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TPU研发了目前世界上还没有的同位素区分生产模拟器

2018-03-06 16:21:45 浏览:168

托木斯克理工大学学者研发了目前世界上还没有的同位素区分生产模拟器。这项研发已经在俄罗斯联邦原子能机构的两个企业中使用。在模拟器的帮助下,这些企业的员工在生产中发生异常紧急情况时可以计算出行动算法。此外,托理工学者还将模拟器改编为针对大学生使用的版本,现在未来的核科学家们正在实践中掌握技能。

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TPU核技术工程学院副教授谢尔盖·吉姆陈科说:在核同位素循环中最复杂的问题是同位素改性核燃料的获取。因为自然混合物不适用于核反应堆,必须要进行浓缩。这个过程需要通过同位素的区分来实现。这是一个复杂的改变由单一化学元素的不同同位素混合物组成物质的同位素成分的高科技过程。在整个过程的出口处可以从单一同位素混合物或者化学化合物中获得两种混合物:一种是含量增加的所需同位素(富集混合物),另一种是减少的(贫乏混合物)。这个过程的困难之处在于同位素实质上具有一样的物理化学特性,区分他们非常困难,因此只有少数国家拥有类似技术。目前俄罗斯、法国、美国、日本、中国、荷兰、德国、伊朗、巴基斯坦。美国和法国使用气体扩散的方法来区分同位素,在俄罗斯区分方法更加有效,我认为,气体离心机法不只是可以用于一种目的,就像在很多国外的企业中被用于完成不用的生产任务。但是离心机设备非常复杂且昂贵。

气体离心机旋转速度非常快。离心力将其中含有同位素的气体压向壁,由于扩散,较轻的同位素占据一块地方,较重的同位素占据一块。这种效果通过离心机的特殊液压系统得以加强。然后将它们从气体转移到固相,获得金属铀,然后将其压缩成燃料元件。

谢尔盖解释道:“现代气体离心机可以运行数十年。正因为如此,维持必要的技术模式以保持这种昂贵的设备处于正常工作状态非常重要。有可能会出现紧急情况,比如,停电,设备磨损,液压波浪等。工作人员尽可能快地应对这些紧急情况这一点非常重要。要做到这一点,员工必须精确到像自动化的一样。在工作着的设备寿命期内解决这些极端情况实际上是不可能的。如果工作人员没有实战经验,在事故发生时回想起并将相应知识运用到事故中也是一个很大的问题。为了解决这个问题,根据俄罗斯联邦原子能机构合作伙伴的要求,我们研发了一个模拟器,帮助训练紧急情况下人员的应变能力。

最普遍的事故与机器自身故障有关。例如,压缩机可能会损坏或停止,或者阀门可能发生故障。另外,由于长时间运行过程中的磨损,气体离心机本身可能开始损坏。损坏后,可能会损坏其他整个离心机。在这种情况下,需要能够正确判断情况。

谢尔盖说:“企业中通常不会出现这些问题。但也有重大事故,在这种情况下,有必要迅速采取行动。例如,如果由于电网事故或其他主要问题导致供电中断。我们的模拟器中就设定了这种意外情况。”

模拟器已经用于俄罗斯联邦原子能机构的两个工厂。在模拟器的帮助下,西伯利亚化工厂的专家们获得了资格证,TPU模拟器上的工作也被纳入企业的一项考试中。

自模拟器被用于企业后,TPU专家也将其用于核专业的学生教学中。

 


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