЭС "Академик Ломоносов" (плавучей атомной теплоэлектростанции). Подчеркнем тот факт, что это полностью отечественная разработка. ПАТЭС "Академик Ломоносов относится к проекту 20870. На сегодняшний день эта ПАТЭС уже построена и работает в порту города Певек (Чаунский район, Чукотский автономный округ). ПАТЭС "Академик Ломоносов" является самой северной АЭС в мире. ПАТЭС напоминает что-то вроде корабля, но она не имеет собственного двигателя, поэтому ПАТЭС является буксируемой.
В состав ПАТЭС входит целая сеть специальной инфраструктуры: плавучий энергетический блок (ПЭБ), береговая площадка с сооружениями, благодаря которым электро- и тепловая энергия доставляется конечным потребителям. Также, в системную инфраструктуру входят специальные гидротехнические сооружения, которые обеспечивают безопасную стоянку ПАТЭС в акватории морского порта. На ПАТЭС размещается обслуживающий персонал общим количеством около 70 человек. Для них предусмотрены жилые каюты, столовая, салон отдыха, библиотека, спортивный и тренажерный залы, бассейн, сауна и баня. Кроме того, есть магазин, прачечная и другие удобства. Для того, чтобы готовить пишу и хранить продукты, на ПАТЭС имеются камбузный и провизионный блоки. Ну и, конечно же, амбулатория для оказания медицинской помощи.
Транспортировка ПАТЭС "Академик Ломоносов". Взято из открытых источников
Транспортировка ПАТЭС "Академик Ломоносов". Взято из открытых источников
Строительство ПАТЭС "Академик Ломоносов" началось в 2007 году на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге. Сдача ПАТЭС в промышленную эксплуатацию состоялась в 22 мая 2020 года. Энергетическая установка ПАТЭС "Академик Ломоносов" состоит из двух реакторов КЛТ-40С, разработанные в ОКБМ им. Африкантова, двух паротурбинных установок, произведенных на Калужском турбинном заводе, а также других вспомогательных систем и оборудования. Говоря о мощности станции нужно сказать, что электрическая мощность каждого реактора составляет по 35 МВт. Итого, электрическая мощность ПАТЭС составляет в сумме 70 МВт, тепловая составляет 50 Гкал/час.
Такой мощности достаточно, чтобы обеспечивать электроэнергией и теплом населенный пункт, численностью в 100 тысяч человек, либо целый район или регион, с сопоставимой численностью. Говоря проще, данная ПАТЭС может обеспечить электроэнергией весь Чукотский автономный округ. Теперь скажем, что это очень важно, тем более для нашей страны, которая ввиду протяженной береговой линии за полярным кругом и недостатком сухопутных путей сообщения, не всегда может построить стационарные электротепловые станции, тем более, что на берегу Северного Ледовитого океана у России множество населенных пунктов.
Схема ПАТЭС "Академик Ломоносов". Взято из открытых источников
Теперь, скажем очень интересные и, конечно же, позитивные новости. В нашей стране стартует строительство новых ПАТЭС по типу "Академика Ломоносова". Сразу скажем, что не стали заморачиваться и решили построить четыре новых станции, что естественно правильно. Ведь, в ПАТЭС заложен такой большой запас прочности, но тем не менее, каждые 12 лет ПАТЭС нужно буксировать на судоремонтный завод в Балтийском море, а значит, оставлять огромное количество потребителей на Севере - никто не станет. Поэтому, на смену ПАТЭС, который уйдет на ремонт, придет новенький. Своеобразная продуманная ротация.
Оговоримся, что новые станции начнут строить в Китае. Кстати, закладка первого корпуса плавучей станции уже состоялась в этом году. Но не нужно переживать и бояться, что заказы ушли в Китай. Все тут легко и понятно объяснятся. Дело в том, что сегодня в России настоящий бум в судостроении, поэтому верфи в стране, банально, перегружены заказами на годы вперед. А строительство новых верфей для этого займет много времени и тогда сроки реализации программы передвинуться "вправо", что недопустимо, как мы понимаем, в сфере энергетики.
ПАТЭС "Академик Ломоносов" в порту города Певек. Взято из открытых источников
ПАТЭС "Академик Ломоносов" в порту города Мурманск. Взято из открытых источников
Естественно, в России строятся новые судостроительные верфи, но и они строятся для реализации уже намеченных планов обновления военно-морского и гражданского флотов России. Кроме того, дружественный нам Китай, являющийся нашим стратегическим партнером, всего-навсего, построит нам только корпуса станций. Всю "начинку" ПАТЭС будут делать именно в России. Это палубные надстройки, оборудование и, конечно, энергетическая установка. То есть, после того, как в Китае будут построены корпуса станций, их будут буксировать в Россию, так что тут скажем, что все хорошо. Известно, что первый корпус будет доставлен в Россию из Китая уже в конце 2023 года.
Также известно, что новые станции будут устанавливать новые реакторы РИТМ-200С. Они также разработаны и произведены в России. Данные реакторы имеют свои преимущества. Они являются модульными. Говоря проще, в одном корпусе находятся: сам реактор, парогенераторы и циркуляционные насосы. Это, конечно же, упрощает сам техпроцесс и удешевляет его. Общая мощность новых ПАТЭС составит до 106 МВт, в зависимости от желания заказчика. Габариты новых станции точно такие же, как и "Академика Ломоносова": длина - 140 м, ширина - 30 м. Каких-то особых внешних отличий у новых ПАТЭС с головным проектом не будет. Но вот, "начинка" изменится очень и очень сильно.
Транспортировка ПАТЭС "Академик Ломоносов" из Санкт-Петербурга в Мурманск. 2018 год. Взято из открытых источников
Строительство ПАТЭС "Академик Ломоносов" на Балтийском заводе в Санкт-Петербурге. Взято из открытых источников
Новые ПАТЭС пойдут для реализации как внутри России, в районы Крайнего Севера, так и на экспорт. Уже известно, что "Росатом" ведет переговоры с потенциальными покупателями в Африке, Азии и Латинской Америке. Это все говорит о том, что будут варианты ПАТЭС для разных климатических условий, как для Крайнего Севера, так и для тропических широт. Это все делает Россию мощнейшей энергетической державой и в сфере атомной энергетики. Ведь, нет сомнений, что покупатели будут, тем более, что Россия предлагает инновационное и прорывное решение по быстрому подключению к электро- и теплоэнергии огромное количество потребителей за столь короткое время. А известная всем надежность России на рынке атомных технологий, ставит нашу страну в очень выгодное положение, когда спрос, как говорится, все равно будет. Самое главное тут - выгодное, с нашей стороны, предложение.
Если Вам понравилась статья - поставьте лайк. Много наших материалов вы найдете на нашем сайте. Будем рады, если вы его посетите. Ваша подписка очень важна нам: Пикабу, канал в Телеграмм, сообщество в ВК, а также сообщество в Пикабу "Все о космосе". Всё это помогает развитию нашего проекта "Журнал Фактов".
Специалисты Курчатовского института совместно с коллегами из Московского политеха и Российского химико-технологического университета имени Менделеева усовершенствовали технологию переработки литий-ионных аккумуляторов. Они предложили тщательнее их перемалывать, а побочные продукты превращать в гранулы.
Традиционно процесс переработки литий-ионных аккумуляторов состоит из нескольких этапов: разрядки, измельчения, выщелачивания и сжигания. На каждой стадии из аккумуляторов извлекают ценные элементы, в том числе цветные металлы. Однако при переработке образуется множество побочных продуктов.
Специалисты добавили в классический процесс переработки еще две стадии: дополнительный помол и гранулирование побочных продуктов. На дополнительной стадии помола происходит механоактивация частиц с увеличением их удельной поверхности и пористости. Это делает последующие реакции более интенсивными, повышая выход соединений кобальта, никеля, лития и других элементов.
После разрядки аккумуляторов образуется осадок — гидроксид железа. На стадии выщелачивания остается графит. Эти побочные продукты можно перевести в гранулированное состояние. Гранулы проще и дешевле утилизировать, чем, например, порошки.
— Василий Ретивов. Заместитель директора Курчатовского института по химическим исследованиям и технологиям.
Новый способ помогает извлечь полезные материалы, содержащиеся в аккумуляторах, для их повторного использования. Это позволяет уменьшить нагрузку на окружающую среду за счет большей экологичности процесса и снизить необходимость в добыче полезных ископаемых.
Технология «сухой туман» — наиболее прогрессивный метод пылеподавления из существующих. Он остроумно использует природную способность взвешенных частиц, соединяться при контакте с близкими по размеру фракциями. Благодаря этому свойству, распыленные до состояния природного тумана капли воды сталкиваются и «сливаются» с частицами пыли, увеличивают их вес и осаждают.
При грамотном использовании эффективность технологии может достигать 90-95%. Это значит, что любая попавшая в воздух пыль на 9/10 будет нейтрализована.
Описание технологии.
Традиционный подход, в основе которого увлажнение пылящего материала большим количеством воды, показывает относительно высокую результативность в борьбе с последствиями поверхностного и вторичного пыления. В качестве средства осаждения первичной пыли, возникающей в процессе производства, он малоэффективен.Проблема в том, что для того, чтобы нейтрализовать попавшие в воздух частицы, необходимы капли одинакового с ними размера. Если капля больше, она обладает мощным потенциалом разгона и может передвигаться на дальние расстояния (до 200 метров), увлекая за собой некоторый процент пыли, однако эффективного слипания и осаждения частиц при этом не происходит.Классические оросительные установки создают водяную взвесь, размер капель которой находится в диапазоне 30-150 µm, в то время как наиболее опасные фракции промышленных загрязнений имеют калибр до 50 µm.
Фракции природных осадков
Например, смог, висящий над индустриальными районами, на 90% состоит из пыли размером до 10 µm (РМ 10). Такие облака не способны к самоосаждению и могут находиться во взвешенном состоянии годами!
В отличие от «мокрого тумана», генераторы «сухого» умеют создавать капли 1-10 μm, сопоставимые с размерами мельчайших пылевых частиц. Именно они и обеспечивают нужную эффективность, связывая и осаждая самые опасные фракции взвешенной пыли.
Преимущества «сухого тумана».
Технология «сухой туман» сегодня наиболее действенна в борьбе с пылью. При этом в полевых условиях она элементарно совмещается с другими инструментами, увеличивая общую результативность. Вот лишь некоторые базовые выгоды от ее внедрения:
Минимальное водопотребление (до 1 л воды на тонну обрабатываемого сырья).
Возможность использования воды любого качества.
Не увлажняет сырье и продукт (не более 0,5%, в среднем 0,1%).
Возможность эксплуатации зимой.
Не замерзает и не замораживает оборудование.
Гибкие настройки, широкий набор опций, простое управление и обслуживание.
Возможность полной автоматизации процессов.
Низкие операционные и сервисные расходы.
Комплексы генерации сухого тумана свободно интегрируются на любом этапе технологического цикла в металлургии и строительстве, на угольных и горнодобывающих предприятиях, в пищевой и фармацевтической промышленности. Высокую эффективность установки данного типа демонстрируют в зонах погрузки морских и речных портов, на железнодорожных терминалах.
Ученые Уфимского университета науки и технологий вместе с коллегами из Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники открыли 67 соединений галогенов, которые в перспективе можно будет использовать в солнечной и водородной энергетике.
Чтобы получить новые соединения, ученые воспользовались квантово-механическим моделированием. Это метод, который позволяет в результате выполнения сложных расчетов точно описать электронные свойства систем из тысяч атомов. Результатом работы стало обнаружение 67 перспективных веществ. Как показали исследования, некоторые из соединений потенциально могут расщеплять воду на кислород и водород под действием солнечного света — и значит, могут использоваться в солнечной и водородной энергетике.
Так, соединения цинка, хлора и йода, а также цинка, йода и брома показали эффективность превращения солнечной энергии в энергию связей молекул водорода 22%, то есть из 100 ватт солнечной энергии вещества смогут получать 22 ватта водородной. Максимально возможная в наши дни эффективность составляет 30%.
Ученые обнародовали базу обнаруженных веществ, чтобы их мог исследовать и применять в своих разработках любой желающий.
Старший научный сотрудник кафедры физики плазмы Национального исследовательского ядерного университета МИФИ Степан Крат создал первую в мире аналитическую модель накопления водорода в стенках термоядерных реакторов. В будущем это позволит еще на один шаг приблизиться к созданию промышленной термоядерной установки.
Как ученый рассказал «Энергии+», за основу он взял существующие модели транспорта частиц в твердых телах и дополнил их еще одним условием: ввел в описываемую систему фактор подвижной границы.
В термоядерном реакторе существует так называемая первая стенка — это набор элементов в вакуумной камере, где удерживается раскаленная плазма. Под действием мощного потока частиц плазмы облицовка камеры частично разрушается. Так как ее материал в никуда исчезнуть не может, распыленные частицы облицовки транспортируются по всей установке, оседают обратно на стенку и там откладываются — как бы нарастают слоями. В этих слоях может накапливаться выделяющийся из плазмы водород, в том числе его радиоактивный изотоп тритий, что способно повлечь за собой угрозу радиационной безопасности.
— Степан Крат. Старший научный сотрудник Национального исследовательского ядерного университета МИФИ.
Специалист учел фактор первой стенки, добавил еще несколько физических условий и получил модель, при помощи которой можно предсказывать, на каких именно участках стенок реактора и насколько интенсивно будет накапливаться водород. Это позволит, в том числе, грамотнее планировать циклы ремонта стенок и продлить срок бесперебойной работы установки.
Сейчас автор вместе с научным коллективом работает над совершенствованием прогностической модели.