Опреснение морской воды дистилляцией
Метод ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ Методом ДИСТИЛЛЯЦИИ И ОПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА
Имя изобретателя: Евсюков Геннадий Александрович
Имя патентообладателя: Евсюков Геннадий Александрович
Адресок для переписки: 443016, г.Самара, пр-кт Карла Маркса, 324, кв. 99, Г.А. Евсюкову
Дата начала деяния патента: 2004.12.08
Более обычным и легкодоступным методом опреснения является выпаривание и перегонка морской воды, при котором растворенные минеральные вещества, находящиеся в морской воде в лишнем количестве, выпадают в осадок. Испарившаяся вода потом конденсируется, после этого становится применимой для употребления в еду, для полива растений и другого внедрения там, где требуется ограниченное содержание минеральных солей. Значимым недочетом опреснения воды методом перегонки является большой расход энергии. Для решения трудности предлагается использовать дешевенькую энергию низкотемпературного ядерного синтеза, производимую автономным блоком, входящим в состав опреснительной установки. Приобретенная энергия низкотемпературного ядерного синтеза в сотки раз дешевле энергии, производимой современными атомными электрическими станциями. Применение дешевенькой энергии позволяет существенно прирастить эффективность производства пресной воды методом дистилляции.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На земном шаре общие припасы воды добиваются 1,5 млн км 3. Около 2% этого объема составляет пресная вода, а количество доступной для использования воды не превосходит 0,003%. Доступные ресурсы пресной воды (реки, озера, искусственные водохранилища) распределены очень неравномерно. Потому уже в текущее время до 60% площади континентов планетки испытывает недостаток пресной воды. Недочет воды чувствуется в 43 странах мира. В критериях возрастающего загрязнения воды продуктами жизнедеятельности человека и резвого роста водопотребления «аква голод» приобретает все огромную остроту. Безпрерывно увеличивающийся объем промышленных, бытовых и дренажных стоков, сбрасываемых в естественные водоемы, привели в непригодность многие источники природной пресной воды. В итоге развития индустрии в наиблежайшие годы следует ждать образования 6000 км3 сточных вод, для разбавления которых (с учетом увеличения свойства чистки приблизительно в 2 раза) будет нужно израсходовать весь мировой речной сток. Согласно прогнозам гидрологов в наиблежайшее десятилетие в северном полушарии будет происходить уменьшение стона рек и влажности земли. В свою очередь это востребует роста норм полива сельскохозяйственных угодий. Более конструктивным методом ликвидации недостатка пресной воды является опреснение соленых и солоноватых вод.
Недочет пресной воды может быть ликвидирован и подачей ее по трубопроводам либо каналам из районов, в каких она имеется в излишке. Но при значимом удалении пресноводных источников опреснение соленой воды на месте стоит дешевле пресной воды поступающей по водоводам.
Люди везде нуждаются в пресной воде. Но пресная вода распределена на поверхности Земли неравномерно. Есть районы, содержащие лишнее количество морской воды и недостаток пресной воды.
Более обычным и легкодоступным методом опреснения является выпаривание и перегонка морской воды, при котором растворенные минеральные вещества находящиеся в морской воде в лишнее количестве выпадают в осадок. Испарившаяся вода конденсируется, после этого становится применимой для потребления в еду, полива растений и другого внедрения, где требуется ограниченное содержание минеральных солей.
Состав морской воды
(Лаконичный справочник по химии. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. 1965 г., стр.513)
(средний состав в вес.%)
O 86,82
Са 0,041
F 0,0001
Zn 5?10 -6
H 10,72
К 0,038
Si 0,00005
Ba 5?10-6
Cl 1,89
Br 0,0065
Rb 0,00002
Fe 5?10-6
Na 1,06
С 0,002
Li 0,000015
Cu 2?10-6
Mg 0,14
Sr 0,0013
N 1?10-5
As 1,5?10 -6
S 0,088
В 0,00045
I 5?10-6
P 5?10-6
Al<1?10-3
Рв 5?10-7
V 5?10-8
Ga 5?10-8
Mn 4?10-7
Se 4?10-7
Th 4?10 -8
V 3?10-8
Ni 3?10-7
Sn 3?10-7
La 3?10-8
Ce 3?10-8
Cs 2?10-7
U 2?10 -7
Bi<2?10 -8
Sc 4?10-9
Co 1?10-7
Mo 1?10-7
Hg 3?10-9
Ag 4?10-9
Ti<1?10-7
Ge<1?10-7
Au 4?10-10
Ra 1?10-14
Природная вода содержащая до 0,1% растворенных веществ именуется пресной, от 0,1 до 5% — минерализованной, выше 5% — рассолом.
К числу основных компонент состава природных вод относятся ионы Na+, K+, Ca 2+, Mg2+, H+ , Cl-, HCO3-, Co32-, SO42- и газы O 2, CO2, H2S.
В малых количествах содержатся ионы Fe2+ , Fe3+, Mn2+, Br -, I-, F-, BO2-, HPO 42-, SO32-, HSO4-, S2O32-, HS-, HSiO3-, H2SO 3 и газы N2, CH4 , He.
Другие вещества находятся в воде в очень рассеянном состоянии.
Вода, созданная для питья и хозяйственно-бытовых нужд населения, также для коммунальных компаний и компаний пищевой индустрии, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к воде, подаваемой потребителю (ГОСТ 2874-54).
Значимым недочетом опреснения воды методом перегонки является большой расход энергии, в итоге чего цена опресненной воды становится безмерно высочайшей.
Удельная теплоемкость воды с=4,19?103 Дж/(кг·К)
Удельная теплота парообразования воды =2,26?106 Дж/кг при температуре кипения =100°С
Отсюда =2,26?106?2,39?10 -4=540 ккал/кг
1 кг бензина содержит 1,11?10 4 ккал энергии.
11100/540=20,5 г бензина израсходовано на испарение 1 кг воды.
В особенности мучаются от недочета пресной воды обитатели засушливых государств Азии и Африки, в каких жаркое лето и не достаточно выпадает осадков.
Внезапно стихийное бедствие поняло обитателей Приморского края в ноябре 2003 года в связи с нехваткой пресной воды. Таким макаром, предложение создателя о разработке ряда опреснительных установок на базе низкотемпературного ядерного синтеза, позволяющего получить дешевенькую ядерную энергию, является очень животрепещущим методом борьбы с засухой и недостатком пресной воды в ряде государств.
Драгоценность в море
«По условиям Версальского мира Германия, проигравшая первую мировую войну, должна была выплатить державам-победительницам репарации за причиненный вред — астрономические суммы золотом, но где его взять? Тогда и германский химик Гарбер предложил: «Давайте выделять его из морской воды, ведь в Мировом океане, по самым умеренным подсчетам, содержится около 10.000.000.000 т великодушного металла!». Но, как ни заманчива была мысль, от этого проекта пришлось отрешиться, так как для извлечения 1-го килограмма золота пришлось бы затратить энергии, химикатов и т.д. на сумму, подобающую цены 2-ух кг ценного металла. Все же идею не похоронили совсем. Ученые продолжают изыскания и опыты, стараясь найти более дешевенькие методы добычи золота из Мирового океана (поиски методов ведут Япония, Франция, Китай, США). (Институт энергетических исследовательских работ ИНЭИ РАН)». (Ж. «Энергия», 2.98, с.52).
При использовании энергетической установи низкотемпературного ядерного синтеза реализация этого проекта становится осуществимой. Приблизительные подсчеты демонстрируют, что в данном случае цена производимой энергии становится приблизительно в 500 раз дешевле энергии, производимой современными атомными электрическими станциями. Как следует, издержки на добычу золота из морской воды составят сотую долю его цены.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В мире в 1974 г. находилось в эксплуатации порядка 800 больших стационарных опреснительных установок суммарной производительностью около 1,3 млн м3/сут пресной воды.
В текущее время, в согласовании с соглашением, подписанным меж Марокко и Китаем, африканская страна получит от Китая атомный реактор мощностью 10 МВт, созданный для работы на станции опреснения воды. Станция, которую подразумевается выстроить на юге Марокко, будет пичкать питьевой водой приблизительно 70000 человек. Сейчас в мире существует только единственная станция опреснения мореной воды с атомным реактором в качестве источника энергии — в г.Форт — Шевченко (Казахстан). Для Шевченковской АЭС разработан энергетический реактор на стремительных нейтронах БН-350 с электронной мощностью 350 МВт. Этот реактор был введен в эксплуатацию в 1977 году и употребляется для получения пресной воды из Каспийского моря.
Суть ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Предложенный метод опреснения морской воды методом дистилляции с внедрением дешевенькой энергии низкотемпературного ядерного синтеза. По цены опресненной воды более подходящ по сопоставлению с другими методами для опреснения огромных количеств морской воды. Широкому использованию опресненной воды будет содействовать также понижение цены процесса от внедрения дешевенькой энергии низкотемпературного ядерного синтеза. Внедрение соленых и солоноватых вод имеет принципиальное значение для Рф. Территория Рф составляет порядка 10% суши, а возобновляемых аква ресурсов (устойчивого стока рек) на эту местность приходится всего только порядка 5%. Таким макаром, наша страна обеспечена пресной водой приблизительно вдвое меньше, чем остальная часть планетки. Водные ресурсы нашей страны распределены неравномерно — в зоне, где проживает 80% населения, сосредоточено всего только 40% возобновляемых аква ресурсов. Прогнозы демонстрируют, что в итоге роста водопотребления разными отраслями народного хозяйства практически все речные бассейны южных районов нашей страны уже в последнее время будут испытывать недостаток пресной воды, который составит для Дона — 13 км3/год, для бассейна Кубани — 10 км3/год. Общий объем межбассейновых перебросок должен составить около 200 км 3.
Даже при условии строительства больших районных водоводов для сельскохозяйственного водоснабжения пригодится 28 тыс. стационарных опреснительных установок производительностью 10-40 м3/сут.
Предложенный метод опреснения морской воды методом дистилляции с внедрением дешевенькой энергии низкотемпературного ядерного синтеза представляет собой забор, испарение морской воды с следующей конденсацией пара и получения пресной воды за счет использования дешевенькой энергии низкотемпературного ядерного синтеза, отличается тем, что доступная энергия для дистилляции морской воды делается автономным блоком низкотемпературного ядерного синтеза, входящим в состав опреснительной установки, в каком в качестве начального реагента употребляют постоянные ядра (к примеру, магний-24), облучаемые неспешными нейтронами. Для производства нейтронов употребляют водород методом ядерной реакции (типа p, n), которая осуществляется в генераторе нейтронов.
Низкотемпературный ядерный синтез производят методом радиационного захвата реагентом неспешных нейтронов. Выделенную энергию конвертируют в пар, которым создают испарение морской воды по двухконтурной схеме. Греющий пар проходит через испарительные камеры 4 ступеней дистилляционного опреснителя с трубчатыми нагревательными элементами при температуре пара 105°С. Отработавший конденсат ворачивается в теплообменник 2 для повторного использования.
Соленая морская вода поступает в конденсатор 3 при температуре порядка 20°С, охлаждает выходящий пар и превращает его в пресную воду, которая потом насосом 5 подается в выходной коллектор. Соленая вода поступает во входной коллектор испарительной камеры 1 ступени. В испарительной камере вода испаряется, образовавшийся пар при температуре 100°С проходит через брызгоуловитель 4 и поступает во вторую испарительную камеру при температуре 95°С, потом поступает в третью и четвертую испарительную камеру. Образовавшаяся пресная вода поступает в выходной коллектор.
Предлагаемый метод включает последующие операции:
1) В атомный реактор, созданный для низкотемпературного ядерного синтеза, загружают реагент (магний-24),
2) подготавливают к работе атомный реактор,
3) подготавливают к работе дистилляторы,
4) включают в работу атомный реактор и дистилляторы.
В процессе работы ядерного реактора происходит облучение реагента нейтронами, производимыми генератором нейтронов, при всем этом осуществляется последующая цепочка ядерных реакций:
Таким макаром, изменение атомного ядра магний-24 в ядро кремний-28, те на величину, подобающую образованию альфа-частицы, выделит энергию порядка 40 МэВ, тогда как образование альфа-частицы методом слияния трития с дейтерием в термоядерном синтезе выделит энергию всего только 17,8 МэВ.
В этой цепочке ядерных реакций для производства ядерной энергии применены 4 реакции радиационного захвата неспешных нейтронов и 2 реакции преобразования нейтронов в протоны. Все реакции экзотермические (с выделением ядерной энергии). Следует направить внимание, что электронный заряд ядра возрос на 2 единицы, хотя в атомное ядро положительные заряды не вводились, а облучение производили только нейтральными нейтронами. Такая цепочка ядерных реакций и получила заглавие «низкотемпературный ядерный синтез».
В 1 кг реагента 12Mg 24 содержится 6·1026/24=2,5·10 25 атомных ядер. Если в день реактор расходует 1 кг реагента, то каждое прореагировавшее ядро выделяет 40,1 МэВ энергии. 1 кг прореагировавшего реагента выделит 2,5·10 25·40,1=10·1026 МэВ энергии либо 10·1026·3,83·10 -17=3,83·1010 ккал, что соответствует сжиганию 3,48 тыс. тонн бензина.
Для сопоставления, 1 кг урана-235 в процессе деления выделяет энергию (6·10 26/235)194=4,95·1026 МэВ, что эквивалентно сжиганию 1800 тонн бензина.
В предложенном методе низкотемпературного ядерного синтеза кулоновский барьер атомного ядра не подвергается никаким силовым воздействиям, соответствующим для класса «Б» термоядерного синтеза, также атомные ядра не изменяют собственного энергетического состояния, соответствующего для класса «А». Механизм преодоления кулоновского барьера состоит в том, что один из реагентов (12 Mg24) выполнен в виде мишени и помещен в активную зону реактора. 2-ой реагент представлен в качестве нейтронов, излучаемых особым генератором нейтронов. Нейтроны замедляются, облучают реагент, и происходит радиационный захват нейтронов ядрами реагента. Неспешные нейтроны беспрепятственно проходят через кулоновский барьер, не требуя конфигурации энергетического состояния либо силового воздействия на кулоновский барьер. Потом лишная энергия захваченных ядром нейтронов преобразуется в протоны. Оккупированные нейтроны и образовавшиеся протоны группируются, образуя спаренные частички (p-n) и четверки нуклонов (два протона + два нейтрона), потом эти вновь образованные промежные ядра соединяются с начальным ядром реагента (осуществляется синтез). Результатом этих реакций является образование новых ядер в согласовании с имеющимся определением ядерного синтеза (см. Физическая энциклопедия. Т.5, изд. 1998 г., с.104).
Проверим справедливость приобретенных результатов.
В согласовании с законом сохранения энергии выделенная энергия должна соответствовать изменению (повышению) энергии связи ядра в процессе ядерных реакций.
Понятно, что энергия связи магния-24 равна 199,3 МэВ, энергия связи кремния-28 равна 273,8 МэВ. Отсюда энергия связи в процессе реакций поменялась на 273,8-199,3=38,5 МэВ + преобразование 2 нейтронов в протоны (0,8·2=1,6 МэВ). Итого имеем 38,5+1,6=40,1 МэВ; что соответствует расчетам.
Плюсами этого метода производства ядерной энергии являются
1) Калорийность ядерного горючего в миллион раз превосходит калорийность бензина.
2) Припасы предлагаемого ядерного горючего безграничны и распределены в земной коре умеренно везде, могут обеспечить хоть какой неблагополучный регион своей ядерной энергией на многие века.
3) Ядерное горючее не радиоактивно и не производит радиоактивные продукты.
4) Цена производимой энергии в сотки раз дешевле цены энергии, производимой современными электрическими станциями (приблизительно в 500 раз).
5) Ядерные реакции удачно протекают при естественных температурных критериях и не требуют высочайшего нагрева.
6) Ядерные установки владеют высочайшей надежностью, взрывобезопасностью, безопасностью в отношении радиоактивного загрязнения среды отходами ядерной индустрии.
И др.
2. ОПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА создана для опреснения морской воды методом дистилляции с внедрением дешевенькой энергии низкотемпературного ядерного синтеза. Такая установка обеспечена своим независящим источником ядерной энергии и не просит расхода энергии снаружи.
В состав опреснительной установки входят:
1) блок низкотемпературного ядерного синтеза с генератором нейтронов,
2) многоступенчатый дистиллятор морской воды.
Блок низкотемпературного ядерного синтеза представляет собой атомный реактор, созданный для выполнения реакций низкотемпературного ядерного синтеза. Он работает на термических нейтронах с графитовым замедлителем. Ядерным горючим (реагентом) служит размеренный обширно всераспространенный в природе изотоп магний-24. Активная зона реактора представляет графитовую емкость, в какой размещены последующие элементы (см. фиг.3)
пластинки начального реагента (магний-24)
(1)
замедлитель нейтронов (графит)
(2)
трубки, по которым циркулирует теплоноситель
(3)
выход генератора нейтронов
(4)
Функционально работа реактора состоит в том, что пластинки начального реагента облучаются потоком неспешных нейтронов излучаемых генератором нейтронов. Образованные генератором нейтроны, до того как прореагировать, проходят через замедлитель, где замедляется скорость потока нейтронов до требуемой энергии, соответственной наибольшему сечению радиационного захвата нейтронов в атомном реакторе, ядром начального реагента. Под действием радиационного захвата нейтронов в атомном реакторе происходит низкотемпературный ядерный синтез, состоящий в том, что лишная часть накопившихся нейтронов преобразуется в протоны и соединяется воединыжды с остальными захваченными нейтронами, образуя ядра дейтерия и гелия, которые потом соединяются с начальным ядром реагента. Происходит выделение энергии за счет роста энергии связи меж нуклонами. В процессе реакции низкотемпературного ядерного синтеза расходуются только нейтроны, служащие строительным материалом для роста состава ядра, но новые поколения нейтронов не появляются, как это происходит при делении томных атомных ядер в реакторах современных атомных электрических станций. Поставлять нейтроны обязаны при помощи специального генератора нейтронов.
Одним из вероятных методов получения довольно массивного потока нейтронов нужной интенсивности, не прибегая к использованию расщепляющихся материалов с томными ядрами, является применение преобразования протонов в нейтроны, на что требуется энергозатрата в границах 2 МэВ на создание каждого нейтрона. Для этого употребляют ускоритель протонов с применением циклотронов. Для реализации ускорителя протонов, получают огромное количество протонов, нагревая газообразный водорода температуры при которой ядра водорода, т.е. отдельные протоны освобождаются от их электрической оболочки. Так как все протоны заряжены положительно, электронное поле будет разгонять их по прямой полосы в то время, как магнитное поле изгибает пути протонов, превращая их в окружности. Сочитая электронное и магнитное поля, можно ускорять протоны, передвигающиеся по окружности, до нужных энергий и направлять их в подходящую сторону (к примеру, с выхода блока преобразования протонов в нейтроны непрореагировавшие протоны можно возвратить на вход ускорителя протонов, ускорить их и повторить выполнение реакций, увеличивая выход нейтронов). Когда протоны приобретут достаточную энергию (2,5 МэВ), их направляют на мишень, роль которой может играть пластинка из лития-7, бора-11, меди-63 и др. Реакция (p, n) заключается в том, что протоны и нейтроны изменяются местами. Примеры реакций:
3Li 7(p,n)4Be7; 5B»(p,n)6C»;
29Cu63(p,n) 30Zn63; и др.
Для роста выхода реакции употребляют цепь оборотной связи. Протоны, непрореагировавшие в первом цикле и потерявшие часть кинетической энергии на возбуждение электрической оболочки ядер, выделяют из блока преобразования протонов в нейтроны под действием электронного и магнитного полей и направляют их повторно на вход ускорителя, где создают их ускорение до нужной энергии и повторно направляют в блок преобразования протонов в нейтроны. Так повторяется неоднократно, что наращивает выход реакции (см. фиг.4).
С выхода блока преобразования протонов в нейтроны, нейтроны через узкую мембрану, отделяющую их от протонов, поступают в область реактора, в какой находится реагент и где происходит низкотемпературный ядерный синтез.
Для уменьшения непродуктивных расходов нейтронов активная зона реактора ограничена отражателями 8 (фиг.3) нейтронов, в качестве отражателей нейтронов употребляют графитовые пластинки и графитовую обмазку. Энергия, производимая блоком низкотемпературного ядерного синтеза, дешевле энергии, производимой современными АЭС, в 400-700 раз.
Блок дистилляции морской воды многоступенчатый с трубчатыми нагревательными элементами (фиг.6) содержит последующие элементы:
испарительные камеры
1
трубчатые нагревательные элементы
2
концевой конденсатор
3
брызгоулавливатель
4
насос
5
Многоступенчатый испаритель состоит из ряда поочередно работающих испарительных камер с трубчатыми нагревательными элементами. Нагреваемая соленая вода движется снутри трубок нагревательного элемента, греющий пар конденсируется на наружной их поверхности.
Нагрев и испарение морской воды в первой ступени производят паром, поступающим от блока низкотемпературного ядерного синтеза с температурой на входе 105°С. Греющим паром последующих ступеней служит вторичный пар предшествующей испарительной камеры. Соленая вода проходит поочередно, от поочередного к первому испарительному элементу, через конденсаторы, интегрированные в испарительные камеры, нагреваясь за счет тепла конденсации, поступает в головной подогреватель, греется выше температуры кипения воды в первой испарительной камере, где вскипает. Потом пар конденсируется на поверхности трубок конденсатора, а конденсат стекает в поддон и насосом откачивается потребителю. Неиспарившаяся вода перетекает через гидрозатвор в последующую камеру с более низким давлением, где она опять вскипает, и т.д. Расход тепла на получение 1 кг пресной воды в одноступенчатом дистилляционном опреснителе составляет около 2400 кДж; рекуперация тепла фазового перехода в многоступенчатом опреснителе позволяет понизить расход тепла на 1 кг пресной воды до 250-300 кДж.
Список ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1. Состав опреснительной установки.
Фиг.2. Блок низкотемпературного ядерного синтеза. Структурная схема.
1) Атомный реактор,
2) теплообменник,
3) насосы,
4) био защита.
Фиг.3. Атомный реактор.
1) Пластинки начального реагента (магний-24),
2) замедлитель нейтронов,
3) трубки, по которым циркулирует теплоноситель,
4) выход генераторов нейтронов,
5) управляющие стержни,
6) элементы генератора нейтронов,
7) корпус реактора,
8) отражатель нейтронов.
Фиг.4. Генератор нейтронов. Структурная схема.
1) Ускоритель протонов,
2) схема преобразователя протонов в нейтроны,
3) схема выделения протонов,
4) схема оборотной связи.
Фиг.5. Схема ускорения и преобразования протонов на циклотроне.
1) Емкость с водородом,
2) подогреватель,
3) путь движения водорода низкой энергии,
4) схема отделения электронов от ядер водорода в электронном поле,
5) циклотрон,
6) дуанты,
7) радиочастотный генератор,
8) мишень преобразователя протонов в нейтроны,
9) отражатель протонов.
Фиг.6. Схема блока дистилляции морской воды.
1) Испарительные камеры,
2) трубчатые нагревательные элементы,
3) концевой конденсатор,
4) брызгоулавливатель,
5) насосы.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ Воплощения Метода ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ Методом ДИСТИЛЛЯЦИИ И ОПРЕСНИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
1. Метод опреснения морской воды методом дистилляции включает последующие операции.
1) Подготовка установки для проведения работ по опреснению морской воды.
Создают осмотр блоков, загружают начальный реагент в атомный реактор, заправляют до нормы теплоноситель, создают опробование функционирования узлов ядерного реактора без подачи нейтронов, создают проверку готовности к работе дистиллятора, создают проверку работы системы управления, создают проверку системы защиты и других вспомогательных систем.
2) Включение установки.
Создают включение системы защиты, создают включение системы автоматического управления, создают включение теплоносителя, создают включение генератора нейтронов, после этого возбуждаются реакции низкотемпературного ядерного синтеза, и устанавливают режим работы ядерного реактора. Во время включения блока низкотемпературного ядерного синтеза в работу устанавливают такую подачу водорода, чтоб атомный реактор при выходе в рабочий режим создавал наименьшую мощность вырабатываемой энергии при устойчивой работе без срывов. Потом плавненько наращивают мощность до данного уровня, контролируя работу всех узлов блока. После выхода блока низкотемпературного ядерного синтеза на рабочий режим его нагружают дистиллятором.
3) Рабочий режим.
В рабочем режиме производят опреснение морской воды методом дистилляции, используя дешевенькую энергию низкотемпературного ядерного синтеза. В этом режиме создают контроль за работой узлов и системе установки и выполнением технологических процессов дистилляции морской воды, держут под контролем температуру, давление воды и расход воды. По мере надобности уменьшить мощность производимой энергии блоком низкотемпературного ядерного синтеза, уменьшают подачу водорода, понижения плотности его потока, а для ее роста наращивают плотность потока водорода.
4) Режим останова.
Для останова и включения установки понижают мощность производимой энергии до малой, отключают дистиллятор, выключают генератор нейтронов. После чего прекращаются реакции низкотемпературного ядерного синтеза.
2. Опреснительная установка для опреснения морской воды представляет собой многоступенчатый дистиллятор, питание которого термический энергией создают автономным блоком низкотемпературного ядерного синтеза.
В состав опреснительной установки входят:
1) блок низкотемпературного ядерного синтеза с генератором нейтронов,
2) многоступенчатый дистиллятор морской воды.
Блок низкотемпературного ядерного синтеза помещен в толстостенную бетонную конструкцию, служащую защитой обслуживающего персонала и среды от радиоактивных излучений, возникающих в активной зоне ядерного реактора. Он представляет собой атомный реактор и состоит из последующих многофункциональных частей (см. фиг.3)
реагента 1, пластинки которого умеренно распределены по рабочему объему активной зоны реактора;
теплоносителя, циркулирующего по тонкостенным трубкам 3; трубки теплоносителя размещены в конкретной близости от пластинок реагента, по трубкам движется дистиллированная вода либо водянистый металл, охлаждающие пластинки реагента и отводящие термическую энергию от реагента в теплообменник 2 (фиг.2);
замедлителя нейтрона 2 (фиг.3);
отражателя нейтронов 8 -«-«-;
управляющих стержней 5 -«-«-.
Температура воды в первом контуре теплоносителя 280°С.
Давление в первом контуре 10 МПа, расходы воды через реактор 37500 т/ч.
КПД термический 95%.
Блок дистилляции морской воды (фиг.6) представляет собой типовой многоступенчатый дистиллятор морской воды.
Состоит из:
1) испарительных камер,
2) трубчатых нагревательных частей,
3) концевого конденсатора,
4) брызгоулавливателя,
5) насосов.
Нагрев и испарение морской воды в первой испарительной камере производят греющим паром, поступающим из теплообменника 2 (фиг.2) блока низкотемпературного ядерного синтеза с температурой на входе 105°С. Греющим паром последующих ступеней служит вторичный пар предшествующей испарительной камеры.
Соленая вода проходит поочередно от последнего к первому испарительному элементу через конденсаторы, интегрированные в испарительные камеры, нагреваясь за счет тепла конденсации, поступает в головной подогреватель, греется выше температуры кипения воды в первой испарительной камере, где вскипает. Потом пар конденсируется на поверхности трубок конденсатора, а конденсат стекает в поддон и насосом откачивается потребителю. Неиспарившаяся вода перетекает через гидрозатвор в последующую камеру с более низким давлением, где она опять вскипает, и т.д. Расход тепла на получение 1 кг пресной воды в одноступенчатом дистилляционном опреснителе составляет около 2400 кДж; рекуперация тепла фазового перехода в многоступенчатых опреснителях позволяет понизить расход тепла на 1 кг пресной воды до 250-300 кДж.
Таким макаром, опреснительная установка, расходуя в день 1 кг реагента может произвести 900 тыс. тонн пресной воды и обеспечить 6 миллионов человек из расчета 150 кг/чел.
Применяемая ЛИТЕРАТУРА
1) Физическая энциклопедия. БРЭ, т.5, изд. 1995 г.
2) К.Н.Мухин. Экспериментальная ядерная физика. М., 1983 г.
3) И.Я.Емельянов и др. Конструирование атомных реакторов. М., 1982 г.
4) Атомная энергия. Короткая энциклопедия. М., 1985 г.
5) Климов А.Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. 1985 г.
6) Апельцин И.Э., Клячко В.А. Опреснение воды. М., 1986 г.
7) Павлов Ю.В. Опреснение воды. М., 1972 г.
8) Евсюков Г.А. Патент №2128374. Управляемый источник энергии на использовании низкотемпературного ядерного синтеза. Метод воплощения низкотемпературного ядерного синтеза (варианты). Бюл. №9, 27.03.1999 г.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Метод опреснения морской воды методом дистилляции с внедрением дешевенькой энергии низкотемпературного ядерного синтеза, заключающийся в заборе и испарении морской воды с следующей конденсацией пара и получении воды за счет использования дешевенькой энергии низкотемпературного ядерного синтеза, отличающийся тем, что доступная энергия для дистилляции морской воды делается автономным блоком низкотемпературного ядерного синтеза, входящим в состав опреснительной установки, в каком в качестве начального реагента употребляют постоянные атомные ядра магния-24, облучаемые неспешными нейтронами, для производства которых употребляют водород методом ядерной реакции (типа р, n), которую производят в генераторе нейтронов, низкотемпературный ядерный синтез производят методом радиационного захвата реагентом неспешных нейтронов, в итоге чего в ядрах реагента происходит ядерный синтез, атомные ядра магния-24 преобразуются в ядра кремния-28 и выделяется ядерная энергия, соответственная образовавшейся разности меж энергией связи прореагировавших ядер и энергией связи этих ядер в начальном состоянии, выделенную энергию конвертируют в пар, которым создают испарение морской воды по двухконтурной схеме, греющий пар проходит через испарительные камеры 4 ступеней дистилляционного опреснителя с трубчатыми нагревательными элементами при температуре пара на входе дистиллятора 105°С, метод включает последующие операции: в атомный реактор, созданный для низкотемпературного ядерного синтеза, загружают реагент (магний-24), подготавливают к работе атомный реактор, подготавливают к работе дистиллятор, включают в работу атомный реактор и дистиллятор, в рабочем режиме держут под контролем температуру, давление и расход воды.
2. Опреснительная установка, созданная для опреснения морской воды методом дистилляции с внедрением дешевенькой энергии низкотемпературного ядерного синтеза, представляет собой многоступенчатый дистиллятор морской воды, отличающаяся тем, что установка обеспечена своим независящим источником ядерной энергии и не просит расхода энергии снаружи, зачем содержит в собственном составе блок низкотемпературного ядерного синтеза, который представляет собой атомный реактор, созданный для выполнения реакций низкотемпературного ядерного синтеза, содержит атомный реактор, работающий на термических нейтронах с графитовым замедлителем, ядерным горючим (реагентом) служит размеренный широкораспространенный в природе изотоп магний-24, облучаемый неспешными нейтронами, производимыми генератором нейтронов, входящим в состав блока низкотемпературного ядерного синтеза.
Дата публикации 24.02.2007гг
Источник
www.ntpo.com/patents_water/water_2/water_47.shtml