נאבקים בקורוזיה במתקני אחסון של פסולת גרעינית בעזרת סימולציה מולטיפיזיקלית מתקדמת PDF הדפסה דוא
דירוג משתמש: / 0
גרועהכי טוב 
מדע - מדעי החיים
השיעור נכתב על ידי : מעיין סבן   
שני, 27 אפריל 2015 12:04

סימולציות מולטיפיזיקליות סייעו לחברת Sogin S.p.A בתכנון מערכת הפחתת לחות פשוטה וחוסכת אנרגיה למטרת מניעת קורוזיה בתופים של פסולת רדיואקטיבית.

קורוזיה היא האויב חסר הרחמים של המתכת, והמאבק עימה פשוט לא יכול להיגמר כאשר מעורבים תופי פלדה עמוסים בפסולת גרעינית.
זהו המצב באיטליה, בה הופסק הייצור המקומי של אנרגיה אטומית, ועדיין קיים הצורך באחסון בטוח של פסולת רדיואקטיבית ברמה נמוכה המיוצר כתוצר לוואי של ייצור חשמל, ופעולות של מחקר, רפואה ותעשייה.
Sogin S.p.A הינה החברה האיטלקית בבעלות הממשלה האחראית על הוצאה מכלל שימוש של אתרים גרעיניים באיטליה ועל הניהול של פסולת רדיואקטיבית.

אחסון פסולת גרעינית מצריך בקרת לחות מדויקת

פרוייקט אחד של סוגין הינו השיקום המתמשך של בניין במפעל לשעבר של אנרגיה אטומית הממוקם במרכז איטליה. היעד הוא לעמוד בדרישות האיטלקיות והבינלאומיות של אחסנה זמנית של פסולת רדיואקטיבית ברמה נמוכה עד אשר הפסולת תעבור למקום האחסון הלאומי הקבוע.
המתקן הזמני הינו חלל מלבני חד קומתי במימדי 30 מ' על 15 מ' המחולק לשני חדרים. הפסולת מאוחסנת בתופי פלדה אטומים בבטון מסיבות רדיולוגיות. לתופים יש קוטר חיצוני באורך 0.8 מטרים, והאריזה מעל בקוטר של 1 מטר. לחות יחסית של 65 אחוזים ומטה חייבת להישמר בכדי למנוע קורוזיה.

ג'יאנלוקה ברבלה הינו מהנדס בניין בסוגין ומנהל הצוות בפרויקט. "הצורך בבקרת הלחות באוויר נובע מכך שהתופים עשויים מפלדה שאינה אל-חלד. האריזות העליונות מבטון משמעותן שהתופים אינם ניתנים לבדיקה בלי לחלץ אותם קודם, מה שהופך קשה יותר את הניטור הקבוע של תהליך הקורוזיה. בנוסף, האתר חשוף לכמות גבוהה של לחות יחסית. בשל כך הבקרה אחר הלחות היא נושא קריטי", הוא מסביר.

למרות זאת, ישנה עלות גבוהה בהפעלת מערכת לחימום, אוורור ומיזוג אוויר במטרה לשמור על תנאים אופטימאליים על פני 25 שנות החיים הצפויות של המתקן. בנוסף, כיוון שאין אפשרות להרחיב את המתקן, המקום שתופסת מערכת המיזוג בא על חשבון פחות מקום לאחסון הפסולת. יתרה על כך, זמן דמימה של מערכת המיזוג הוא בלתי נמנע הן בשל תפקודים לקויים בציוד והן בשל תחזוקה מתוכננת.

אלטרנטיבה פוטנציאלית היא שימוש בקולטי לחות איזותרמיים במקום, אשר קטנים באופן יחסי, ניידים, מצריכים פחות תחזוקה, ועלות תפעולם נמוכה בהרבה. יחידות אלו מבוססות על מנוע קרנו תרמי הפוך: מאוורר משגר אוויר אל תוך היחידה, אשר עובר דרך מאייד ומתקרר. לחות עודפת מהאוויר מתגבשת לטיפות מים שנופלות למיכל. לאחר מכן האוויר עובר דרך מרכז בו הוא מתחמם ע"י מספר מעלות. אחרי זה הוא חוזר לסביבה כאוויר חם ויבש יותר.

הפרוייקט של סוגין נסמך על סימולציות נומריות בכדי לחקור את ההשפעות של גדלים וקונפיגורציות שונות של שני קולטי לחות איזותרמיים תעשייתיים שונים. האנליזות בוצעו ע"י פיירג'יאני ג'רלדיני מהמחלקה לתכנון מכאני. המטרות היו לזהות דרישות ציוד וגם לקבוע מיקום אופטימלי של היחידות בחדרים.

סימולציות סייעו בקביעת התוכנית האופטימלית

הצוות חקר תחילה זרימה טורבולנטית של אוויר בחדר ע"י ביצוע של מחקרים סטאציונאריים של זרימה המבוססים על מודל של מערבולת k-epsilon חד פאזית בלתי דחיסה. מטרת הצוות היא לשכפל את שדה מהירות האוויר באזור האחסון בהנחה שקולטי הלחות בשימוש. לאחר מכן הם השתמשו בתוצאות המחקר הזה בסימולציות תלויות זמן מצומדות לחלוטין כדי ללמוד אודות מעבר החום והלחות בתוך האטמוספירה של החדר. נעשה שימוש בכלל התוצאות בפיתוח תוכנית אופטימלית לקולטי הלחות.

כל הסימולציות בוצעו בתוכנת COMSOL Multiphysics ומודול מעבר חום. "ללא שימוש בכלי סימולציה כה מתקדם, היינו מוכרחים למדל את תהליך קליטת הלחות ע"י השערות פשוטות יחד עם עקומות ביצוע של קולט הלחות המסופקות ע"י יצרני היחידות. אך הסימולציות הראו לנו כי ל- COMSOL יש יכולת עוצמתית בפתרון בעיות תלת מימדיות של מעבר חום ולחות ", אומר פיירג'יאני. "COMSOL Multiphysics מקל מאוד על הצימוד של כמה פיזיקות, הוא בעל ממשק משתמש אינטואיטיבי, והוא פותח את האפשרות של ניהול כולל של תהליך המידול באותו ממשק".

"הסימולציות עזרו לנו בתכנון מערך המבוסס על שימוש בשני קולטי לחות המספקים את אותה כמות של קליטת לחות כמו מערכים אחרים, אך כאלה המצריכים ארבע יחידות", מסכם ברבלה. "המערכת שתכננו תגביל כיסי אוויר עומדים, דבר שיאפשר למערכת לעבוד בשיא היעילות, ותסייע לנו בהפחתת הסכנה של קורוזיה בתוף ברגע שהמתקן יתגבש ויזווד".



עוד מכותב זה
עוד מאמרים מכותב זה
טכנולוגיה כללי
כולנו מכירים את תומאס אדיסון, הממציא האמריקאי הדגול שחי במחצית השניה של המאה ה- 19 ובשליש הראשון של המאה ה- 20. אדיסון נחשב באותו זמן לממציא...
בריאות ורפואה כללי
הנדסה ביו רפואית הינה תחום רחב ידיים המאגד בתוכו דיסציפלינות רבות כגון פיזיקה, ביולוגיה, מתמטיקה, אלקטרוניקה, הנדסה ועוד. מטרתה העיקרית...
ספורט
מגישים מקצוענים בבייסבול מסוגלים לגרום לכדור לנוע שמאלה, ימינה, למטה, ואפילו למעלה (בערך) על מנת שיחלוף על פני החובט של הקבוצה היריבה....
סרטן - מחלת הסרטן
טמפרטורות גבוהות יכולות להיות מנוצלות לטובת הרס של תאים סרטניים, כשיטה לטיפול בסרטן הידועה כ- "אונקולוגיה היפרתרמית". על אף העובדה כי...
מדעי החיים
תוכנית Global Good של חברת Intellectual Ventures האמריקאית עבדה על טכנולוגיה חדשה בכדי להביא חיסונים לכל פינה בעולם. מתקן אחסון החיסונים הפאסיבי משתמש...
עוד בנושא
מאמרים קשורים
רכב ותעופה
קצין בטיחות בתעבורה התמודדות תמידית ולא רק עונתית. לצאת, להגיע ולחזור בשלום. המנצח שהתזמורת שלו לא מפסיקה לנגן קצין בטיחות בתעבורה הוא...
מנעולים
שירות מנעולנות בעיר הבירה חברות מנעולים מכבדות את עצמם דוגלות בנתינת שירות מהימן וותיק בתמחור מחיר יפה עבור כל הציוד שלנו וגם כן בשביל...
חוקים וחוזים
בחירה נכונה של עורך דין להסכם ממון כאשר באים לחתום על הסכם ממון ורוצים לעשות את העניין באופן מסודר, יש לבחור עורך דין או...
עסקים כללי
חדרי הבריחה מעוצבים בתפאורות מושקעות, רמזים מאתגרים וחידות בדרגות קושי שונות. כל חדר בריחה מדורג ברמת קושי שונה, זאת על מנת להתאים אותו...
דלתות מנעולים ושערים
  טיפים לתיקון דלת, מפתח מסתובב קשה מפתח מגיב בצורה קצת לא טובה בפתח חור המנעול? יש פתרון טוב ומהיר, היום בטיפ החדש שלנו בנושא...
מאמרים אחרונים
מאמרים אחרונים
דלתות מנעולים ושערים
  למה כדאי להתחדש במנעול חדש כל תקופה בקריות? סביר להניח שסיפרו לכם עד כמה חיוני לשנות מנעול בדירתכם כשרוכשים לבית חדש. ככל הנראה...
כללי1
ישנן לא מעט הנחות שגויות על אביזרי מין, כאשר אותן הנחות משפיעות עד כדי כך שישנם אלו הנמנעים משימוש בהם. אביזרי מין, הכוללים בין היתר גם...
מנעולים
  למה מומלץ להחליף מנעול חדש אחת לכמה שנים? סביר להניח שאמרו לכם עד כמה חשוב להחליף צילינדר בבית כשרוכשים בית חדש. ככל הנראה...
אחר עסקים
חקירות פרטיות אמון הוא מצרך בסיסי ונחוץ מאוד בחיים שלנו כבני אדם חברתיים. אנו מעוניינים לתת אמון בסובבים אותנו, ולבטוח במה שבני המשפחה...
נדל\"ן ושיפוצים
בשנים האחרונות יותר ויותר משקיעים פונים לתחום הנדל"ן. הריביות הנמוכות והתשואות הנמוכות בשוק ההון מצד אחד, והעלייה המתמדת במחירי הנדל"ן...
 

risom

התחברות לאתר






התחבר באמצעות:

STU2

מאמרים - כל הזכויות שמורות לפרסום אתרים באינטרנט מבית אקטיביטק בע"מ קידום אתרים