고압 원자로 는 무엇 인가? 안전성, 설계 및 산업용

핵심 질문에 답합니다.고압 원자로 는 무엇 이며, 표준 압력 한계 이상 에서 안전하게 작동 하기 위해 어떻게 설계 되었습니까?고압 원자로는 15psi (1.03bar) 를 초과하는 내부 압력에서 화학 반응을 수행하도록 설계된 압력 용기입니다.ASME 보일러 및 압력 용기 코드 제8조가 전문 설계가 요구되는 기준이 원자로들은 가공된 탄소강, 스테인리스강 (304/316L) 또는 인코넬 625과 하스텔로이 C-276과 같은 이국적인 합금으로 만들어집니다.장벽 두께가 10bar에서 1bar 이상까지의 설계 압력에 견딜 수 있도록 계산된낮은 밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 생산과 같은 극단적인 응용 프로그램에서 500 바.

1고압 원자로의 기본 설계 및 안전 원칙

·**ASME 코드 준수 및 벽 두께 계산**모든 고압 원자로는 ASME 섹션 VIII 디비전 1 또는 디비전 2에 따라 설계됩니다. 벽 두께는 공식 t = (P × R) / (S × E − 0.6 × P) 로 결정됩니다. 여기서 P는 설계 압력입니다.R는 반지름입니다, S는 허용된 스트레스로, E는 합성 효율입니다. 1,000 바 이상의 압력에서는 유한 원소 분석 (FEA) 과 함께 2 분할이 필수적입니다.

·**다층 안전 아키텍처**고압 원자로에는 불필요한 안전 장치가 통합되어 있습니다: 초압 보호로 설계 압력의 110%로 설정 된 파열 디스크 (폭발 디스크),2차 보호 장치로 스프링으로 충전된 안전 구제 밸브, 그리고 내부 압력이 0.5bar를 초과 할 때 원자로 헤드를 열 수 없도록 방지하는 잇따라 잠금 시스템.독성 또는 연화성 매체에 대한 누출 제로 격리.

·** 열 관리 및 스트레스 분석 **급속한 가열이나 냉각은 용기 경사 gradients를 생성하여 혈관 벽에 2차 스트레스를 만듭니다.설계자는 결합 된 1차 및 2차 스트레스가 ASME 허용 한계 이하에 있음을 확인하기 위해 FEA를 사용합니다.멀티존 자켓 또는 내부 냉각 코일은 촉매 수소화와 같은 고도로 외열 반응에 필수적인 50~500 kW/m3의 열 제거 속도를 제공합니다.

2고압 원자로의 주요 유형

·** 촉매성 수소화 원자로**지원 된 금속 촉매 (Pd / C, Pt, Ni) 를 통해 수소 가스와 20 ~ 200 바에서 작동합니다. 지방 수소화, 정밀 화학 합성 및 석유 정제 등에 사용됩니다.자기 드라이브 조동기는 유출되지 않은 수소 격리를 보장합니다., 그리고 내부 냉각 코일은 수소화로 인한 열 120~150 kJ/mol을 제거합니다.

·** 초중심 유체 반응기 **공정 액체의 결정적 지점 이상에서 작동합니다 (예를 들어, 31.1 °C와 73.8 바의 CO2 또는 374 °C와 221 바의 물). 초 비판적 원자로는 폐기물 파괴 (SCWO) 를 가능하게합니다.의약품 입자 생성재료는 동시에 고압과 고온을 견딜 수 있어야 합니다.

·** 폴리메리제이션 원자로 (자동클라브 또는 튜버) **LDPE 오토클라브 원자로는 1,500~3,000 바와 150~300°C에서 작동한다. 하이퍼 컴프레서 설계와 다자면 조화로 자유 라디칼 에틸렌 중합화를 제어한다.같은 과정의 튜버 원자로는 3에 도달 할 수 있습니다500bar, 내부 지름은 50mm에 불과하며, 전문 고압 튜브 조형이 필요합니다.

고압 원자로 유형 비교 행렬

자주 묻는 질문 (FAQ)

어떤 압력 경계는 ASME에 따라 원자로를 "고압"으로 평가합니까?

ASME 보일러 및 압력 용기 코드 섹션 VIII는 15 psi (약 1.03 바) 이상 작동 용기에 적용됩니다. 이 압력을 초과하는 모든 원자로는 ASME 설계, 제조,검사U 스탬프 인증 및 제3자 검사를 포함한 스탬핑 요구 사항.

파열 디스크와 안전 구제 밸브의 차이점은 무엇입니까?

파열 디스크 (rupture disc) 는 일회용, 다시 닫히지 않는 장치로, 정확하게 정정된 압력으로 터져 즉시 풀홀 환기를 제공합니다.안전 구제 밸브는 수프로 충전 된 기계적 밸브입니다. 압력이 설정 지점 아래로 떨어지면 비례적으로 열리고 다시 닫습니다.고압 원자로는 일반적으로 둘 다 시리즈로 사용합니다: 파열 디스크가 주요 보호 장치이며 구제 밸브가 2차 장치입니다.

왜 고압 원자로에서 자기동력 결합이 사용되나요?

자석 드라이브는 비 자석 격리 껍질을 통해 토크를 전송하여, 믹스 된 원자로에서 가장 일반적인 누출 경로인 동적 샤프트 밀폐를 제거합니다.이것은 수소를 처리하는 데 중요한 헤르메틱 밀폐 시스템을 달성, 독성 가스 또는 고압의 피로포릭 물질.

1,000bar 이상 작동하는 원자로에는 어떤 재료가 사용됩니까?

자율 분쇄 처리 된 낮은 합금 강철 (SA-372와 같은) 은 초고압 자율 클라브에 사용됩니다. 부식성 환경에서는인코넬 625 또는 하스텔로이 C-276로 덮는 것은 화학 저항을 제공하며 기본 강철은 구조 강도를 제공합니다.내부 표면은 또한 마모 저항을 위해 스타라이트로 단단한 표면이 될 수 있습니다.