Реферат на тему Нанотехнологии в реакторостроении

Содержание:

Введение 3

Основная часть 5

Общие сведения 5

Ядерное топливо с нанометрическими добавками. 7

Дисперсно-упрочненные оксидами (ДУО) ферритно-мартенситные стали. Нанодисперсные ДУОстали. 13

Магнитные нанокомпозиты. 18

Нанокаркасы и пористая нанокерамика. 19

Наномембраны и нанофильтры. 20

Заключение 23

Список литературы 24

Введение:

Современные достижения науки, уровень развития техники и создание принципиально новых образцов обеспечивают возможность разработки и широкого внедрения в производство новейших технологий: электронно-лучевых, плазменных, импульсных, биологических, радиационных, мембранных, химических и т.д. Такие технологии позволяют многократно повысить производительность труда, поднять эффективность использования ресурсов и снизить энерго- и материалоемкость производства.

В развитии современных технологий и на перспективу среди большого их разнообразия выделяют четыре основных направления.

Первое направление предполагает повсеместный переход от периодических к непрерывным технологическим процессам.

Как известно, периодические процессы характеризуются чрезмерными материалами, энерго и трудозатратами, простоями или периодическим снижением производительности оборудования, они также плохо приспособлены для комплексной автоматизации и применения ЭВМ. Вот почему постепенное устранение периодических процессов с заменой их непрерывными – главная тенденция в совершенствовании технологии современного промышленного производства.

Характерными примерами непрерывных процессов являются разливка стали, удаление сока из сахарной свеклы, варка целлюлозы и полуцеллюлозы и т.д.

Вторым направлением развития технологических процессов является применение замкнутых циркуляционных схем и переход к безотходной технологии, обеспечивающей комплексное использование сырья.

Замкнутые циркуляционные процессы и построенные на них технологические схемы позволяют повторно использовать сырье, вспомогательные материалы и энергию. Например, отходы переработки термопластичных полимеров, лом и стружка металлов вследствие повторной переплавки превращаются в исходные промышленные материалы; отходы деревообрабатывающей промышленности могут стать как технологическим сырьем, так и основанием для создания конструкционных материалов; Отработанные масла после регенерации становятся высококачественными.

Третье направление развития технологических процессов — освоение новых методов воздействия на вещества и материалы, применяя нейтронное и лазерное облучение, сверхвысокие температуры и давления, действие плазмы и т.д. Результатом этого может стать получение новых материалов с заданными свойствами, которые ранее были недостижимыми.

Четвертое направление предполагает замену многостадийных и энергоемких процессов равно стадийным. Это один из путей создания мало операционной технологии, обеспечивающей экономию ресурсов производства.

В данной работе целью является рассмотреть нанотехнологии в реакторостроении.

Основные задачи:

1. Описать существующие нанотехнологии

2. Описать их применение в атомных технологиях

3. Описать их применение в элементах, применяемых при реакторостроении

4. Выявить будущие перспективы

Заключение:

В заключении можно сделать вывод, что в дополнение к анализу затрат и выгод необходимо провести обширные испытания, чтобы гарантировать, что долгосрочное применение этих частиц не угрожает эксплуатационной безопасности станции. Для этого реакторы меньшего масштаба (например, размещенные в исследовательских центрах и университетах) могут тестировать эти частицы в течение многих лет, чтобы отслеживать последствия долгосрочного использования. Потенциальные подводные камни включают повышенную коррозию, засорение системы и утечку наночастиц в сточные воды. Инженеры по коррозии потребуются для проверки степени, в которой наночастицы способствуют общему старению реакторов, в которых они используются. Разработчики наночастиц и специалисты по гидродинамике потребуются, чтобы гарантировать, что засорение системы управляемо. Кроме того, Эксперты по фильтрации и Агентство по охране окружающей среды потребуются для разработки передовых методов минимизации количества наноматериала, выходящего из объекта, а также для понимания и количественной оценки воздействия этого выбрасываемого материала на окружающую среду. Ни одно из этих потенциальных препятствий не является тривиальным. Однако, несмотря на то, что проблемы кажутся большими, обнадеживает потенциальное применение нанотехнологий на электростанциях.

Фрагмент текста работы:

Основная часть

Общие сведения

Атомные электростанции — большие, сложные и дорогие объекты. Они обеспечивают примерно 19 процентов электроснабжения РФ, Управление энергетической информации Министерства энергетики РФ, Annual Energy Review, 2011. и при этом потребляют огромное количество воды. Тем не менее, класс очень мелких частиц может помочь сделать электростанции более эффективными и менее затратными в эксплуатации. В этой статье мы кратко представим наноматериалы и обсудим, как некоторые из этих частиц могут повысить эффективность атомных электростанций.

Гонка по синтезу, конструированию, испытанию и применению новых наноразмерных материалов для решения сложных проблем в энергетике и обороне идет полным ходом. Последние двадцать пять лет открыли эру наноматериалов и наночастиц — объектов, по крайней мере, с одним измерением от 1 до 100 нанометров Г. Л. Хорняк, Основы нанотехнологий., 2009. — и сейчас исследователи применяют эти материалы в таких несопоставимых областях, как неврология и восстановление окружающей среды. Чтобы обеспечить ощущение масштаба, большинство вирусов имеют размер в несколько сотен нанометров, большинство бактерий имеют размер в несколько тысяч нанометров, а точка в конце предложения составляет около миллиона нанометров. Эта новая категория материалов зажгла воображение ученых и инженеров, которые представляют наноматериалы, способные решать сложные проблемы в энергетике, здравоохранении и электронике.

Наноматериалы не новы и действительно встречаются в природе по всей Земле. Сюда входят вирусы, покрытие листьев лотоса, нижняя часть лапы геккона и некоторые тонкоизмельченные глины. Эти объекты представляют собой природные материалы со значительными и часто очень функциональными наноразмерными характеристиками. Некоторые исследователи даже обнаружили признаки наноразмерных материалов в космосе. Shaw и F. Cataldo, Astrophys. J. 737, L30, 2011. Одно из старейших задокументированных применений наноматериалов восходит к Кубку Ликурга, 4 -йРимское стекло века, которое было сделано из стекла, содержащего частицы золота и серебра. В результате получается стекло, которое кажется зеленым при освещении снаружи, но красным при освещении изнутри. I. Freestone, N. Meeks, M. Sax, and C. Higgitt, Gold Bulletin 40, 270-277, 2007. Эффект возникает из-за того, что стекло по-разному фильтрует свет с различной длиной волны в зависимости от различных условий освещения. Конечно, римляне не знали, что используют наночастицы в процессе изготовления этого стекла.

Но что делает наночастицы интересными или уникальными? Ответ на этот вопрос зависит от конкретного материала и области применения, но некоторые темы сохраняются. Из-за их небольшого размера физические принципы, определяющие поведение частиц и их взаимодействие с окружающей средой, меняются. Некоторые из этих изменений связаны с тем, как изменяются основные свойства, такие как объем и площадь поверхности, по мере того, как объект становится меньше. По мере того, как сфера сжимается, отношение площади поверхности к объему увеличивается. Это имеет далеко идущие последствия для того, как частицы взаимодействуют со светом, теплом и другими частицами. В настоящее время дальновидные исследователи изучают способы, с помощью которых эти интересные свойства могут сделать атомные электростанции более эффективными.

Одним из важных следствий для нашего обсуждения является поток тепловой энергии. Рассмотрим процесс передачи тепловой энергии вашего тела от ваших рук к кубику льда. Очевидно, вы (надеюсь!) теплее, чем кубик льда. Если вы поместите кубик льда на охлажденное блюдо и коснетесь кубика льда одним пальцем, кубик льда растает, но, вероятно, довольно медленно. Если положить всю руку на верхнюю половину кубика льда, скорость таяния увеличится, а если положить кубик льда в руку и сжать кулак, то скорость таяния увеличится еще больше. Это пример передачи тепловой энергии посредством теплопроводности.

Содержание:

Введение. 3
1.   Нанотехнологии в машиностроение. 4
2.   Наноструктурные материалы в ядерной
энергетике. 6
Выводы.. 22
Список
использованной литературы.. 24

Введение:

В
ядерной энергетике и ядерной промышленности очень важна проблема модернизации
топливных и конструкционных материалов для активной зоны ядерных реакторов. К
топливным материалам относится широкий круг урановых и трансурановых элементов
и их соединений. К конструкционным материалам ядерных реакторов принадлежат
аустенитные, ферритные, ферритно-мартенситные и другие сорта сталей и сплавов,
графит и углеродные материалы, циркониевые сплавы, различные керамические
материалы. Кроме того, важным является решение проблемы окончательного и
надежного захоронения отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных
отходов (РАО), а также разработка новых квазистационарных методов переработки и
минимизации жесткости нейтронного спектра ОЯТ. В связи с этим одной из задач
является развитие фундаментальных и прикладных исследований в области
радиационного материаловедения и радиационных технологий.

Нанотехнологии
в последнее время стали применяться практически во всех сферах новейших
технологий и по сути дела превратились в междисциплинарную область науки и
техники. В атомной отрасли нанотехнологии применялись еще до того, когда стали
использовать приставку «нано», так как созданные топливные и конструкционные
материалы во многом были основаны на качественном изменении свойств материалов
при переходе в нанометрический диапазон размеров.

Цель работы
– теоретически рассмотреть нанотехнологии в реакторостроении.

Задачи:

—
изучить нанотехнологии в машиностроение;

—
рассмотреть нанотехнологии в реакторостроении;

—
проанализировать наноструктурные материалы в ядерной энергетике.

Заключение:

Фрагмент текста работы:

1. Нанотехнологии
в машиностроение В
последнее время в России наметились определенные успехи в практической
реализации научных исследований. Так, наноструктурированная продукция
инструментального и триботехнического назначения уже сейчас не уступает лучшим
зарубежным аналогам. Созданы промышленные образцы новой импортозамещающей
продукции и инновационных проектов в области объемного наноструктурирования
традиционных металлов, обеспечивающих повышение долговечности. Это стальные и
керамические изделия конструкционного, инструментального и триботехнического
назначения, нержавеющие оболочки для малых космических аппаратов и
ветроэнергетики, фитинги нового поколения; изделия для авиакосмического,
энергетического и транспортного машиностроения, строительных, добывающих и
перерабатывающих отраслей. Объем требуемых инвестиций на завершение ОКР и
организацию промышленного производства по всей номенклатуре оценивается в 34
млн. долл. По расчетам авторов разработок при импортозамещении всего 1% рынка
инвестиции окупятся за 1,5 года.

В
настоящее время на передовых предприятиях машиностроительного комплекса
реализуются восемь основных технологий на наноуровне, шесть из которых
непосредственно для машиностроения [1, c. 233]:

·
электроэрозионная наноразмерная обработка профилированным и непрофилированным
инструментом на электроискровых станках с программным управлением;

·
электрохимическая отделочная и размерная обработка рабочих поверхностей
нагруженных деталей для регулирования микротопографии поверхности на
наноуровне;

· ионноплазменное упрочнение инструмента,
штампов, деталей машин с нанесением алмазоподобного покрытия толщиной до 2 мкм
(без изменения