Kemia ja energia. Nykyaikaiset energialähteet. Kemianteollisuuden energia Kemiallinen energia

Venäjän kemianteollisuus on tuotantovolyymilla mitattuna maailman 11. sijalla. Teollisuuden osuus maan teollisuustuotannosta on 6 %. Kemianyritykset keskittävät 7 % käyttöomaisuudesta (viides sija konepajateollisuuden, polttoaineteollisuuden, energian ja metallurgian jälkeen), tuottaen 8 % teollisuuden viennin arvosta ja 7 % verotuloista budjettiin. Kemiallisen kompleksin yritykset ovat raaka-aineiden, välituotteiden, erilaisten materiaalien (muovit, kemialliset kuidut, renkaat, lakat ja maalit, väriaineet, mineraalilannoitteet jne.) toimittajia kaikille teollisuudenaloille ja niillä on merkittävä vaikutus mittakaavaan. , niiden kehittämisen suunta ja tehokkuus.

Venäjän kemianteollisuus tänään

Markkinauudistusten alkamisen jälkeen tapahtuneet muutokset ovat muuttaneet merkittävästi kemikaalituotannon rakennetta omistustyypeittäin: kemian kompleksissa on tähän mennessä pienin valtion omistukseen jäänyt yritysryhmä. Yksityistämisen seurauksena enemmistöosuudet merkittävästä osasta kemianalan yrityksiä siirtyivät ulkopuolisten sijoittajien käsiin. Nämä ovat pääasiassa öljy- ja kaasuyhtiöitä.

Kuten alan asiantuntijat sanovat, Venäjän kemianteollisuus tarvitsee laadullisen harppauksen, muuten siitä tulee täysin kilpailukyvytön. Tärkeimpiä alan kehitystä jarruttavia tekijöitä ovat toimialallamme vakiona olevat ongelmat. Ensinnäkin tämä on omaisuuden kulumista - venäläisiin yrityksiin asennetut tekniset laitteet ovat erittäin jäljessä nykyaikaisista vaatimuksista (merkittävän osan käyttöikä on 20 vuotta tai enemmän, käyttöomaisuuden kulumisaste on noin 46 %). Muita ongelmia ovat Venäjän kemiallisen kompleksin tuotantorakenteen ja kehittyneiden maiden kemianteollisuuden nykyaikaisten suuntausten välinen ristiriita sekä se, että Venäjän kemiankompleksin tuotannon perusta on tuotteet, joiden jalostusaste on alhainen. ensisijaisia raaka-aineita.

Jos puhumme alan strategisista tavoitteista, niin kyseessä on olemassa olevien tekninen uudelleen varustaminen ja modernisointi sekä uusien kustannustehokkaiden ja ympäristöystävällisten tuotantolaitosten luominen, vientipotentiaalin ja kemiantuotteiden kotimarkkinoiden kehittäminen sekä kemiallisen kompleksin resurssien, raaka-aineiden sekä polttoaine- ja energiahuollon kehittäminen. Asiantuntijat nimeävät muun muassa kemiallisen kompleksin organisatorisen ja rakenteellisen kehittämisen korkean teknologian tuotteiden tuotannon lisäämiseen sekä Venäjän kemianteollisuuden yritysten T&K-toiminnan ja innovaatiotoiminnan tehostamiseen.

Tämä on sitäkin tärkeämpää, koska vuosina 2020–2030 Venäjän kemianteollisuudella on teollisuus- ja kauppaministeriön asiantuntijoiden tekemän analyysin mukaan tehtävänä vastata uusien korkean teknologian materiaalien kysyntään. koneenrakennuksesta, laivanrakennuksesta, lääketieteestä, helikopteriteollisuudesta ja lentokoneteollisuudesta, energiatekniikasta.

Avaruus-, ilmailu- ja ydinenergiasektorin kehitys vaatii myös uusia kemiallisia materiaaleja, komposiittimateriaaleja, tiivistemateriaaleja, äänieristysmateriaaleja, sähköjohtoja ja -kaapeleita sekä pinnoitteita. Jo ennestään korkeat vaatimukset tuotteiden teknisille ominaisuuksille, kuten lujuus, säteilynkestävyys, korroosionkestävyys, korkeiden ja alhaisten lämpötilojen kestävyys sekä materiaalien ikääntymisenkestävyys, kasvavat.

Esimerkiksi polymeerit ovat nyt toisella sijalla maailmanlaajuisessa autoteollisuudessa metallien jälkeen autokomponenttien valmistuksen raaka-aineina. Venäjällä on pulaa ja rajoitettu tuotemerkkivalikoima kaikista tuotetuista muovityypeistä, mikä muodostaa vakavan esteen tuotettujen autokomponenttien valikoiman lisäämiselle.

Myös polymeerikomposiittien osuus rakennusmateriaalien kokonaisvolyymista Venäjällä on melko alhainen. Jos "perinteisiä" materiaaleja käytetään pääasiassa maa- ja vesirakentamisessa, niin siltojen, rautateiden, rautatietunnelien jne. rakentamisessa polymeerikomposiiteilla on merkittäviä näkymiä Venäjällä.

Siten, kuten asiantuntijat sanovat, tarvittavien polymeerien tuotannon perustamisesta Venäjälle voi tulla merkittävä tuonnin korvaamisen segmentti. Samalla rakentamisen kemiallisten tuotteiden käyttö laajenee jatkuvasti: näitä ovat muun muassa uudet eristemateriaalit ja lisäaineet rakennemateriaaleissa, eristemateriaalit, auringonvalosta sähköä tuottavat pinnoitteet sekä liikenteen sujuvuuden mittaamisen mahdollistavat tienpinnat jne.

Markkinoille ilmestyy myös uusia kemiallisia tuotteita: muovia, jolla on pitkä elinkaari, itsediagnostiikkaan ja -sopeutumiseen kykeneviä materiaaleja, uuden sukupolven huipputeknisiä kuituja, itsekorjautuvaa ekokumia ja muotoaan muuttavia "älykkäitä" nanomateriaaleja. käyttäjän pyynnöstä. Asiantuntijat puhuvat polymeereistä, jotka toimivat aktiivisina kalvoina, jotka voivat lajitella molekyylejä, amorfisista polymeereistä, jotka voivat palauttaa vaurioituneet pinnoitteet, arktisista polttoaineista, jotka ovat erittäin tärkeitä Venäjän nykyisessä politiikassa jne.

Monet asiantuntijat ennustavat myös biologisesti johdettujen materiaalien merkityksen kasvavan entisestään. Keskipitkällä aikavälillä odotetaan kemiallisten tuotteiden massatuotantoa uusiutuvista luonnonvaroista ("valkoinen" kemia): biopolttoaineita, tuotteita biohajoavista polymeereistä, biosensoreista ja biosiruista. Alustavien asiantuntija-arvioiden mukaan biopolymeerien (uusiutuvista luonnonvaroista valmistetut polymeerit) markkinat kasvavat vuosittain 8-10 % ja vuoteen 2020 mennessä niiden osuus polymeerien kokonaismarkkinoista on 25-30 %.

Kaikki tämä voidaan teollisuus- ja kauppaministeriön virkamiesten mukaan tuottaa Venäjällä - jos tarvittavat investoinnit tehdään kotimaiseen kemianteollisuuteen.

Energiaa ja kemiaa

Jos puhumme kemian ja energian välisistä yhteyksistä, ne ovat hyvin läheisiä: kemianteollisuus kuluttaa valtavasti energiaa. Energiaa kuluu endotermisiin prosesseihin, materiaalien kuljetukseen, kiintoaineiden murskaamiseen ja jauhamiseen, suodatukseen, kaasujen puristamiseen jne. Kalsiumkarbidin, fosforin, ammoniakin, polyeteenin, isopreenin, styreenin jne. tuotanto vaatii huomattavia energiakuluja Kemiallisen tuotannon ohella petrokemian kanssa ovat teollisuuden energiaintensiivisiä aloja. Ne tuottavat lähes 7 % teollisuustuotteista ja kuluttavat 13-20 % koko teollisuuden käyttämästä energiasta.

Kemian saavutukset toimivat kuitenkin myös energia-alalla. Kemistit työskentelevät jo tänään polttoaineresurssien maksimaalisen ja kokonaisvaltaisen energiateknologisen käytön parissa - ympäristön lämpöhäviöiden vähentämisessä, lämmön kierrättämisessä, paikallisten polttoaineresurssien käytön maksimoimisessa jne.

Esimerkiksi monet maat kehittävät kustannustehokasta tekniikkaa hiilen jalostamiseksi nestemäiseksi (sekä kaasumaiseksi) polttoaineeksi. Myös venäläiset kemistit työskentelevät tämän ongelman parissa. Nykyaikaisen hiilen jalostusprosessin ydin synteesikaasuksi on seuraava. Vesihöyryn ja hapen seos syötetään plasmageneraattoriin. Sitten hiilipöly pääsee kuumaan kaasupolttimeen ja kemiallisen reaktion seurauksena muodostuu hiilimonoksidin ja vedyn seos, eli synteesikaasu. Siitä valmistetaan metanolia, jolla voidaan korvata polttomoottoreiden bensiiniä ja joka on ympäristövaikutuksiltaan suotuisa verrattuna öljyyn, kaasuun ja hiileen.

Venäjällä on myös kehitetty kemiallisia menetelmiä sideaineöljyn (sisältää suurimolekyylipainoisia hiilivetyjä) poistamiseen, josta merkittävä osa jää lietekaivoille. Öljyn saannon lisäämiseksi veteen lisätään pinta-aktiivisia aineita, jotka ruiskutetaan muodostelmiin, ja niiden molekyylit sijoitetaan öljyn ja veden väliseen rajapintaan, mikä lisää öljyn liikkuvuutta.

Vetyenergia, joka perustuu vedyn polttoon, jonka aikana ei synny haitallisia päästöjä, vaikuttaa erittäin lupaavalta. Sen kehittämiseksi on kuitenkin ratkaistava useita ongelmia, jotka liittyvät vedyn kustannusten vähentämiseen ja luotettavien varastointi- ja kuljetusvälineiden luomiseen. Jos nämä ongelmat ovat ratkaistavissa, vetyä käytetään laajalti ilmailussa, vesi- ja maaliikenteessä, teollisessa ja maataloustuotannossa. Venäläiset tutkijat tekevät tiivistä yhteistyötä eurooppalaisten kollegojensa kanssa näissä asioissa.

Yksi avainalueista on edelleen "raskaan" korkeaviskoosisen öljyn sekä öljynjalostamoiden raskaiden tähteiden kustannustehokkaaseen käsittelyyn liittyvien ongelmien ratkaiseminen. Öljynjalostuksen syvyys EU-maissa on vähintään 85 %, ja tämä arvo nousee ennustejaksolla. Venäjän öljynjalostuskompleksin yrityksissä vaaditut toissijaiset prosessit öljyn raskaiden fraktioiden käsittelyyn puuttuvat useimmissa tapauksissa, ja käsittelysyvyys on noin 70%. Tämän indikaattorin lisääminen antaa sinulle mahdollisuuden saada lisävoittoja ja lisätä uusioraaka-aineiden käytön tehokkuutta.

Venäjän tiedeakatemian petrokemian synteesiinstituutti on jo tänään luonut yhdessä Grozny Petroleum Instituten (GrozNII) kanssa täysin uuden teknologian tervan hydraukseen nanokokoisilla katalyyteillä, jonka jälkeen on mahdollista käyttää tavanomaiset erittäin tehokkaat katalyyttisen krakkauksen tai tyhjötislevetykrakkauksen prosessit eli perinteiset öljyn syväjalostusmenetelmät. Samaan aikaan öljynjalostuksen monimutkaisuuteen kuuluu sekä arvokkaiden komponenttien järkevä uuttaminen öljystä (öljyt, nestemäiset ja kiinteät parafiinit, nefteenihapot jne.) että aiemmin vaikeasti hyödynnettävien tuotteiden, kuten valon, optimaalinen käsittely. kaasut, asfaltti ja hiekka. Öljynjalostuksen jätteetön luonne, josta on tullut erityisen akuutti ihmisen toiminnan lisääntyvien negatiivisten ympäristövaikutusten vuoksi, sisältää kaikkien öljyjakeiden täydellisen käsittelyn hyödyllisten komponenttien maksimaalisella uuttamisella: teknologioiden, katalyyttien ja reagenssien käyttö eliminoi haitallisten päästöjen ja jätteiden muodostumista.

Lisäksi kaasukemia on edelleen yksi mielenkiintoisimmista alueista Venäjälle, joka tarvitsee kiireesti yksinkertaisia ja kustannustehokkaita teknologioita maakaasun muuntamiseksi nestemäisiksi tuotteiksi, jotka on suunniteltu toimimaan suoraan kaasuntuotantoalueilla, mukaan lukien napa-alueilla ja merellä. hylly.

Kemianteollisuuden avulla Venäjä voi merkittävästi laajentaa markkinaosuuttaan primäärienergian lisäksi myös paljon kannattavammilla kalliiden kemiallisten tuotteiden ja ympäristöystävällisten moottoripolttoaineiden markkinoilla. Juuri tällä alueella Venäjällä on lähivuosina suurimmat mahdollisuudet päästä korkean teknologian markkinoille. Maailmanmarkkinoiden siirtyminen erittäin vähärikkisiin bensiini- ja dieselpolttoaineisiin, jotka vaikuttavat ympäristön parantamiseen, on tärkeä tapahtuma, joka sisältää valtavan määrän yhteyksiä talouden ja valtion mekanismeihin. Tähän siirtymiseen liittyy nestemäisten jakeiden syvä- ja ultrasyväpuhdistustekniikoiden kehittäminen sekä uusien prosessien kehittäminen teknisten ja niihin liittyvien jalostamokaasujen puhdistamiseen ja käsittelyyn. Myös venäläiset kemistit voisivat antaa oman panoksensa.

Venäjän kemianteollisuus on erityisen tiiviissä vuorovaikutuksessa energiateollisuuden kanssa ydinenergia-alalla. Lisäksi emme puhu vain polttoaine-elementtien tuotannosta, vaan myös eksoottisemmista projekteista. Esimerkiksi ydinvoimaloita varten ne löytävät tulevaisuudessa toisen sovelluksen - vedyn tuotantoon. Osa tuotetusta vedystä kuluu kemianteollisuudelle, toinen osa käytetään huippukuormituksilla kytkettyjen kaasuturbiiniyksiköiden tehoon.

Nanomateriaalit ja biokatalyysi

Asiantuntijat pitävät lupaavina teknologioina kemianteollisuuden uusien teknologioiden ja keinojen kehittämistä radioaktiivisen jätteen loppusijoitukseen; molekyylisuunnittelu, energian kemialliset näkökohdat, kuten uusien kemiallisten virtalähteiden luominen, teknologioiden kehittäminen polttoaineiden tuottamiseksi muista kuin öljystä ja uusiutuvista raaka-aineista, korkeaenergiaisista aineista ja materiaaleista jne.

Nanokemian "edistyneimmät" alueet ovat nanokatalyysi, nanomateriaalien tuotanto tiedon vastaanottamiseen, käsittelyyn ja siirtoon, molekyylimuistivälineet ja nanomodulaattoreiden kehittäminen.

Biokatalyyttisiä teknologioita odotetaan käytettävän biohajoavien ja sähköä johtavien polymeerien tuotannossa; korkean molekyylipainon polymeerit tehostettuun öljyn talteenottoon ja vedenkäsittelyyn; metallirakenteiden korroosionesto- ja antistaattiset pinnoitteet, jotka ovat tehokkaampia kuin maali- ja lakkapinnoitteet; biosensorit ja biosirut, jotka käyttävät erittäin spesifisen biologisen havainnon ja tunnistamisen periaatteita käytettäväksi lääketieteessä, ilmailuteollisuudessa ja tietokonelaitteiden tuotannossa. Voit myös mainita uuden menetelmän kemiallisten seosten erottamiseen ja puhdistamiseen, jauhemaalien saamiseen ja levittämiseen, veden suolanpoistoon, veden ja maaperän puhdistamiseen, myös raskasmetalleista ja radionuklideista.

Kuten asiantuntijat sanovat, nano- ja bioteknologian kehitys johtaa uuden sukupolven tuotteiden syntymiseen, joilla on parannetut ominaisuudet, mikä puolestaan johtaa niiden uuteen käyttöön monilla teollisuudenaloilla, myös energia-alalla. Näitä ovat esimerkiksi uudet materiaalit vedyn varastointiin, parannetut kalvot suolanpoistoon ja jätevedenpuhdistamoihin, itsestään paranevat pinnoitteet jne.

Niinpä energiateollisuus tarvitsee nykyaikaisissa olosuhteissa yhä enemmän uusimpia kemiallisia teknologioita, ja myös venäläiset valmistajat vastaavat tähän kysyntään.

– Kerro meille kemianteollisuuden tuotantosi uusista tuotteista energia-alalla. Mitkä tuotteet ovat asiakkaiden kysytyimpiä?
Maria Zaitseva, ydinvoimalaitoksen VMP-Neva LLC:n ydinenergiaosaston johtaja: – VMP Research and Production Holding on erikoistunut metallien ja betonin pitkäaikaissuojaukseen tarkoitettujen pinnoitteiden kehittämiseen, tuotantoon ja toteutukseen.

Valmistetuilla korroosionesto- ja paloa hidastavilla materiaaleilla sekä polymeerilattiapäällysteillä on korkeat teknologiset ja suorituskykyiset ominaisuudet, jotka saavutetaan erittäin tehokkailla pigmenteillä, kemikaalien ja sään kestävillä polymeereillä, erikoistäyteaineilla ja apuaineilla. Olemme työskennelleet energia-alalla yli 17 vuotta. Tänään kiinnitämme alan asiantuntijoiden huomion uuteen mielenkiintoiseen materiaaliin, jolla on jo positiivista kokemusta ydinvoimalaitosten käytöstä. VINIKOR® EP-1155D emali on suunniteltu suojaamaan valvottua pääsyaluetta, mukaan lukien reaktoriyksikkö. Tämä on ainoa materiaali Venäjällä, joka on läpäissyt simuloidut testit reaktoriyksikön normaaleissa käyttöolosuhteissa. Tähän mennessä testit ovat vahvistaneet pinnoitteen kyvyn toimia ilman suojaparametrien menetystä 50 vuoden ajan. Kaiken tämän ansiosta voimme tarjota tätä materiaalia asemien, ydinjätteen käsittelylaitosten ja varastojen suunnittelijoille ja käyttöpalveluille siellä, missä Rosatomin laitosten turvallisuudesta on korkeat vaatimukset. Toinen energia- ja vesirakennusten materiaali on ISOLEP®-hydroprimer-emali. Käytetään suojaamaan metallirakenteita, jotka sijaitsevat vedenalaisella vyöhykkeellä ja vaihtelevan kostuvuuden vyöhykkeellä. Läpäisee onnistuneesti täysimittaiset testit ydinvoimalaitoksen jäähdytystornissa.

Yhdysvaltain sukellusveneiden ydinvoimalat käyttävät monia kemiallisia alkuaineita ja synteettisiä orgaanisia yhdisteitä. Niitä ovat ydinpolttoaine uraanin muodossa, joka on rikastettu halkeamiskelpoisella isotoopilla; grafiitti, raskas vesi tai beryllium, jota käytetään neutroniheijastimina vähentämään niiden vuotoa reaktorin sydämestä; boori, kadmium ja hafnium, jotka ovat osa ohjaus- ja suojasauvoja; lyijy, jota käytetään reaktorin ensisijaisessa suojauksessa betonin kanssa; tinalla seostettu zirkonium, joka toimii polttoaine-elementtien kuorien rakennemateriaalina; ioninvaihtosuodattimien lataamiseen käytettävät kationinvaihto- ja anioninvaihtohartsit, joissa laitoksen ensisijainen jäähdytysneste - erittäin puhdas vesi - vapautetaan siihen liuenneista ja suspendoituneista hiukkasista.

Kemialla on tärkeä rooli myös erilaisten sukellusvenejärjestelmien toiminnan varmistamisessa, esimerkiksi hydraulijärjestelmä, joka liittyy suoraan voimalaitoksen ohjaukseen. Amerikkalaiset kemistit ovat työskennelleet pitkään luodakseen tähän järjestelmään työnesteitä, jotka pystyvät toimimaan korkeassa paineessa (jopa 210 ilmakehän paineessa), paloturvallisia ja myrkyttömiä. On raportoitu, että hydraulijärjestelmän putkistojen ja liitosten suojaamiseksi korroosiolta, kun ne täyttyvät merivedellä, työnesteeseen lisätään natriumkromaattia.

Erilaisia synteettisiä materiaaleja - polystyreenivaahtoa, synteettistä kumia, polyvinyylikloridia ja muita - käytetään laajalti veneissä vähentämään mekanismien melua ja lisäämään niiden räjähdyskestävyyttä. ja ääntä vaimentavat riipukset on valmistettu tällaisista materiaaleista.

Kemiallisia energiaakkuja, esimerkiksi ns. jauhepaineakkuja, aletaan käyttää (tosin vielä kokeellisesti) pääpainolastisäiliöiden hätähuuhtelussa. Kiinteitä polttoainepanoksia käytetään Yhdysvaltain ohjussukellusveneissä ja tukemaan Polaris-ohjusten vedenalaista laukaisua. Kun tällainen panos poltetaan makean veden läsnä ollessa, erityisessä generaattorissa muodostuu höyry-kaasuseos, joka työntää raketin ulos laukaisuputkesta.

Tietyissä ulkomailla käytössä olevissa ja kehitteillä olevissa torpedoissa käytetään puhtaasti kemiallisia energialähteitä. Näin ollen amerikkalaisen Mk16 nopean höyry-kaasutorpedon moottori toimii alkoholilla, vedellä ja vetyperoksidilla. Kehitteillä olevassa Mk48-torpedossa on lehdistössä kerrotun mukaan kaasuturbiini, jonka toiminta varmistetaan kiinteällä ajoainepanoksella. Jotkut kokeelliset suihkutorpedot on varustettu voimalaitoksilla, jotka toimivat veden kanssa reagoivalla polttoaineella.

Viime vuosina on usein puhuttu uudentyyppisestä sukellusveneiden "yksimoottorista", joka perustuu kemian viimeisimpään edistykseen, erityisesti niin sanottujen polttokennojen käyttöön energialähteenä. Niitä käsitellään tarkemmin tämän kirjan erityisessä luvussa. Toistaiseksi huomautamme vain, että jokaisessa näistä elementeistä tapahtuu sähkökemiallinen reaktio, elektrolyysin päinvastainen. Siten veden elektrolyysin aikana elektrodeissa vapautuu happea ja vetyä. Polttokennossa katodille syötetään happea ja anodille vetyä, ja elektrodeilta otettu virta menee elementin ulkopuoliseen verkkoon, jossa sitä voidaan käyttää sukellusveneen potkurimoottoreiden ohjaamiseen. Toisin sanoen polttokennossa kemiallinen energia muunnetaan suoraan sähköenergiaksi ilman keskikorkeita lämpötiloja, kuten perinteisessä voimalaitosketjussa: kattila - turbiini - sähkögeneraattori.

Polttokennojen elektrodimateriaaleja voivat olla nikkeli, hopea ja platina. Polttoaineena voidaan käyttää nestemäistä ammoniakkia, öljyä, nestemäistä vetyä ja metyylialkoholia. Nestemäistä happea käytetään yleensä hapettimena. Elektrolyytti voi olla kaliumhydroksidiliuos. Eräässä länsisaksalaisessa sukellusveneen polttokennoprojektissa ehdotetaan korkean pitoisuuden vetyperoksidin käyttöä, joka hajoaessaan tuottaa sekä polttoainetta (vetyä) että hapetinta (happea).

Polttokennoilla varustettu voimalaitos, jos sitä käytetään veneissä, poistaisi dieselgeneraattoreiden ja akkujen tarpeen. Se varmistaisi myös päämoottoreiden hiljaisen toiminnan, tärinän puuttumisen ja korkean hyötysuhteen - noin 60–80 prosenttia lupaavalla yksikköpainolla jopa 35 kiloa kilowattia kohden. Ulkomaisten asiantuntijoiden laskelmien mukaan polttokennoilla varustetun sukellusveneen rakentamisen kustannukset voivat olla kaksi tai kolme kertaa alhaisemmat kuin ydinsukellusveneen rakentamisen kustannukset.

Lehdistö kertoi, että Yhdysvalloissa työskennellään polttokennoilla varustetun venevoimalaitoksen maassa olevan prototyypin luomiseksi. Vuonna 1964 tällaisen asennuksen testaus aloitettiin erittäin pienellä tutkimussukellusveneellä Star-1, sen potkurimoottorin teho on vain 0,75 kilowattia. Schiff und Hafen -lehden mukaan myös Ruotsiin on perustettu polttokennoilla varustettu koelaitos.

Useimmat ulkomaiset asiantuntijat ovat taipuvaisia uskomaan, että tällaisten voimalaitosten teho ei ylitä 100 kilowattia ja niiden jatkuva käyttöaika on 1000 tuntia. Sen vuoksi pidetään järkevimpänä käyttää polttokennoja ensisijaisesti erittäin pienissä ja pienissä sukellusveneissä tutkimus- tai sabotaasi- ja tiedustelutarkoituksiin noin kuukauden autonomialla.

Polttokennojen luominen ei kata kaikkia sähkökemian saavutusten soveltamistapoja vedenalaisissa sovelluksissa. Näin ollen Yhdysvaltain ydinsukellusveneet käyttävät alkalisia nikkelikadmium-akkuja, jotka ladattuna vapauttavat happea eikä vetyä. Jotkut tämän maan dieselsukellusveneet käyttävät happoakkujen sijaan alkalisia hopea-sinkkiakkuja, joiden energiatiheys on kolme kertaa suurempi.

Sukellusveneiden sähkötorpedojen kertakäyttöisten hopea-sinkkiakkujen ominaisuudet ovat vielä korkeammat. Kuivana (ilman elektrolyyttiä) niitä voidaan säilyttää vuosia ilman, että ne tarvitsevat mitään hoitoa. Ja niiden valmistaminen vie kirjaimellisesti sekunnin murto-osan, ja akut voidaan pitää ladattuina 24 tuntia. Tällaisten akkujen mitat ja paino ovat viisi kertaa pienempiä kuin vastaavat lyijyakut (happoakut). Joissakin amerikkalaisissa sukellusveneissä käytössä olevissa torpedotyypeissä on magnesium- ja hopeakloridilevyillä varustetut akut, jotka toimivat merivedellä ja joilla on myös parannettu suorituskyky.

Kemianteollisuuden energia on yksi modernin teollisuuden tärkeimmistä paikoista. Ilman hänen osallistumistaan teknisten prosessien toteuttaminen olisi mahdotonta. Energia turvaa suurelta osin ihmisen elämän.

On olemassa erilaisia energiatyyppejä:

sähköinen;

lämpö;

ydin- ja lämpöydinvoimat;

valo;

magneettinen;

kemiallinen;

mekaaninen.

Ehdottomasti kaikki kemikaalien tuotanto kuluttaa energiaa. Teollisuuden prosesseihin liittyy joko energian käyttöä tai kierrätystä. Sähköenergiaa käytetään sähkökemiallisiin, sähkötermisiin ja sähkömagneettisiin prosesseihin. Näitä ovat elektrolyysi, sulatus, kuumennus, synteesi. Jauhatus-, sekoitus-, kompressorien ja puhaltimien toiminnan prosesseissa käytetään sähköenergian muuntamista mekaaniseksi energiaksi.

Lämpöenergiaa käytetään fysikaalisiin prosesseihin, joihin ei liity kuumennusta, sulatusta, tislausta, kuivaamista, toisin sanoen kemiallisia reaktioita. Kemiallista energiaa käytetään galvaanisissa laitteissa, joissa se muunnetaan sähköenergiaksi. Valoenergiaa käytetään fotokemiallisten reaktioiden suorittamiseen.

Energiapolttoainepohja kemianteollisuudelle

SISÄÄN energiateollisuus kemianteollisuus Fossiiliset polttoaineet ja niiden johdannaiset ovat pääasiallinen kulutetun energian lähde. Tuotannon energiaintensiteetti määräytyy energiankulutuksen mukaan tuotettua yksikköä kohti.
Energia sisältää energiavarojen (öljy, kaasu, kivihiili, liuske) louhinnan ja niiden käsittelyn sekä erikoiskuljetukset. Näitä ovat öljyputket, kaasuputket, voimalinjat ja tuoteputket.

Polttoaineenergiasektori on myös petrokemian ja kemianteollisuuden raaka-ainepohja. Kaikki sen tuotteet lämpökäsitellään yksittäisten komponenttien erottamiseksi (esimerkiksi koksi kivihiilestä, etaani, eteeni, butaani, propaani öljystä ja kaasuista). Vain maakaasua käytetään puhtaassa muodossaan kemiallisten tuotteiden, kuten ammoniakin ja metyylialkoholin, valmistukseen.

Energia-ala kehittyy dynaamisesti ja nopeasti, mikä provosoi tieteen ja teknologian kehitystä. Energiavarojen käytön kysyntä kasvaa yhä enemmän, ja siksi esiintymien etsiminen ja uusien tuotantolaitosten luominen ovat teollisuuden painopisteitä. Tämä alue johtaa kuitenkin lukuisiin ongelmiin talouden, politiikan, maantieteen ja ekologian alalla, jotka ovat luonteeltaan globaaleja.

Kehittyvimmät energiasegmentit ovat öljy- ja öljynjalostus sekä kaasuteollisuus. Luonnonvarojen louhinnalla on merkittävä paikka maailmassa, ja niiden esiintymät aiheuttavat toisinaan konflikteja valtioiden välillä. Öljy on tärkeä energian kantaja sen käsittelyn jälkeen saadaan paljon ihmisen toimintaan tarvittavia tuotteita. Heidän luettelossaan on kerosiini, bensiini, erilaiset polttoaineet ja öljyöljyt, polttoöljy, terva ja muut. Öljynjalostusteollisuuden tarve polttoaineen saamiseksi syntyi liikenteen ja lentoliikenteen kehittyessä. Kaasuteollisuus on edistyksellisin ja lupaavin ala. Maakaasu on kemian tuotannon pääraaka-aine ja sen käyttötarkoitukset ovat hyvin erilaisia.

Syksyllä järjestettävä kemian näyttely esittelee alan uusinta teknologiaa ja kehitystä suuressa volyymissa ja mittakaavassa. kemianteollisuuden energia. Näyttelyssä valmistajat ja kuluttajat voivat paitsi tutustua tuotteeseen ja valikoimaan, myös solmia uusia sopimuksia ja solmia yhteyksiä sekä kotimaisten että ulkomaisten kumppaneiden kanssa. Kuten asiantuntijat huomauttavat, "kemialla" on valtava vaikutus uusien teknologioiden kehittämiseen ja edistämiseen. Lisäksi se nostaa esiin tieteen ja teknologian uusien menetelmien ja saavutusten lisäksi myös työssä käytettäviä henkilö- ja yhteissuojaimia.

Expocentre Fairgroundsin järjestämä näyttely on ollut Moskovassa vuodesta 1965 lähtien. Ja Expocentren asiantuntijat mahdollistavat tällaisten tapahtumien järjestämisen korkeimmalla tasolla. Siksi niin kotimaiset kuin ulkomaisetkin järjestäjät valitsevat sen toistuvasti tällaisten tapahtumien paikaksi.

VI kansainvälinen tieteellisten ja koulutusprojektien kilpailu

"Tulevaisuuden energia"

Kilpailutyötä

Kemian rooli energia-alalla: kemiallisesti demineralisoidun veden valmistus

ioninvaihtomenetelmä ydinvoimalaitoksille

Kunnan oppilaitoksen kuntosali nro 3 nimetty.
, 10 "a" luokka

Johtajat:

Laboratorioassistentti KNPP:n kemianpajassa

– fysiikan opettaja kunnan oppilaitoksen lukiossa nro 3

Yhteyshenkilön puhelinnumerot:

huomautus

Kalininin ydinvoimalaitos on Udomelskin alueen suurin vedenkuluttaja.

Tämä työ antaa tietoa juoma- ja kiertoveden laatuvaatimuksista. Tarjolla on juomaveden, järviveden ja 2. kiertoveden kemiallisten indikaattoreiden vertailutaulukot ja histogrammit. Kalininin ydinvoimalaitoksen vedenottoasemalla ja kemianpajassa tehdyn vierailun tuloksista esitetään lyhyt kuvaus. Lisäksi annetaan lyhyt kuvaus ioninvaihdon teoriasta ja kuvaus kemiallisen vedenkäsittelyn peruskaavioista ja lohkosuolanpoistolaitoksesta; Lisäksi annetaan lyhyt teoreettinen kuvaus veden puhdistamisen periaatteesta radioaktiivisesta kontaminaatiosta - erityisestä vedenkäsittelystä.

Tämä työ auttaa lisäämään motivaatiota kemian ja fysiikan opiskeluun ja esittelee energia-alalla käytettäviä kemiallisia teknologioita Kalininin ydinvoimalan esimerkin avulla.

1. Johdanto 3

2. Vedenkäsittelyn kirjallisuuden katsaus menetelmällä 4

ioninvaihto

2.1. VVER-1000 tyypin 4 reaktoreilla varustettujen ydinvoimalaitosten toimintaperiaate

2.2 Vaatimukset käytettävälle vedelle

ydinvoimalaitoksen 5 teknologiset tarpeet

2.3 Luonnon- ja äärivesien laadun kemialliset indikaattorit. 5

2.4.Ioninvaihtoteoria 6

2.5. Ioninvaihtohartsin työkierto 9

2.6 Ioninvaihtomateriaalien käytön ominaisuudet 10

3. Tapaustutkimus 11

3.1.Vierailu vedenottoasemalla 11

3.2. Vierailu Kalininin ydinvoimalassa 13

3.3.Kemiallisen vedenkäsittelyn käsitteen kuvaus 15

3.4. Kytkentäkaavion kuvaus

lohko suolaton kasvi 18

3.5.Toimintaperiaatteen teoreettinen kuvaus

erityinen vedenkäsittely 20

4. Johtopäätös 20

5. Viitteet 22

1. Esittely

1.1. Työn tavoite:

perehtyminen ydinvoimalaitosten vedenkäsittelyn teknologiaan ioninvaihtomenetelmällä ja veden laadun vertailu: ydinvoimalaitosten, juoma- ja järviveden teknologisiin tarpeisiin.

1.2. Työtavoitteet:

1. Selvitetään nykyaikaisen ydinvoimalaitoksen teknologisiin tarpeisiin käytettävän veden vaatimukset Kalininin ydinvoimalaitoksen esimerkin avulla.

2. tutustuu ioninvaihtomenetelmän teoriaan,

3. Vieraile Udomlyan vedenottoasemalla ja tutustu juomaveden ja järviveden kemialliseen koostumukseen.

4. vertaa juomaveden ja ydinvoimalaitoksen toisen piirin veden kemiallisen analyysin indikaattoreita.

5. Vieraile Kalininin ydinvoimalan kemianliikkeessä ja tutustu:

¾ veden valmistusprosessilla kemiallisessa vedenkäsittelyssä;

¾ vedenpuhdistusprosessilla lohkosuolanpoistolaitoksessa;

¾ vierailla toisen kierron pikalaboratoriossa;

¾ perehtyä teoreettisesti erikoisvedenkäsittelyn työhön.

6. tehdä johtopäätöksiä ioninvaihdon merkityksestä veden valmistuksessa.

1.3. Merkityksellisyys

Venäjän energiastrategia kaavailee sähköntuotannon lähes kaksinkertaistamista vuodesta 2000 vuoteen 2020. Ydinenergian vallitsevan kasvun myötä: ydinvoimalaitosten sähköntuotannon suhteellinen osuus tänä aikana kasvanee 16 prosentista 22 prosenttiin.

Ydinvoimalaitoksen laitteille, kuten muille, asetetaan turvallisuus-, luotettavuus- ja käyttötehokkuusvaatimukset.

Yksi tärkeimmistä ydinvoimalaitosten luotettavaan ja turvalliseen toimintaan vaikuttavista tekijöistä on vesikemian säännön noudattaminen ja veden laatuindikaattoreiden pitäminen asetettujen standardien tasolla.

Ydinvoimalaitoksen vesikemiallinen toiminta on järjestettävä siten, että varmistetaan esteiden (polttoaineverhoilu, jäähdytysainepiirin rajat, tiivistetut aidat, lokalisoivat turvajärjestelmät) eheys radioaktiivisten aineiden mahdolliselle leviämiselle ympäristöön. . Jäähdytysnesteen ja muiden työväliaineiden syövyttävä vaikutus ydinvoimalaitosjärjestelmien laitteisiin ja putkiin ei saa johtaa sen turvallisen toiminnan rajojen ja ehtojen rikkomiseen. Vesikemiallisen järjestelmän tulee varmistaa mahdollisimman vähän kerrostumia laitteiden ja putkistojen lämmönsiirtopinnoilla, koska tämä johtaa laitteiston lämmönsiirto-ominaisuuksien heikkenemiseen ja sen seurauksena laitteiden käyttöiän lyhenemiseen. .

2. Katsaus kirjallisuuteen veden valmistamisesta ioninvaihtomenetelmällä

2.1. VVER-1000-tyyppisillä reaktoreilla varustettujen ydinvoimalaitosten toimintaperiaate

Useimpien olemassa olevien ydinvoimalaitosten toimintaperiaate perustuu neutronien vaikutuksesta 235U:n ytimen halkeamisen aikana vapautuvan lämmön käyttöön. Reaktorin sydämessä neutronien vaikutuksesta 235U-ydin halkeaa vapauttaen energiaa ja lämmittäen jäähdytysnestettä - vettä.

Ydinpolttoaine siirtää lämpöenergiaa primääripiirin jäähdytysnesteeseen, joka on korkeapaineinen vesi (16 MPa), reaktorin ulostulossa veden lämpötila on 3200. Seuraavaksi lämpöenergia siirretään toisiopiirin veteen. Jäähdytysnesteen ja toisiopiirin veden välillä ei ole suoraa kosketusta. Jäähdytysneste kiertää suljetussa kierrossa: reaktori - höyrynkehitin - pääkiertopumppu - reaktori. Tällaisia piirejä on neljä. Höyrykehittimessä ensiöpiirin jäähdytysneste lämmittää toisiopiirin vettä höyryn muodostumiseen asti. Höyry tulee turbiiniin, joka pyörii tämän höyryn vaikutuksesta. Tällaista höyryä kutsutaan työnesteeksi. Turbiini on kytketty suoraan sähkögeneraattoriin, joka tuottaa sähköä. Seuraavaksi matalapaineinen poistohöyry tulee lauhduttimeen, jossa se lauhtuu järviveden jäähtyessä. Sitten lisäpuhdistus ja paluu höyrygeneraattoriin. Ja niin sykli toistuu: haihtuminen, kondensaatio, haihtuminen.

https://pandia.ru/text/77/500/images/image002_125.gif" width="408" height="336">

riisi. 1. Kaksipiirisen ydinvoimalaitoksen teknologinen kaavio:

1 – reaktori; 2 - turbogeneraattori; 3 – kondensaattori; 4 – syöttöpumppu; 5 – höyrynkehitin; 6 – pääkiertovesipumppu.

2.2. Vaatimukset ydinvoimalaitosten teknologisiin tarpeisiin käytettävälle vedelle

Höyry- ja vesiparametrien kasvaessa veden kemiallisten järjestelmien vaikutus on lisääntynyt. Tämä johti lämmityspintojen ominaislämpökuormien kasvuun. Näissä olosuhteissa pienetkin kerrostumat putkien sisäpinnoilla aiheuttavat ylikuumenemista ja metallin tuhoutumista. Korkeat höyryparametrit (paine ja lämpötila) lisäävät sen liukenemiskykyä syöttöveden sisältämiä epäpuhtauksia vastaan. Tämän seurauksena turbiinin virtausreitin ryöminnän voimakkuus kasvaa, mikä voi johtaa yksiköiden hyötysuhteen laskuun ja joissain tapauksissa niiden tehon rajoittumiseen ja laitteiden käyttöiän lyhenemiseen.

Veden kemiallisten järjestelmien puutteiden poistaminen on välttämätöntä paitsi hätätilanteen aiheuttavien rikkomusten yhteydessä, myös näennäisesti vähäisissä normeista poikkeamissa. Käyttökokemuksesta seuraa esimerkiksi seuraavaa:

§ 300 MW:n turbiinien korkeapainesylinterin siivillä olevat suola- ja korroosiotuotteet 1 kg:n määrässä aiheuttavat paineen nousun turbiinin ohjausvaiheessa 0,5 - 1 MPa (5 - 10 kgf/cm2) ) ja johtaa turbiinin tehon laskuun 5 - 10 MW;

§ korroosiotuotteiden laskeutuminen korkeapainelämmittimen putkien sisä- ja ulkopinnoille 300–500 g/m2 alentaa syöttöveden lämmityslämpötilaa 2–30 C ja huonontaa yksikön hyötysuhdetta;

§ kerrostumat lohkojen höyry-vesireitillä lisäävät sen hydraulista vastusta ja energiahäviöitä veden ja höyryn pumppauksessa. 300 MW:n lohkopolun resistanssin lisäys 1 MW:lla (10 kgf/cm2) johtaa 3 miljoonan kWh:n sähkön ylikulutukseen vuodessa.

Ydinvoimalaitosten vesikemian vaatimusten täyttämiseksi käytetään seuraavia järjestelmiä:

§ kemiallinen vedenkäsittely;

§ kondensaatio- ja kaasunpoistojärjestelmä;

§ lohko suolanpoistolaitos;

§ ensimmäisen ja toisen piirin työympäristön korjaavan käsittelyn asennus;

§ ilmanpoistolaitteet;

§ höyrygeneraattorin tyhjennysjärjestelmä;

§ höyrygeneraattorin puhdistusveden käsittelylaitos (erityinen vedenkäsittely);

§ ensiöpiirin tyhjennys-täyttöjärjestelmä.

2.3. Luonnon- ja pintavesien laadun kemialliset indikaattorit

Energiapiirien täyttämiseen ja täydennykseen tarkoitettu vesijäähdytysneste valmistetaan luonnonvesistä erityyppisillä vedenkäsittelylaitoksilla ja sisältää yleensä samoja epäpuhtauksia, jotka ovat ominaisia luonnonvedelle, mutta huomattavasti pienemmissä pitoisuuksissa (useita suuruusluokkia).

Veden laadun tärkeimmät indikaattorit ovat seuraavat.

Karkeiden (suspendoituneiden) aineiden pitoisuus , esiintyy kiertovedissä - lietteenä, joka koostuu huonosti liukenevista yhdisteistä, kuten CaCO3 , CaSO4, Mg(OH)2, rakennemateriaalien korroosiotuotteiden (Fe3O4, Fe2O3 jne.) hiukkaset, joiden pitoisuus määritetään suodattamalla paperisuodattimen läpi C:ssa kuivaamalla tai epäsuoralla veden läpinäkyvyyteen perustuvalla menetelmällä.

Suolapitoisuus – kationien ja anionien kokonaispitoisuus vedessä laskettuna ionien kokonaiskoostumuksesta ja ilmaistuna milligrammoina kilogrammaa kohti. Usein käytetään indikaattoria alhaisen suolapitoisuuden omaavien vesien ja kondensaattien karakterisoimiseksi ja hallitsemiseksi ilman liuenneita kaasuja CO2 ja NH3. sähkönjohtavuus . Kondensaatin, jonka suolapitoisuus on noin 0,5 mg/kg, ominaissähkönjohtavuus on 1 µS/cm.

Veden yleinen kovuus - kalsiumin kokonaispitoisuus ( kalsiumin kovuus) ja magnesium ( magnesium jäykkyys), ilmaistuna milligrammaekvivalenttiyksiköinä kilogrammaa kohti tai mikrogrammaekvivalenttia kilogrammaa kohti:

ZhO = ZhSa + ZhMg

Veden hapettuvuus ilmaistaan vahvan hapettimen (yleensä KMnO4) kulutuksena, jota tarvitaan orgaanisten epäpuhtauksien hapettamiseen vedessä normaaleissa olosuhteissa, ja se mitataan milligrammoina kilogrammaa KMnO4 tai O2, mikä vastaa kaliumpermanganaatin kulutusta.

Vetypitoisuuden ilmaisin ioneja Veden pH (pH) kuvaa veden reaktiota (hapan, emäksinen, neutraali) ja se otetaan huomioon kaikentyyppisissä vedenkäsittelyssä ja käytössä.

Sähkönjohtavuus (χ) määräytyy ionien liikkuvuuden perusteella sähkökenttään sijoitetussa liuoksessa; puhtaalla vedellä sen arvo on 0,04 µS/cm, suolattomilla turbiinikondensaateilla χ = 0,1 µS/cm (mikrosiemensiä senttimetriä kohti).

2.4. Ioninvaihtoteoria

Veden valmistelu ydinvoimalaitosten piirien täyttämistä ja hävikkien korvaamista varten suoritetaan käyttämällä suolatonta vettä, joka on valmistettu kemiallisella suolanpoistolla kahdessa tai kolmessa vaiheessa aluksi vähän mineralisoitunutta vettä (Nitrogen" href="/text/category/azot/ " rel="bookmark">typpi N ja monet muut alkuaineet. Kivihiili on käytännöllisesti katsoen veteen liukenematon, mutta joutuessaan kosketuksiin veteen liuenneen hapen kanssa tapahtuu hidasta hapettumista, mikä johtaa erilaisten hapettuneiden ryhmien muodostumiseen hiilen pinnalle, mikä ovat tiukasti sitoutuneet hiilen emäkseen tavanomaisesti merkitsevät tätä muuttumatonta emästä kirjaimella R, niin tällaisen materiaalin rakennetta voidaan kuvata kaavalla ROH tai RCOOH riippuen siitä, kumpi hydroksyyli-OH- tai karboksyyli-COOH-ryhmä muodostuu. Sen pinnalla hapettumisen aikana nämä ryhmät voivat dissosioitua, eli vesipitoisissa prosesseissa esiintyy:

RCOOH = RCOO - + H+.

Jos vedessä on kationeja, esimerkiksi kalsiumia, kationinvaihtoprosessit tulevat mahdollisiksi:

2RCOOH+Ca2+ = (RCOO)2Ca+2H+.

Tässä tapauksessa kalsiumionit kiinnittyvät hiileen ja vastaava määrä vetyioneja tulee liuokseen. Vaihto voi tapahtua myös muille ioneille, kuten natrium-, rauta-, kupari- jne. ioneille.

2.4.2. Kationinvaihtimet ja anioninvaihtimet.

Kaikkia materiaaleja, jotka pystyvät vaihtamaan kationeja, kutsutaan kationinvaihtimiksi. Materiaaleja, jotka pystyvät vaihtamaan anioneja, kutsutaan anioninvaihtimiksi. Niissä on muita ioninvaihtoryhmiä, yleensä NH2 tai NH, jotka muodostavat NH2OH:ta veden kanssa.

Kationinvaihtimet pystyvät vaihtamaan positiivisesti varautuneita ioneja (kationeja) liuoksen kanssa. Kationien vaihtoprosessia puhdistettavaan veteen upotetun kationinvaihtimen ja tämän veden välillä kutsutaan kationisaatioksi. Anioninvaihtimet pystyvät vaihtamaan negatiivisesti varautuneita ioneja elektrolyytin kanssa. Anionien vaihtoprosessia anioninvaihtimen ja käsitellyn veden välillä kutsutaan anionisaatioksi.

Kuvassa Kuvio 2 esittää kaavamaisesti ioninvaihtohartsirakeiden rakenteen. Jyviä, jotka ovat käytännössä veteen liukenemattomia, ympäröivät dissosioituneet rakeet - positiivisesti varautuneita kationinvaihtimelle (kuva 2,a) ja negatiivisesti varautuneita anioninvaihtimelle (kuva 2,b). Itse ioninvaihtimen rakeessa syntyy ionien erottumisen vuoksi negatiivinen varaus kationinvaihtimelle ja positiivinen varaus anioninvaihtimelle.

riisi. 2. Kaavio ioniittirakeiden rakenteesta.

a) – kationiitti; b) – anioninvaihdin; 1- kiinteä polyatominen ioninvaihtimen runko; 2 – runkoon liittyvien aktiivisten ryhmien paikallaan pysyvät ionit (potentiaalia muodostavat ionit); 3 – vaihtokykyisten aktiivisten ryhmien rajoitetusti liikkuvat ionit (vastaionit).

Useimmat tällä hetkellä käytetyt ioninvaihtomateriaalit kuuluvat synteettisten hartsien luokkaan. Niiden molekyylit koostuvat tuhansista ja joskus kymmenistä tuhansista toisiinsa liittyvistä atomeista. Ioninvaihtomateriaalit ovat eräänlaisia kiinteitä elektrolyyttejä. Ioninvaihtimen aktiivisten ryhmien luonteesta riippuen sen liikkuvilla, vaihdettavissa olevilla ioneilla voi olla positiivinen tai negatiivinen varaus. Kun positiivinen, liikkuva kationi on vetyioni H+, niin tällainen kationinvaihdin on olennaisesti moniarvoinen happo, aivan kuten anioninvaihdin, jossa on vaihdettava hydroksyyli-ioni OH-, on moniarvoinen emäs.

Vaihtokykyisten ionien liikkuvuutta rajoittavat etäisyydet, joilla niiden vastavuoroisuus ioninvaihtimen pinnalla olevien liikkumattomien vastakkaisen varauksen omaavien ionien kanssa ei katoa. Tätä ioninvaihtimen molekyylien ympärille rajattua tilaa, jossa on liikkuvia ja vaihtuvia ioneja, kutsutaan ioninvaihtimen ioniatmosfääriksi.

Ioninvaihtimien vaihtokyky riippuu aktiivisten ryhmien määrästä ioninvaihtimien rakeiden pinnalla. Ioninvaihtimen pinta on myös syvennysten, huokosten, kanavien jne. pinta. Siksi on edullista käyttää huokoisen rakenteen omaavia ioninvaihtimia. Kotimaisten ja ulkomaisten ioninvaihtimien raekoolle on tunnusomaista 0,3-1,5 mm:n jakeet, joiden keskimääräinen raehalkaisija on 0,5-0,7 mm ja heterogeenisuuskerroin noin 2,0-2,5.

On ioninvaihtimia, joissa lähes kaikki koostumuksen sisältämät funktionaaliset ryhmät tai vain pieni osa niistä dissosioituu, minkä mukaan ne erottavat vahvasti happamat kationinvaihtimet, jotka kykenevät absorboimaan kationeja (natrium Na+, magnesium Mg2+ jne.). ); ja heikosti hapan – kykenee imemään kovuuskationeja (magnesium Mg2+, kalsium Ca2+). Anioninvaihtimien jakautuminen kahteen ryhmään on samanlainen: vahvasti emäksinen - kykenee absorboimaan sekä vahvoja että heikkoja happoja (esimerkiksi hiilihappoa, piihappoa jne.). ja heikosti emäksinen - kykenee absorboimaan pääasiassa vahvojen happojen anioninvaihtimia ( jne.).

2.5. Ioninvaihtohartsin käyttöjakso

Ioninvaihtokerros (ioninvaihtohartsi) käsitellyn veden liikkeessä ioninvaihtoprosessin aikana voidaan jakaa kolmeen vyöhykkeeseen.

Ensimmäinen vyöhyke on tyhjennetyn ioninvaihtimen vyöhyke, koska kaikkia siinä olevia vastaioneja käytetään käsitellyn veden ionien vaihtoon. Tällä vyöhykkeellä jatkuu selektiivinen vaihto käsiteltävän veden ionien välillä, eli vedessä olevat liikkuvimmat ionit syrjäyttävät vähemmän liikkuvat ioninvaihtimesta (kuva 3).

Toista vyöhykettä kutsutaan hyödylliseksi vaihtovyöhykkeeksi. Tästä alkaa ja päättyy ioninvaihtimen vastaionien hyödyllinen vaihto käsitellyn veden ioneihin. Tällä vyöhykkeellä käsitellyn veden ionien vaihtotaajuus ioninvaihtimen vastaioneiksi hallitsee käsitellyn veden ja ioninvaihtimen absorboimien ionien käänteisen vaihdon taajuutta.

Kolmas vyöhyke on tyhjäkäynnin tai tuoreen ioninvaihtimen vyöhyke. Tämän ioninvaihtimen kerroksen läpi kulkeva vesi sisältää vain ioninvaihtimen vastaioneja, eikä siksi muuta sen koostumusta eikä ioninvaihtimen koostumusta.

Kun suodatin toimii, ensimmäinen vyöhyke - tyhjennetyn ioninvaihtimen vyöhyke - kasvaa, mikä pakottaa työvyöhykkeen 2 putoamaan tuoreen ioninvaihtimen 3 vyöhykkeen pienenemisen vuoksi ja lopulta ylittää suodattimen alarajan. Ladataan. Tässä kolmannen vyöhykkeen korkeus on nolla. Vähiten sorboituneiden ionien pitoisuus ilmaantuu suodokseen ja alkaa nousta, ja ioninvaihtosuodattimen hyödyllinen työ loppuu.

Regenerointiprosessin tekniikka.

Ioninvaihtosuodattimien regenerointiprosessi koostuu kolmesta päätoimenpiteestä:

Ioninvaihtohartsikerroksen löysääminen (pesun irrotus);

Työreagenssiliuoksen johtaminen sen läpi tietyllä nopeudella;

Ioninvaihtimen pesu regeneraatiotuotteista.

Irrottava pesu.

Suodattimien käytön aikana muodostuu aina ioninvaihtimien asteittaisen tuhoutumisen ja jauhamisen tuotteita, jotka on poistettava säännöllisesti. Tämä saavutetaan käyttämällä irrotuspesuja, tämä toimenpide vaaditaan ennen jokaista regenerointia.

On erittäin tärkeää noudattaa pesuolosuhteita, joiden pitäisi varmistaa ioninvaihtomateriaalien pienten pölymäisten osien täydellisempi poistaminen suodattimesta. Lisäksi löystyvä pesu eliminoi materiaalin tiivistymisen, mikä estää regenerointiliuoksen kosketuksen ioninvaihtohartsirakeiden kanssa.

Löysäys suoritetaan vesivirralla alhaalta ylöspäin nopeudella, joka varmistaa, että koko ioninvaihtomateriaalin massa jää kiinni. Kun suodattimesta lähtevä vesi kirkastaa, löystyminen lopetetaan.

Ohita regenerointiratkaisu.

Ioninvaihtimen regenerointi ja pesu regenerointituotteista suoritetaan yleensä samalla nopeudella. Tässä tapauksessa reagenssien kulku on mahdollista sekä käsitellyn veden virtausta pitkin - eteenpäin virtauksessa että käsitellyn veden liikettä vastakkaiseen suuntaan - vastavirrassa käytetystä tekniikasta riippuen.

Kun regenerointiliuoksia viedään läpi, ioninvaihtimen absorboimat ionit korvataan regenerointiliuoksen ioneilla (joissa on H+ tai OH - ioni). Tässä tapauksessa ioninvaihtimet muunnetaan alkuperäiseen ionimuotoonsa.

Regeneraatiota on kahta tyyppiä: sisäinen ja ulkoinen. Kaukoregenerointia käytetään sekatoimisissa suodattimissa lohkosuolanpoistolaitoksessa, jotta regenerointivettä ei pääse sekundääripiiriin.

Regenerointituotteiden jäämien pesu.

Regenerointisyklin viimeinen toimenpide - pesu - on tarkoitettu regenerointituotteiden jäänteiden poistamiseen siitä.

Suodatinkerroksen pesu lopetetaan, kun tietyt pesuveden laatuindikaattorit saavutetaan. Suodatin on käyttövalmis.

Nämä prosessit mahdollistavat ioninvaihtimen toistuvan käytön.

2.6. Ioninvaihtomateriaalien käytön ominaisuudet ydinvoimalaitoksissa

Radionuklidien poistaminen vedestä ioninvaihdolla perustuu siihen, että monet radionuklidit ovat vedessä ioneina tai kolloideina, jotka joutuessaan kosketuksiin ioninvaihtimen kanssa myös absorboituvat suodatinmateriaaliin, mutta absorptio on fyysistä luonto. Hartsien tilavuuskapasiteetti kolloidien suhteen on paljon pienempi kuin ionien suhteen.

Radionuklidien täydelliseen absorptioon ioninvaihtimissa vaikuttaa useiden inaktiivisten alkuaineiden pitoisuus vedessä, jotka ovat radionuklidien kemiallisia analogeja.

Ionisoivan säteilyn olosuhteissa käytetään vain erittäin puhtaita ioninvaihtimia vety- ja hydroksyylimuodossa (vahvoja emäksisiä anioninvaihtimia ja vahvoja happamia kationinvaihtimia). Tämä johtuu ioninvaihtomateriaalien riittämättömästä kestävyydestä ionisoivan säteilyn vaikutukselle ja ydinvoimalaitoksen primääripiirin vesitilan tiukentumisesta.

3. Tapaustutkimus

3.1. Vierailu vedenottoasemalla

Vuonna 1980 Udomlyan kaupungin vedenottoaseman ensimmäinen vaihe otettiin käyttöön. Päätehtävänä on veden talteenotto ja valmistaminen kuluttajien tarpeisiin. Vesi arteesisista kaivoista pumpataan puhdistukseen, johon kuuluu ilmastus ja suodatus. Sitten vesi kloorataan ja toimitetaan kuluttajille.

14. joulukuuta 2007 tehtiin retki vedenottoasemalle, jossa tutustuttiin seuraaviin prosesseihin: vedenkäsittely, juomaveden ja järviveden laadun tärkeimpien mittareiden määrittäminen.

Liuosten pH:n määrittäminen pH-mittarilla vedenottoasemalla.

Näytteiden valmistelu raudan määritystä varten KFK-3 fotokolorimetrillä.

https://pandia.ru/text/77/500/images/image018_6.jpg" width="275" height="214 src=">

Kloridien määritys takaisintitrauksella.

Kovuuden suolojen määritys.

Vedenottotyöntekijöiden kanssa tehdyssä yhteistutkimuksessa saadut tiedot on esitetty taulukoissa.

Taulukko 1. Laatuindikaattoreiden vertailu järvelle (Kubycha-järven esimerkillä) ja juomavedelle.

Indeksi	Yksikkö	järven vettä	Juomavesi
järvi Kubych
Chroma
Sameus





Jäykkyys
Mineralisointi

MPC* - suurin sallittu pitoisuus - säätelee GOST-veden laatua.

Histogrammi 1. Kubycha-järven pH-indikaattori, juomavesi ja suurin sallittu pitoisuus.

https://pandia.ru/text/77/500/images/image024_26.gif" width="336" height="167 src=">

Histogrammi 3. Kubycha-järven kovuussuolojen pitoisuus, juomavesi ja suurin sallittu pitoisuus.

25.12." href="/text/category/25_dekabrya/" rel="bookmark">25.12.2007 järjestettiin retki Kalininin ydinvoimalaitokselle, jossa tutustuttiin kemianpajan osastojen työhön Retken aikana vierailimme kemiallisen vedenkäsittelylaitoksella ja tutustuimme kemiallisen demineralisoidun veden tuotantotekniikkaan. toisiopiirin pikalaboratorion työ ja vastaanotettu tiedot toisiopiirin veden laadusta.

On mielenkiintoista verrata joitain kemiallisia indikaattoreita Kalininin ydinvoimalaitoksen toisiopiiriveden ja vedenottopaikalta saadun juomaveden laadusta.

Taulukko 2. Juomaveden ja ydinvoimalaitoksen toisen piirin veden vertailuominaisuudet.

* - tietoja ei ole ilmoitettu, koska kovuuspitoisuus on pienempi kuin tämän indikaattorin määritysmenetelmän herkkyys.

Johtopäätös: 1. Kuten taulukosta 2, suurin sallittu pitoisuus juomavedellä ja toisiopiirin veden säätöarvoilla on merkittäviä eroja. Tämä johtuu korkeammista vaatimuksista prosessitarpeisiin käytettävälle vedelle, mikä on välttämätöntä laitteiden turvallisen ja luotettavan toiminnan kannalta.

2. Vedenottopaikalta saatu juomavesi on korkealaatuista, kemialliset indikaattorit ovat huomattavasti alle suurimman sallitun pitoisuuden juomaveden sisältämät epäpuhtaudet.

3. Toisiopiirin vesi vastaa ohjausarvoja. Tämä saavutetaan puhdistamalla vettä ioninvaihtomenetelmällä sen valmistuksen ja kondensaatin jälkipuhdistuksen aikana lohkosuolanpoistolaitoksissa.

Histogrammi 4. Kalininin ydinvoimalaitoksen juomaveden ja toisiopiirin veden kloridipitoisuus.

https://pandia.ru/text/77/500/images/image027_24.gif" width="362" height="205 src=">

Korkeat vaatimukset toisiopiirin veden kovuussuolojen pitoisuudelle aiheutuvat siitä, että lämmönvaihtimien seinämiin muodostuu kalkkia muodostavia suolakertymiä. Tämä johtaa lämmönsiirron heikkenemiseen, hydraulisen vastuksen heikkenemiseen ja laitteiden käyttöiän lyhenemiseen.

Histogrammi 6. Juomaveden ja toisiopiirin veden rautapitoisuus.

Jäähdytysjärjestelmät" href="/text/category/sistemi_ohlazhdeniya/" rel="bookmark">Jäähdytysjärjestelmät generaattorin staattorin käämeille, elektrolyysisäiliöille, erikoispesulalle. Kemiallinen vedenkäsittelykapasiteetti demineralisoidulle vedelle = 150 m3.

Kuvaus kemiallisen vedenkäsittelyn suolanpoisto-osan teknologisesta pääkaaviosta.

Mekaanisen esikäsittelysuodattimen jälkeen kirkastettu vesi syötetään N-kationinvaihtosuodattimien ketjuun. 1. vaiheen H-kationinvaihdinsuodattimessa, jossa on heikosti hapan kationinvaihdin, vesi puhdistetaan kovista ioneista (Ca2+ ja Mg2+). 2. vaiheen H-kationinvaihdinsuodattimessa, joka on ladattu vahvalla happamalla kationinvaihtimella, vesi puhdistetaan edelleen 1. vaiheen jälkeen jääneistä kovuusioneista ja Na+-ioneista.

N-kationinvaihtovesi kerätään 2. vaiheen jälkeen kationinvaihtosuodattimen osittain suolattomiin vesisäiliöihin.

Pumput lähettävät vettä osittain demineralisoidun veden säiliöstä OH-anionisuodattimien ketjuun. Ensimmäisen vaiheen OH-anionisuodattimessa, joka on ladattu matalaemäksisellä anioninvaihtohartsilla, vesi puhdistetaan vahvoista happoanioneista (https://pandia.ru/text/77/500/images/image010_45.gif" width=" 37" height=" 24 src=">). Toisen vaiheen OH-anionisuodattimessa, joka on ladattu erittäin emäksisellä anioninvaihtajalla, vesi puhdistetaan edelleen vahvojen happojen anioneista ja heikkojen happojen anioneista, jotka jäävät jäljelle. 1. vaihe (; ).

OH-anioninen vesi 2. vaiheen anioninvaihtosuodattimen jälkeen kerätään apusäiliöön.

Suolaton vesi apusäiliöstä lähetetään pumpulla suolanpoiston 3. vaiheeseen - sekatoimiseen suodattimeen. Sekatoimiseen suodattimeen on ladattu vahvan happaman kationinvaihtimen ja vahvasti emäksisen anioninvaihtimen seos suhteessa 1:1. Suolanpoiston 3. vaiheessa suolaton vesi puhdistetaan edelleen kationeista ja anioneista STP-EO-yritysstandardin edellyttämiin pitoisuuksiin. Yhteisessä putkilinjassa kemiallisesti demineralisoitu vesi sekatoimisen suodattimen jälkeen on varustettu kahdella rinnakkain kytketyllä suodatinmateriaalien erottimella (1 - käytössä; 1 - varassa ensimmäisen korjauksen yhteydessä) kemiallisesti demineralisoitua vettä säiliöstä omiin tarpeisiinsa ja sekatoimisen suodattimen jälkeen annetaan kuluttajille: täyttöä varten 2. piiri turbiinihuoneeseen; 1. piirin lataamiseen erikoisrakennuksessa; kemiallisen vedenkäsittelyn esikäsittelypiiriin, kemikaalivarastoon, erikoispesulaan, elektrolyysihuoneeseen, käynnistys- ja varakattilahuoneeseen, kemiallisesti demineralisoidun veden varastosäiliöihin (V=3000 m3).

Kemiallisen vedenkäsittelyn luotettavuuden lisäämiseksi ja kemiallisesti demineralisoidun veden varannon luomiseksi kemiallisen vedenkäsittelyn suolanpoisto-osan suunnitteluun on sisällytetty kemiallisesti demineralisoidun veden varastosäiliöt (tilavuus 3000 m3).

Metalliputkistojen korroosion estämiseksi tiivistetyissä ja laimeissa happoliuoksissa väkevöidyn happoyksikön putkisto ja reitti, jolla regenerointihappoliuos syötetään sekoittimesta H-kationinvaihtosuodattimiin, on tehty fluoroplastisilla vuoratuista putkista.

Käyttöönotto" href="/text/category/vvod_v_dejstvie/" rel="bookmark">otettu käyttöön elokuussa 2007, käyttöikä noin 20 vuotta, jäteveden jakautumissäde noin 3 km.

Siten voidaan päätellä, että syväsijoituspaikan käyttöönotto eliminoi mahdollisuuden päästää teollisuuden ei-radioaktiivista jätevettä ympäristöön.

3.4. Kuvaus lohkosuolanpoistolaitoksen kaaviosta (kondensaatin puhdistus)

Lauhteen puhdistus lohkosuolanpoistolaitoksessa suoritetaan kahdessa vaiheessa:

Ensimmäinen vaihe on liukenemattomien korroosiotuotteiden poistaminen rakennemateriaaleista käyttämällä pehmeämagneettisilla teräspalloilla ladattuja sähkömagneettisia suodattimia;

Toinen vaihe on puhdistus liuenneista ionisista epäpuhtauksista ja kolloidisista dispergoituneista aineista käyttämällä sekavaikutteisia ioninvaihtosuodattimia.

Turbiinin lauhde syötetään ensimmäisen vaiheen lauhdepumpuilla sähkömagneettiseen suodattimeen, jossa se puhdistetaan mekaanisista epäpuhtauksista, pääasiassa rakennemateriaalien liukenemattomista korroosiotuotteista.

Sähkömagneettisen suodattimen jälkeen lauhde menee toisen vaiheen lauhdepumppujen imusarjaan (kun suolanpoistoyksikön ioninvaihtoosa on kytketty pois päältä) tai lähetetään sekatoimiseen suodattimeen puhdistamaan se liuenneista ja kolloidisista dispergoituneista epäpuhtauksista. .

Pallokuormaan jääneiden ferromagneettisten ja ei-magneettisten rautaoksidien poisto suoritetaan pesemällä sähkömagneettinen suodatin demineralisoidulla vedellä alhaalta ylöspäin, kun käämien jännite on poistettu ja pallot demagnetisoidussa tilassa.

Jos toimivan sekatoimisen suodattimen takana olevan lauhteen laatu on epätyydyttävä, suodatin laitetaan regeneroitavaksi ja varasekatoiminen suodatin otetaan käyttöön.

Regenerointia varten poistettu sekahartsi ladataan uudelleen suodatinregeneraattoriin, jossa se jaetaan hydraulisesti kationinvaihtimeen ja anioninvaihtimeen. Kationinvaihtimen ja anioninvaihtimen muuttamiseksi toimivaan muotoon ne regeneroidaan.

Kuva 5. Kaavio lohkosuolanpoistolaitoksesta.

EMF – sähkömagneettinen suodatin; FSD – sekatoiminen suodatin; LFM – suodatinmateriaalien ansa.

Kaikki regeneratiiviset vedet syötetään säteilyntorjuntasäiliöihin ja säteilyvalvonnan jälkeen, jos asetettuja tasoja ei ylitetä, ne pumpataan neutralointisäiliöihin kemiallista vedenkäsittelyä varten.

Jokaisen sekatoimisen suodattimen jälkeen asennetaan suodattimet - ioninvaihdinloukut.

Kalininin ydinvoimalaitoksella käynnin aikana saatiin seuraavat tiedot lohkosuolanpoistolaitoksen toiminnasta:

100% kondensaatista johdetaan sähkömagneettisten suodattimien läpi sekatoimisen suodattimen läpi, on mahdollista päästää sekä 100% vettä että osa siitä. Joten yhdellä toimivalla sekatoimisella suodattimella (puhdistus 20 % lauhteesta) ominaissähkönjohtavuus laski: χ = 0,23 µS/cm - ennen lohkosuolanpoistoa ja χ = 0,21 µS/cm - lohkosuolanpoistolaitoksen jälkeen .

3.5. Teoreettinen kuvaus veden erikoiskäsittelyn toimintaperiaatteesta

Ensiöpiirin ioninvaihtosuodattimet toimivat pääsääntöisesti jatkuvasti ja niihin siirtyy noin 0,2 - 0,5 % piirin päävesivirrasta.

Primääripiirin vesi puhdistetaan erityisessä vedenkäsittelylaitoksessa, joka koostuu sekatoimisesta suodattimesta. Se toimii sekä korroosiotuotteiden poistamiseen reaktorivedestä että veden fysikaalisen ja kemiallisen koostumuksen säätelemiseen (standardoituja indikaattoreita ylläpidetään). Erityisen vedenkäsittelyjärjestelmän asennus parantaa säteilytilannetta vähentäen jäähdytysnesteen radioaktiivisuutta yhdellä tai kahdella suuruusluokalla.

Primääripiirin kiertovesi syötetään erikoisvedenkäsittelylaitokseen pääkiertopumpusta ja palautetaan kiertoon puhdistuksen jälkeen.

Sekakerroksessa radioaktiivisten vesien käsittelyyn käytetään ioninvaihtimia, joiden kationinvaihtimen ja anioninvaihtimen suhde on 1:1 tai 1:2.

Homogeeninen ioninvaihtimien seos (varaus) antaa sinun poistaa piiristä veden epäpuhtaudet, jotka pääsevät vahingossa sisään huonolaatuisen puhdistuksen aikana piirin täydentämiseen liittyvien laitteistojen suodattimien reagensseista sekä vaikutuksen alaisena ioninvaihtomateriaalien hajoamistuotteista. ionisoivasta säteilystä ja korkeasta lämpötilasta.

Kun ioninvaihdin tyhjenee, erityisissä vedenkäsittelylaitoksissa regeneroidaan: kationinvaihdin - typpihapolla (tässä tapauksessa se muunnetaan H-muotoon), anioninvaihdin - natriumhydroksidilla tai kaliumhydroksidilla (siirretään jälleen OH-muotoon ).

Johtopäätös

Tutkittuamme materiaaleja energiantuotantotekniikasta VVER-1000-tyyppisillä reaktoreilla varustetuilla ydinvoimalaitoksilla tulimme siihen tulokseen, että yksi ydinvoimalaitosten luotettavan toiminnan tärkeimmistä tekijöistä on laadukas valmistettu vesi. Tämä saavutetaan käyttämällä erilaisia fysikaalisia ja kemiallisia vedenpuhdistusmenetelmiä, nimittäin käyttämällä esipuhdistusta - selkeytystä ja syvän suolanpoistoa ioninvaihtomenetelmällä.

Minuun teki erityisen vaikutuksen vierailu vedenottoasemalla, nimittäin kemiallisten analyysien suorittaminen instrumenteilla ja laitteilla, joita ei käytetä koulussa. Tämä lisäsi luottamusta vedenottoaseman toimittaman juomaveden laatuun kaupungin tarpeisiin. Mutta Kalininin ydinvoimalassa käytetyn veden laatuparametrit tekivät suuremman vaikutuksen. Kalininin ydinvoimalaitoksella vieraillessamme tutustuneet kemianpajan vedenvalmistuksen teknologiset prosessit herättivät suurta kiinnostusta.

Vedenkäsittely ioninvaihtomenetelmällä mahdollistaa tarvittavien laitteiden turvallisen, luotettavan ja taloudellisen toiminnan edellyttämien arvojen saavuttamisen. Tämä on kuitenkin melko kallis prosessi: 1 m3 kemiallisesti suolatonta vettä maksaa 20,4 ruplaa ja 1 m3 juomavettä 6,19 ruplaa. (2007 tiedot).

Tässä suhteessa tarvitaan taloudellisempaa käyttöä kemiallisesti suolattomasta vedestä, jossa käytetään suljettuja vesikiertoja. Vaadittujen vesiparametrien ylläpitämiseksi (saapuvien epäpuhtauksien poistaminen) käytetään kondenssiveden käsittelyä (toisessa piirissä) ja erityistä vedenkäsittelyä (primääripiirissä). Suljetut kierrot estävät primääri- ja toisiopiirin veden pääsyn ympäristöön, ja teollisuuden jätevesille on olemassa neutralointi- ja kierrätysjärjestelmä, joka vähentää ihmisen aiheuttamaa kuormitusta.

Huolimatta siitä, että hankkeessa esitelty materiaali ylittää koulun opetussuunnitelman, sen tuntemus motivoi lukiolaisia opiskelemaan kemiaa syvemmälle sekä tekemään tietoisia valintoja tulevasta ydinenergiaan liittyvästä ammatista.

Bibliografia.

1. , Senina - ydinvoimalaitosten teknologiset tilat VVER:llä: Oppikirja yliopistoille. – M.: MPEI Publishing House, 2006. – 390 s.: ill.

2. Martynovin ydinvoimalaitosten hallinto. – M.: Atomizdat, 1976. – 400 s.

3. , Mazo-vesi ioninvaihtimilla. – M.: Kemia, 1980. – 256 s.: ill.

4. , Kostrikin vedenkäsittely. – M.: Energoizdat, 1981. – 304 s.: ill.

5. , Zhgulev energialohkot. – M.: Energoatomizdat, 1987. – 256 s.: ill.

6. , Churbanova veden laatu: Oppikirja teknisille oppilaitoksille. – M.: Stroyizdat, 1977. – 135 s.: ill.

Essee

Kemian rooli energiaongelmien ratkaisemisessa

Johdanto

Koko sivilisaation kehityksen historia on energialähteiden etsimistä. Tämä on erittäin ajankohtainen vielä tänäkin päivänä. Energia on loppujen lopuksi mahdollisuus teollisuuden edelleen kehittämiseen, kestävien satojen saamiseen, kaupunkien parantamiseen ja luonnon auttamiseen parantaa sivilisaation sille aiheuttamia haavoja. Siksi energiaongelman ratkaiseminen vaatii maailmanlaajuisia ponnisteluja .

1. Modernin kemian alkuperä ja sen ongelmat 2000-luvulla

kemian yhteiskunnan energia

Keskiajan loppua leimasi asteittainen vetäytyminen okkultismista, alkemian kiinnostuksen väheneminen ja mekanistisen näkemyksen leviäminen luonnon rakenteesta.

Iatrokemia.

Paracelsuksella oli täysin erilaisia näkemyksiä alkemian tavoitteista. Sveitsiläinen lääkäri Philip von Hohenheim jäi historiaan tällä valitsemallaan nimellä. Paracelsus, kuten Avicenna, uskoi, että alkemian päätehtävä ei ollut etsiä tapoja saada kultaa, vaan lääkkeiden tuotanto. Hän lainasi alkemian perinteestä opin, jonka mukaan aineessa on kolme pääosaa - elohopea, rikki, suola, jotka vastaavat haihtuvuuden, syttyvyyden ja kovuuden ominaisuuksia. Nämä kolme elementtiä muodostavat makrokosmoksen perustan ja liittyvät hengen, sielun ja ruumiin muodostamaan mikrokosmosseen. Siirtyessään sairauksien syiden määrittämiseen Paracelsus väitti, että kuume ja rutto johtuvat ylimääräisestä rikkipitoisuudesta kehossa, ylimääräisen elohopean halvaantuminen jne. Periaate, jota kaikki iatrokemistit noudattivat, oli, että lääketiede on kemian asia, ja kaikki riippuu lääkärin kyvystä eristää puhtaat periaatteet epäpuhtaista aineista. Tässä järjestelmässä kaikki kehon toiminnot pelkistettiin kemiallisiin prosesseihin, ja alkemistin tehtävänä oli löytää ja valmistaa kemiallisia aineita lääketieteellisiin tarkoituksiin.

Iatrokemian suunnan pääedustajat olivat Jan Helmont, ammatiltaan lääkäri; Francis Sylvius, joka nautti suuresta mainetta lääkärinä ja eliminoi "hengelliset" periaatteet iatrokemiallisesta opetuksesta; Andreas Libavi, lääkäri Rothenburgista.

Heidän tutkimuksensa vaikutti suuresti kemian muodostumiseen itsenäiseksi tieteeksi.

Mekanistinen filosofia.

Iatrokemian vaikutuksen vähentyessä luonnonfilosofit kääntyivät jälleen muinaisten luontoa koskevien opetusten puoleen. Esiin 1600-luvulla. ilmaantui atomistisia näkemyksiä. Yksi huomattavimmista tutkijoista - korpuskulaariteorian kirjoittajista - oli filosofi ja matemaatikko Rene Descartes. Hän esitti näkemyksensä vuonna 1637 esseessä Discourse on Method. Descartes uskoi, että kaikki kappaleet ”koostuvat lukuisista erimuotoisista ja -kokoisista pienistä hiukkasista, jotka eivät sovi toisiinsa niin tarkasti, ettei niiden ympärillä ole aukkoja; nämä aukot eivät ole tyhjiä, vaan täynnä... harvinaista ainetta." Descartes ei pitänyt "pieniä hiukkasiaan" atomeina, ts. jakamaton; hän seisoi aineen äärettömän jakautuvuuden näkökulmassa ja kiisti tyhjyyden olemassaolon.

Yksi Descartesin merkittävimmistä vastustajista oli ranskalainen fyysikko ja filosofi Pierre Gassendi.

Gassendin atomismi oli pohjimmiltaan Epikuroksen opetusten uudelleenkertomista, mutta toisin kuin jälkimmäinen, Gassendi tunnusti Jumalan luoman atomien; hän uskoi, että Jumala loi tietyn määrän jakamattomia ja läpäisemättömiä atomeja, joista kaikki ruumiit koostuvat; Atomien välillä täytyy olla absoluuttinen tyhjyys.

Kemian kehityksessä 1600-luvulla. erityinen rooli kuuluu irlantilaiselle tiedemiehelle Robert Boylelle. Boyle ei hyväksynyt muinaisten filosofien lausuntoja, jotka uskoivat, että maailmankaikkeuden elementit voidaan määrittää spekulatiivisesti; tämä heijastuu hänen kirjansa otsikossa The Skeptical Chemist. Kemiallisten alkuaineiden määrittämisen kokeellisen lähestymistavan kannattajana hän ei tiennyt todellisten alkuaineiden olemassaolosta, vaikka hän melkein löysi yhden niistä - fosforin - itse. Boylea hyvitetään yleensä termin "analyysi" tuomisesta kemiaan. Kvalitatiivisen analyysin kokeissaan hän käytti erilaisia indikaattoreita ja esitteli kemiallisen affiniteetin käsitteen. Perustuen Galileo Galilei Evangelista Torricellin sekä Otto Guericken teoksiin, joka esitteli "Magdeburgin pallonpuoliskot" vuonna 1654, Boyle kuvaili suunnittelemaansa ilmapumppua ja kokeilee määrittääkseen ilman joustavuuden U-muotoisen putken avulla. Näiden kokeiden tuloksena muotoiltiin hyvin tunnettu ilmatilavuuden ja paineen käänteisen suhteellisuuden laki. Vuonna 1668 Boylesta tuli äskettäin organisoidun Lontoon Royal Societyn aktiivinen jäsen, ja vuonna 1680 hänet valittiin sen presidentiksi.

Biokemia. Tämä biologisten aineiden kemiallisia ominaisuuksia tutkiva tieteellinen tieteenala oli ensin yksi orgaanisen kemian haaroista. Siitä tuli itsenäinen alue 1800-luvun viimeisellä vuosikymmenellä. kasvi- ja eläinperäisten aineiden kemiallisia ominaisuuksia koskevien tutkimusten tuloksena. Yksi ensimmäisistä biokemististä oli saksalainen tiedemies Emil Fischer. Hän syntetisoi aineita, kuten kofeiinia, fenobarbitaalia, glukoosia ja monia hiilivetyjä, ja antoi suuren panoksen entsyymitieteelle - proteiinikatalyytit, jotka eristettiin ensimmäisen kerran vuonna 1878. Biokemian muodostumista tieteenä helpotti uusien analyyttisten menetelmien luominen. .

Vuonna 1923 ruotsalainen kemisti Theodor Svedberg suunnitteli ultrasentrifugin ja kehitti sedimentaatiomenetelmän makromolekyylien, pääasiassa proteiinien, molekyylipainon määrittämiseen. Svedbergin assistentti Arne Tiselius loi samana vuonna elektroforeesimenetelmän - edistyneemmän menetelmän jättimäisten molekyylien erottamiseen, joka perustuu varautuneiden molekyylien liikkumisnopeuden eroon sähkökentässä. 1900-luvun alussa. Venäläinen kemisti Mikhail Semenovich Tsvet kuvasi menetelmän kasvipigmenttien erottamiseksi johtamalla niiden seos adsorbentilla täytetyn putken läpi. Menetelmää kutsuttiin kromatografiaksi.

Vuonna 1944 englantilaiset kemistit Archer Martini Richard Singh ehdottivat uutta versiota menetelmästä: he korvasivat putken adsorbentilla suodatinpaperilla. Näin syntyi paperikromatografia - yksi kemian, biologian ja lääketieteen yleisimmistä analyyttisista menetelmistä, jonka avulla 1940-luvun lopulla - 1950-luvun alussa pystyttiin analysoimaan erilaisten proteiinien ja proteiinien hajoamisesta syntyneitä aminohapposeoksia. määrittää proteiinien koostumuksen. Huolellisen tutkimuksen tuloksena insuliinimolekyylin aminohappojen järjestys saatiin selville, ja vuoteen 1964 mennessä tämä proteiini syntetisoitiin. Nykyään monia hormoneja, lääkkeitä ja vitamiineja saadaan biokemiallisilla synteesimenetelmillä.

Kvanttikemia. Selittääkseen atomin stabiiliutta Niels Bohr yhdisti mallissaan klassiset ja kvanttikäsitteet elektronien liikkeestä. Tällaisen yhteyden keinotekoisuus oli kuitenkin ilmeistä alusta alkaen. Kvanttiteorian kehitys johti muutokseen klassisissa käsityksissä aineen rakenteesta, liikkeestä, kausaalisuudesta, tilasta, ajasta jne., mikä vaikutti maailmakuvan radikaaliin muutokseen.

1920-luvun lopulla - 1900-luvun 30-luvun alussa syntyi kvanttiteorian pohjalta pohjimmiltaan uusia ajatuksia atomin rakenteesta ja kemiallisten sidosten luonteesta.

Sen jälkeen kun Albert Einstein loi valon fotoniteorian (1905) ja johtamansa atomin elektronisten siirtymien tilastollisista laeista (1917), aaltohiukkasongelma tuli akuutimmaksi fysiikassa.

Jos 1700-1800-luvuilla oli eroja eri tiedemiesten välillä, jotka käyttivät joko aalto- tai korpuskulaariteoriaa selittääkseen samoja ilmiöitä optiikassa, niin nyt ristiriita on tullut perustavanlaatuiseksi: jotkut ilmiöt tulkittiin aaltoasennosta ja toiset korpuskulaarista. yksi. Ratkaisua tähän ristiriitaan ehdotti vuonna 1924 ranskalainen fyysikko Louis Victor Pierre Raymond de Broglie, joka piti hiukkasen aalto-ominaisuuksia.

Saksalainen fyysikko Erwin Schrödinger johti vuonna 1926 de Broglien ajatukseen aineaalloista perusyhtälön ns. aaltomekaniikka, joka sisältää aaltofunktion ja jonka avulla voidaan määrittää kvanttijärjestelmän mahdolliset tilat ja niiden muutos ajassa. Schrödinger antoi yleissäännön klassisten yhtälöiden muuttamiseksi aaltoyhtälöiksi. Aaltomekaniikan puitteissa atomi voitaisiin esittää ytimenä, jota ympäröi kiinteä aineaalto. Aaltofunktio määritti elektronin löytämisen todennäköisyyden tietystä pisteestä.

Samana vuonna 1926 toinen saksalainen fyysikko Werner Heisenberg kehitti oman versionsa atomin kvanttiteoriasta matriisimekaniikan muodossa alkaen Bohrin muotoilemasta vastaavuusperiaatteesta.

Vastaavuusperiaatteen mukaan kvanttifysiikan lakien tulisi muuttua klassisiksi laeiksi, kun kvanttidiskreettisyys pyrkii nollaan kvanttiluvun kasvaessa. Yleisemmin vastaavuusperiaate voidaan muotoilla seuraavasti: vanhaa laajempaa soveltuvuutta vaativaan uuteen teoriaan on sisällytettävä jälkimmäinen erikoistapauksena. Heisenbergin kvanttimekaniikka mahdollisti stationääristen kvantisoitujen energiatilojen olemassaolon selittämisen ja eri järjestelmien energiatasojen laskemisen.

Friedrich Hund, Robert Sanderson Mulliken ja John Edward Lennard-Jones vuonna 1929 luovat perustan molekyylikiertoradalle. MMO:n perusta on ajatus molekyyliksi yhdistyneiden atomien yksilöllisyyden täydellisestä menettämisestä. Molekyyli ei siis koostu atomeista, vaan on uusi järjestelmä, jonka muodostavat useat kentässään liikkuvat atomiytimet ja elektronit. Hund loi myös modernin kemiallisten sidosten luokituksen; vuonna 1931 hän tuli siihen tulokseen, että on olemassa kaksi päätyyppiä kemiallisia sidoksia - yksinkertainen tai ?-viestintä ja ?-viestintää. Erich Hückel laajensi MO-menetelmän orgaanisiin yhdisteisiin ja muotoili vuonna 1931 aromaattisen stabiilisuuden säännön (4n+2), joka määrittää, kuuluuko aine aromaattiseen sarjaan.

Siten kvanttikemiassa erotetaan välittömästi kaksi erilaista lähestymistapaa kemiallisten sidosten ymmärtämiseen: molekyyliorbitaalien menetelmä ja valenssisidosmenetelmä.

Kvanttimekaniikan ansiosta 1900-luvun 30-luvulla menetelmä atomien välisten sidosten muodostamiseksi oli suurelta osin selventynyt. Lisäksi kvanttimekaanisen lähestymistavan puitteissa Mendelejevin jaksollisuusoppi sai oikean fyysisen tulkinnan.

Ehkä tärkein vaihe modernin kemian kehityksessä oli erilaisten tutkimuskeskusten luominen, jotka perustutkimuksen lisäksi tekivät myös soveltavaa tutkimusta.

1900-luvun alussa. useat teollisuusyritykset perustivat ensimmäiset teolliset tutkimuslaboratoriot. DuPont-kemian laboratorio ja Bell-laboratorio perustettiin Yhdysvaltoihin. Kun 1940-luvulla löydettiin ja syntetisoitiin penisilliini ja sitten muut antibiootit, syntyi suuria lääkeyhtiöitä, joissa työskentelee ammattikemistejä. Työllä makromolekyyliyhdisteiden kemian alalla oli suuri käytännön merkitys.

Yksi sen perustajista oli saksalainen kemisti Hermann Staudinger, joka kehitti teorian polymeerien rakenteesta. Lineaaristen polymeerien valmistusmenetelmien intensiiviset etsinnät johtivat vuonna 1953 polyeteenin synteesiin ja sitten muihin halutuilla ominaisuuksilla varustettuihin polymeereihin. Polymeerituotanto on nykyään kemianteollisuuden suurin ala.

Kaikki kemian edistysaskeleet eivät ole olleet hyödyllisiä ihmisille. Maalien, saippuan ja tekstiilien valmistuksessa käytettiin suolahappoa ja rikkiä, mikä aiheutti suuren vaaran ympäristölle. 21. vuosisadalla Monien orgaanisten ja epäorgaanisten materiaalien tuotanto lisääntyy käytettyjen aineiden kierrätyksen sekä ihmisten terveydelle ja ympäristölle vaarallisten kemiallisten jätteiden käsittelyn myötä.

2. Kemian rooli energiaongelmien ratkaisemisessa

Energiahuolto on minkä tahansa maan, sen teollisuuden, liikenteen, maatalouden, kulttuurin ja jokapäiväisen elämän sosioekonomisen kehityksen tärkein edellytys.

Mutta seuraavan vuosikymmenen aikana energiatyöntekijät eivät vielä alenna puuta, hiiltä, öljyä tai kaasua. Samalla heidän on kehitettävä intensiivisesti uusia tapoja tuottaa energiaa.

Kemianteollisuudelle on ominaista tiiviit siteet kaikkiin kansantalouden sektoreihin sen valmistamien laajan tuotevalikoiman ansiosta. Tälle tuotantoalueelle on ominaista korkea materiaaliintensiteetti. Tuotannon materiaali- ja energiakustannukset voivat vaihdella 2/3 - 4/5 lopputuotteen hinnasta.

Kemianteknologian kehitys kulkee raaka-aineiden ja energian integroidun käytön, jatkuvien ja jätteettömien prosessien käytön, ympäristön ympäristöturvallisuuden, korkeiden paineiden ja lämpötilojen käytön sekä automaation ja automaation edistymisen huomioiden. kybernetisointi.

Erityisesti kemianteollisuus kuluttaa paljon energiaa. Energiaa käytetään endotermisiin prosesseihin, materiaalien kuljettamiseen, kiintoaineiden murskaamiseen ja jauhamiseen, suodatukseen, kaasujen puristamiseen jne. Kalsiumkarbidin, fosforin, ammoniakin, polyeteenin, isopreenin, styreenin jne. valmistus vaatii huomattavia energiakuluja. Kemiantuotanto yhdessä petrokemian tuotannon kanssa ovat teollisuuden energiaintensiivisiä aloja. Ne tuottavat lähes 7 % teollisuustuotteista ja kuluttavat 13-20 % koko teollisuuden käyttämästä energiasta.

Energialähteet ovat useimmiten perinteisiä uusiutumattomia luonnonvaroja - hiili, öljy, maakaasu, turve, liuske. Viime aikoina ne ovat ehtyneet hyvin nopeasti. Öljy- ja maakaasuvarat pienenevät erityisen kiihtyvällä vauhdilla, mutta ne ovat rajallisia ja korjaamattomia. Ei ole yllättävää, että tämä aiheuttaa energiaongelman.

80 vuoden aikana eräät tärkeimmät energialähteet korvattiin muilla: puu korvattiin hiilellä, kivihiili öljyllä, öljy kaasulla, hiilivetypolttoaine ydinpolttoaineella. 1980-luvun alussa noin 70 % maailman energiantarpeesta katettiin öljyllä ja maakaasulla, 25 % hiilellä ja ruskohiilellä ja vain noin 5 % muilla energialähteillä.

Eri maissa energiaongelma ratkaistaan eri tavalla, mutta kemialla on merkittävä panos sen ratkaisemiseen kaikkialla. Siten kemistit uskovat, että tulevaisuudessa (noin 25-30 vuotta) öljy säilyttää johtavan asemansa. Mutta sen osuus energiavaroista pienenee huomattavasti, ja sen kompensoi lisääntynyt hiilen, kaasun, ydinpolttoaineesta saatavan vetyenergian, aurinkoenergian, maan syvyyksistä peräisin olevan energian ja muun uusiutuvan energian, mukaan lukien bioenergian, käyttö.

Kemistit ovat jo nyt huolissaan polttoaineresurssien maksimaalisesta ja kokonaisvaltaisesta energiateknologisesta käytöstä - ympäristön lämpöhäviöiden vähentämisestä, lämmön kierrätyksestä, paikallisten polttoaineresurssien käytön maksimoinnista jne.

Koska polttoainetyypeistä niukin on nestemäistä, monet maat ovat osoittaneet suuria varoja kustannustehokkaan teknologian luomiseksi hiilen jalostamiseksi nestemäiseksi (sekä kaasumaiseksi) polttoaineeksi. Venäjän ja Saksan tutkijat tekevät yhteistyötä tällä alueella. Nykyaikaisen hiilen jalostusprosessin ydin synteesikaasuksi on seuraava. Vesihöyryn ja hapen seos syötetään plasmageneraattoriin, joka kuumennetaan 3000 °C:seen. Ja sitten hiilipöly tulee kuumaan kaasupolttimeen, ja kemiallisen reaktion seurauksena muodostuu hiilimonoksidin (II) ja vedyn seos, ts. synteesikaasu. Siitä saadaan metanolia: CO+2H2?СH3OH. Metanoli voi korvata bensiinin polttomoottoreissa. Ympäristöongelmien ratkaisussa se on suotuisa verrattuna öljyyn, kaasuun ja hiileen, mutta valitettavasti sen palamislämpö on 2 kertaa alhaisempi kuin bensiinin, ja lisäksi se on aggressiivinen joihinkin metalleihin ja muoveihin.

Sideöljyn (sisältää suurimolekyylipainoisia hiilivetyjä) poistamiseen on kehitetty kemiallisia menetelmiä, joista merkittävä osa jää maanalaisiin kaivoihin. Öljyn saannon lisäämiseksi veteen lisätään pinta-aktiivisia aineita, jotka ruiskutetaan muodostelmiin, ja niiden molekyylit sijoitetaan öljyn ja veden väliseen rajapintaan, mikä lisää öljyn liikkuvuutta.

Tulevaisuuden polttoaineresurssien täydentäminen yhdistyy kestävään hiilen käsittelyyn. Esimerkiksi murskattu kivihiili sekoitetaan öljyn kanssa ja uutettu tahna altistetaan vedylle paineen alaisena. Tämä tuottaa hiilivetyjen seoksen. Yhden tonnin keinobensiinin valmistukseen kuluu noin 1 tonni hiiltä ja 1500 m vetyä. Toistaiseksi keinobensiini on kalliimpaa kuin öljystä valmistettu bensiini, mutta sen louhinnan perustavanlaatuinen mahdollisuus on tärkeä.

Vetyenergia, joka perustuu vedyn polttoon, jonka aikana ei synny haitallisia päästöjä, vaikuttaa erittäin lupaavalta. Sen kehittämiseksi on kuitenkin ratkaistava useita ongelmia, jotka liittyvät vedyn kustannusten vähentämiseen, luotettavien varastointi- ja kuljetusvälineiden luomiseen jne. Jos nämä ongelmat ovat ratkaistavissa, vetyä käytetään laajalti ilmailussa, vesi- ja maaliikenteessä, teollisessa ja maataloustuotannossa.

Ydinenergia sisältää ehtymättömät mahdollisuudet sähkön ja lämmön tuotantoon mahdollistaa huomattavan määrän fossiilisia polttoaineita. Täällä kemistien tehtävänä on luoda monimutkaisia teknologisia järjestelmiä ydinenergiaa käyttävien endotermisten reaktioiden aikana syntyvien energiakustannusten kattamiseksi. Nyt ydinenergia kehittyy nopeiden neutronireaktorien laajan käyttöönoton tiellä. Tällaisissa reaktoreissa käytetään uraania, joka on rikastettu 235U-isotoopilla (vähintään 20 prosentilla), eivätkä ne vaadi neutronien hidastajaa.

Ydinenergia ja reaktorirakentaminen on tällä hetkellä voimakas toimiala, jolla on suuria pääomasijoituksia. Monille maille se on tärkeä vientituote. Reaktorit ja apulaitteet vaativat erikoismateriaaleja, mukaan lukien korkeat taajuudet. Kemistien, metallurgien ja muiden asiantuntijoiden tehtävänä on luoda tällaisia materiaaleja. Myös kemistit ja muiden lähiammattien edustajat työskentelevät uraanin rikastamisen parissa.

Ydinenergialla on nykyään tehtävänä syrjäyttää fossiilisia polttoaineita paitsi sähköntuotannon, myös lämmönhuollon ja jossain määrin metallurgian ja kemian teollisuudesta luomalla energiateknologisesti merkittäviä reaktoreita.

Ydinvoimalaitokset löytävät tulevaisuudessa toisen sovelluksen - vedyn tuotantoon. Osa tuotetusta vedystä kuluu kemianteollisuudelle, toinen osa käytetään huippukuormituksilla kytkettyjen kaasuturbiiniyksiköiden tehoon.

Auringon säteilyn (aurinkoenergian) käyttöön asetetaan suuria toiveita. Krimillä on aurinkopaneeleja, joiden aurinkokennot muuttavat auringonvalon sähköksi. Aurinkolämpöyksiköitä, jotka muuttavat aurinkoenergian lämmöksi, käytetään laajalti veden suolanpoistoon ja asuntojen lämmitykseen. Aurinkopaneeleja on käytetty pitkään navigointirakenteissa ja avaruusaluksissa. SISÄÄN
Toisin kuin ydinenergiassa, aurinkopaneeleilla tuotetun energian hinta laskee jatkuvasti. Aurinkokennojen valmistuksessa tärkein puolijohdemateriaali on pii ja piiyhdisteet. Kemistit kehittävät parhaillaan uusia materiaaleja, jotka muuntavat energiaa. Nämä voivat olla erilaisia suolajärjestelmiä energian varastointilaitteina. Aurinkoenergian jatkomenestys riippuu materiaaleista, joita kemistit tarjoavat energian muuntamiseen.

Uudella vuosituhannella sähköntuotannon kasvu tapahtuu aurinkoenergian kehityksen sekä kotitalousjätteiden metaanikäymisen ja muiden epäperinteisten energiantuotantolähteiden ansiosta.

Jättiläisten voimalaitosten ohella on myös autonomisia kemiallisia virtalähteitä, jotka muuttavat kemiallisten reaktioiden energian suoraan sähköenergiaksi. Kemialla on tärkeä rooli tämän ongelman ratkaisemisessa. Vuonna 1780 italialainen lääkäri L. Galvani havaitsi sammakon katkaistun jalan supistumisen koskettuaan siihen eri metallilangoilla ja päätti, että lihaksissa oli sähköä, ja kutsui sitä "eläinsähköksi". A. Volta jatkoi maanmiehensä kokemuksia, ja ehdotti, että sähkön lähde ei ole eläimen ruumis: sähkövirta syntyy eri metallilankojen kosketuksesta. Nykyaikaisten galvaanisten kennojen "esi-isänä" voidaan pitää A. Voltan vuonna 1800 luomaa "sähkönapaa". Tämä keksintö näyttää kerroskakulta, joka on tehty useista metallilevypareista: yksi levy on valmistettu sinkistä, toinen on valmistettu kuparia, pinottu päällekkäin ja väliin Ne asetetaan laimeaan rikkihappoon kastetulla huopatyynyllä. Ennen kuin W. Siemens keksi dynamot Saksassa vuonna 1867, galvaaniset kennot olivat ainoa sähkövirran lähde. Nykyään, kun ilmailu, sukellusvenelaivasto, rakettitekniikka ja elektroniikka tarvitsevat autonomisia energialähteitä, tiedemiehet kiinnittävät niihin jälleen huomion.

Johtopäätös

Ydinenergian käyttö mahdollistaa luonnonhiilen ja öljyn luopumisen. Tämän seurauksena palamistuotteiden päästöt vähenevät, mikä voi mahdollisesti johtaa "kasvihuoneilmiöön" maapallolla. Vaikuttaa siltä, että merkityksettömän pienen määrän (verrattuna hiileen ja öljyyn) ydinvoimaloiden polttoainetta pitäisi olla turvallista, mutta tämä on kaukana siitä, mikä on Tšernobylin ydinvoimalan onnettomuus. Mielestäni mikä tahansa menetelmä energian poistamiseksi (missä tahansa muodossa) Maan suolistosta on yhdistelmä positiivisia ja negatiivisia piirteitä, ja minusta näyttää siltä, että ei-positiiviset ovat hallitsevia.

En puhunut kaikista energia-ongelman ratkaisusuunnista, joita tutkijat ympäri maailmaa tekevät, vaan vain tärkeimmistä. Jokaisessa maassa sillä on omat ominaisuutensa: sosioekonomiset ja maantieteelliset olosuhteet, luonnonvarojen tarjonta, tieteen ja teknologian kehitystaso.

ilmoittamalla aiheen juuri nyt saadaksesi selville mahdollisuudesta saada konsultaatio.