原子炉 の 目的 は 何 です か

原子炉 の 目的 は 何 です か

根本的な質問に答えます原子炉の目的は?原子炉 の 目的 は,工業 的 な 規模 で,安全 で,繰り返し,経済 的 に 望ましい 化学 的 や 生物 的 変換 を 実現 する こと です.この 目的 は,次の 4 つの 目的 を 達成 する こと です.反応を定義された圧力と温度範囲内にとどめる反応が可能なように反応物質と接触し,反応を最適な経路で保つために熱を加え,または除去し,適切な期間材料を保持します.完全真空から35MPaまで1秒から24時間までの滞在時間で,変換目標が60~99.9%で,選択性は80~99.5%です.

1原子炉の背後にある4つの目的

4つの目標,4つの設計対応:

• 収納:原子炉は,通常の動作と信頼性の高い混乱の範囲全体にわたって,その内容を保持する必要があります.化学と温度のために選択された材料危険に適した密封と,最も信頼性の高い逃亡者 (DIERS) による緊急救援路線,燃え易く,または反応性のある材料を 慣性化,ガス検出,換気によって規制はコストに決して引き換えられない.
• 接触と混合:分子同士が混ざるとしか反応できない 混ざりやすい液体では 混ざり合うことで 渦巻く渦が生じ 種を分子規模で結びつけます液体ガスシステム (水化や酸化など)固体触媒では,粒子を懸浮状態に保ち,液体を床を通り抜けるようにしなければならない.粘着性のあるシステムでは 物理的に物質を移動させなければなりません 渦巻くことは不可能だからです不十分な接触は 低変換,ホットスポット,不一致な製品品質で示されます検査結果と植物結果を同じ温度と時間で比較することで診断されます.
• 熱管理:反応のエンタルピーは 熱の移転によって一致しなければなりません さもないと 化学に必要な温度には 留まらないでしょう外熱反応では,50~300kJ/molが放出され,熱が生成速度で除去されない場合,熱が逃れる蒸気リフォームなどの内熱反応は,継続的な熱入力を必要とします.温度の上昇ではなく,変換の減少として表示されます.設計応答は,Q = U·A·LMTDとして表現される熱伝達面積,制御戦略,外熱システムでは,冷却,供給切断,消し,そして救済.
• 滞在時間:反応の範囲は温度での時間の関数なので 原子炉は設計された期間を 材料を保持し,理想的には それぞれの分子に 同じ期間を与えなければなりませんプラグフロー反応炉では,すべての分子がほぼ同じ滞在時間を経験します連続反応における中間物への選択性を最大化する.単一の混ぜたタンクでは,滞在時間の分布が広く,時には望ましいことです均質な組成が分子重量分布を制御するポリメリゼーションの場合のように,しかし,しばしば出力コストがかかる.メトリックは時空出力,通常10-1,000 kg/m3·h,船舶の大きさや資本コストを決定するものです.

2目的が原子炉の設計にどう影響するか

目的が一定であるため,原子炉間の違いは,特定の化学薬品でどの目的を達成するのが最も難しいかについてのみである.四つのパターンにより,多様性のほとんどは説明される:

• 熱 を 取り除く こと が 主張 する 場合耐熱化,聚合化,酸化などの急速な外熱反応により,容量ではなく熱伝送を中心に設計された原子炉が作られる.半パイプまたはドンプルジャケット,内部のコイルまたは外部の循環ループ熱はピークではなく,安定して除去されるように,しばしば連続操作です.これが,表面から容量比1,000-10,000m2/m3の連続流量炉の理由です.5対50で,ボート船の場合混ぜたタンクでは安全でない化学物質を安全に処理できます そしてなぜ危険反応のために 増やされているのか
• 選択 が 主張 する 時AとCの間にある中間物質 Bが求められる場合,その原子炉は居住時間と混合を正確に制御するために選択されます.狭い居住時間分布を持つプラグフロー反応器またはマイクロ反応器は,Bを最大化します混ぜ合わせを繰り返す単一の混ぜたタンクでは,中間物質の選択性が低下する.同様に,2つの反応物質が競争する高速と遅い経路で反応できる場合,原子炉は制御された添加とマイクロミックスのために設計されています制限反応体を高切断領域に供給し,局所的な濃度を構築する前に消費します. ここで,原子炉は容器と同様に選択性の道具です.
• 禁断 と 不妊 が 主張 する 時製薬,バイオテクノロジー,食品の応用では 原子炉の最も難しい仕事は 存在しないものを排除することですRa 0 で電解された表面.4 μm以下,L/D 2未満の死体脚, Fo 15以上の121°Cで蒸気置換,弁弁.バイオコンテインメントでは論理は逆だが原理は同じである.原子炉は 生物を保持しなければなりません密封された転送,HEPAフィルタリング,そして放出前に有効な非活性化を使用します.
• 生産 費用 が 主張 する 時原子炉の用途は"トンのコストで表されるので,設計により空間時間出力,エネルギー統合,触媒寿命,オンストリーム時間が最適化されます.飼料と製品間の熱統合停電の間には長年に渡る キャンペーンが続きます精製工場の流体催触式クラッカーと200Lのガラスで覆われたバッチ反応炉は同じ目的を持っていますそれぞれの軸はそれぞれの文脈で正しい.

原子炉の目標,設計応答,故障モード

よくある質問 (FAQ)

Q: 原子炉と圧力容器の違いは何ですか?

A: すべての原子炉は圧力容器ですが,すべての圧力容器は原子炉ではありません. 圧力容器は,環境圧力とは異なる圧力で液体を保持するように設計された容器です.隔離機原子炉は,化学的または生物学的変換を行う目的を含む圧力容器で,混合の必要性を増します.熱移転貯蔵容器にはない,居住時間制御と反応の安全性.コード用語では,どちらもASME VIII部門1または同等の基準で構築されています.しかし,原子炉には,さらに動かす必要がある.熱伝達表面,反応を追跡する計測装置, 簡単な火事ではなく 脱走シナリオに基づく リレエフサイズ.

Q:なぜ原子炉は 単純に大きくして より多くを生産できないのでしょうか?

表面積比は,直線的な寸法の逆値に等しいので,容器1は容量単位あたりの熱伝送面積の約100分の"しか持っていない.実験室での多くの外熱反応が 植物規模では危険である理由です 混ぜる時間も増加します濃度や温度グラデーションが小さい容器ではほとんどないのでこれらの理由からスケールアップはそれ自体が学問であり,連続流動炉は番号アップを使用する.

Q: 変換,出力,選択性は 原子炉にとって何を意味するのか?

A:しばしば混乱する3つの異なる測定値.変換は,制限反応剤の反応した割合で,通常は工業慣習では60-99.9%です.生産量は,実際に得られた望ましい製品の量です.選択性は,副産物ではなく,反応した材料の分数である.原子炉は,材料の大半が望ましくない副産物になった場合,高い変換と低い出力を示すことができます原子炉設計の選択,特に居住時間分布と混合,変換よりも選択性をはるかに影響する.

Q: 原子炉の運用において 最も重要な安全上の考慮事項は何ですか?

A: 特定の反応の熱行動を理解し,熱を除去する量は常に熱を生成する量を上回ることを確認します.熱発生量は除去を上回る防護には反応熱,アディアバティック温度上昇,そしてアディアバティック条件下での最大速度の時間緩和には,十分な冷却容量,高温での供給切断,または乱熱喪失,消火またはダンプシステムシステムにおける実際の換気動作について DIERS 方法によって測定された緊急救済.