Термографічний метод діагностики щільності засипки активованого вугілля в повітряних фільтрах АЕС
Анотація
Робота присвячена задачам безпечної експлуатації атомних електростанцій, а саме запобіганню потрапляння в повітря інертних радіоактивних газів, йоду та його сполук. Останній особливо небезпечний, оскільки може накопичуватися в організмі людини. Одним із способів очищення повітря є використання повітряних фільтрів, наповнених гранулами активованого вугілля, які пройшли попередню обробку термічного розширення та імпрегнування. Водночас виникає проблема оцінки зміни локального аеродинамічного опору внаслідок зміни форми гранул та їх ущільнення при засипці активованого вугілля у фільтр. Для цього створено модель, що розраховує просторове поле руху вентиляційних газів через камеру, що імітує адсорбер типу АУ-1500, наповнений гранулами активованого вугілля. Для верифікації моделі необхідно було розробити підходи до оцінки топології міжзернового простору та сформулювати уявлення про можливі неоднорідності такої топології через неоднорідності ущільнення гранул під час засипки та вібраційних впливів під час експлуатації. Тому була запропонована експериментальна модель, заснована на припущенні, що повітряні канали просторово суміжні з каналами проходження електричного струму, якщо різниця потенціалів прикладена до ділянок «вхід-вихід». Кластери областей з неоднорідною упаковкою шляхом вимірювання розподілу температури, яка виділяється у вигляді джоулева тепла, були виявлені. Встановлено кореляції між характеристиками поширення температурних полів і режимами пропускання струму. Показано, що отримані експериментальні дані корелюють з теоретичними розрахунками потоку вентиляційних газів. Створений комплекс методів дозволяє оптимізувати аеродинамічні характеристики фільтрів для покращення їх функціональних властивостей.
Завантаження
Посилання
S. Gössling, C. Meyer-Habighorst, and A. Humpe, “A global review of marine air pollution policies, their scope and effectiveness. Ocean Coast. Manag,” 212, 105824 (2021). https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2021.105824
H. Chen, B.G. Oliver, A. Pant, A. Olivera, P. Poronnik, C.A. Pollock, and S. Saad, “Effects of air pollution on human health – Mechanistic evidence suggested by in vitro and in vivo modelling,” Environ. Res. 212 Part C, 113378 (2022). https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113378
L. Blankenship, and R. Mokaya, “Modulating the porosity of carbons for improved adsorption of hydrogen, carbon dioxide, and methane: a review,” Mater. Adv. 3(4), 1905-1930 (2022). https://doi.org/10.1039/D1MA00911G
A. Roy, C. Mishra, and N. Solanki, “A review of general and modern methods of air purification,” J. Therm. Eng. 5, 22-28 (2018). http://dx.doi.org/10.18186/thermal.529054
G. Peters, R. Andrew, J. Canadell, S. Fuss, R. Jackson, J.I. Korsbakken, C. Le Quéré, and N. Nakicenovic, “Key indicators to track current progress and future ambition of the Paris Agreement,” Nat. Clim. Change 7, 118-122 (2017). https://doi.org/10.1038/nclimate3202
C. Lin, R. He, and W. Liu, “Considering multiple factors to forecast CO2 emissions: a hybrid multivariable forecasting and genetic programming approach,” Energies 11, 3432 (2018). http://dx.doi.org/10.3390/en11123432
A.M.F. Mohammed, I.A. Saleh, Y.H. Ibrahim, and N.R.G. Mohamed, “Theory and technology of air filtration: review,” Material Sci & Eng. 6(1), 6-12 (2022). https://medcraveonline.com/MSEIJ/MSEIJ-06-00173.pdf
A.Yu. Didyk, V.I. Slisenko, P.A. Selishchev, and A.Yu. Lyashenko, “Change in sample surface area during formation of cylindrical tracks as a result of high-energy heavy-ion irradiation,” Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 32(3), 357–363 (2010).
V.I. Slisenko, O.E. Zoteev, O.A. Vasylkevych, V.O. Zoteev, and V.V. Krotenko, “The Dynamics of Crystal Lattice of Solid Solutions Based on Zirconium Dioxide,” J. Phys. Stud. 25(4), 4601-1-4601-6 (2021). https://doi.org/10.30970/jps.25.4601
V.A. Zheltonozhsky, D.E. Myznikov, V.I. Slisenko, M.V. Zheltonozhskaya, and A.P. Chernyaev, “Determination of the long-lived 10Be in construction materials of nuclear power plants using photoactivation method,” J. Environ. Radioact. 227, 106509 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2020.106509
Strategy for the management and disposal of used nuclear fuel and high-level radioactive waste. U.S. Department of Energy, Washington DC, (2013).
S.U. Nandanwar, K. Coldsnow, V. Utgikar, P. Sabharwall, and D.E. Aston, “Capture of harmful radioactive contaminants from off-gas stream using porous solid sorbents for clean environment – A review,” Chem. Eng. J. 306, 369-381 (2016). https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.07.073
B. Riley, J. Vienna, D. Strachan, J. McCloy, and J. Jerden, “Materials and processes for the effective capture and immobilization of radioiodine: A review,” J. Nucl. Mater. 470, 307-326 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.11.038
M. Yadollahi, H. Hamadi, and V. Nobakht, “Capture of iodine in solution and vapor phases by newly synthesized and characterized encapsulated Cu2O nanoparticles into the TMU-17-NH2 MOF,” J. Hazard. Mater. 399, 122872 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122872
J. Zhou, S. Hao, and Y. Zhang, “Study on adsorption performance of coal based activated carbon to radioactive iodine and stable iodine,” Ann. Nucl. Energy 72, 237-241 (2014). https://doi.org/10.1016/j.anucene.2014.05.028
H. Zhu, B. Wang, W. Zhu, T. Duan, G. He, Y. Wei, D. Sun, and J. Zhou, “Space and structure activation of collagen fiber for high efficient capture iodine in off-gas,” Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. 617, 126389 (2021). https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.126389
A. Belyaeva, A.A. Galuza, V.F. Klepikov, V.V. Litvinenko, A.G. Ponomarev, M.A. Sagajdachny, K.A. Slatin, et al., “Spectral ellipsometric complex for early diagnostics of metall and alloy transformations,” Probl. At. Sci. Technol. 2(60), 191-197 (2009). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2009_2/article_2009_2_191.pdf (in Russian)
A.I. Belyaeva, A.A. Galuza, I.V. Kolenov, and A.A. Savchenko, “Multipurpose optical setup for studying radiation-induced transformations of metals and alloys surface,” PAST, 2(90), 174-179 (2014). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2014_2/article_2014_2_174.pdf
E.M. Prohorenko, V.F. Klepikov, V.V. Lytvynenko, N.I. Bazaleev, T.G. Prohorenko, and A.I. Morozov, “Application of IR-radiometric diagnostic for control of vacuum connections of electrophysical installation,” Probl. At. Sci. Technol. 1(113), 212-217 (2018). https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2018_1/article_2018_1_212.pdf
V. Pozzobon, J. Colin, and P. Perre, “Hydrodynamics of a packed bed of non-spherical poly-disperse particles: A fully virtual approach validated by experiments,” Chem. Eng. J. 354, 126-136 (2018), https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.07.214
A.S. Pushnov, “Calculation of average bed porosity,” Chem. Petrol. Eng. 42, 14–17 (2006). https://doi.org/10.1007/s10556-006-0045-x
W. Zhang, K.E. Thompson, A.H. Reed, and L. Beenken, “Relationship between packing structure and porosity in fixed beds of equilateral cylindrical particles,” Chem. Eng. Sci. 61(24), 8060-8074 (2006). https://doi.org/10.1016/j.ces.2006.09.036
R. Chhabra, and M.G. Basavaraj, editors, Coulson and Richardson's Chemical Engineering Volume 2a: Particulate Systems and Particle Technology, (Butterworth-Heinemann, 2019).
F.J. Valdes-Parada, J.A. Ochoa-Tapia, and J. Alvarez-Ramirez, “On the effective viscosity for the Darcy–Brinkman equation,” Physica A, 385(1), 69-79 (2007). https://doi.org/10.1016/j.physa.2007.06.012
Авторське право (c) 2024 Микола Азарєнков, Володимир Литвиненко, Іван Коленов, Олексій Галуза, Анатолій Чупіков, Володимир Соколенко, Олена Роскошна, Марія Каніщева, Валерій Шатов
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
