Источник: http://geoenergetics.ru/

Термопаста и скотч: как простые вещи влияют на работу АЭС

Сфера энергетики стремится к тому, чтобы тратить меньше топлива и вырабатывать больше энергии. Не остается в стороне и мирный атом, где любое отклонение параметров ведет к потерям энергии. Участник Science Slam ITMO University 2.0 Дмитрий Степанов расскажет о том, как термопаста и высокотемпературный скотч могут повлиять на работу АЭС и на цифры в вашем счете за электроэнергию.

«Когда я был маленьким, мне казалось, что на атомных станциях расхаживают умные люди в белых халатах, нажимают кнопки и знают обо всем, что там происходит. Но когда я впервые поехал в командировку на один из таких объектов, я был весьма удивлен, что все, оказывается, совсем не так. Я понял, насколько полезно ученым, работающим практически в стерильных условиях, познакомиться с реальной работой: надеть каску, поговорить с персоналом станции, оценить реальные условия эксплуатации оборудования. Потому как на бумаге одно, а в жизни совсем другое. Я даже как-то видел пожар на турбине. И впоследствии я убедился, что такие нештатные ситуации характерны для всех станций», — рассказывает Дмитрий.

Будучи выпускником Института холода и биотехнологий, Дмитрий скорректировал специальность после приглашения на работу в одну из компаний, которая занималась обслуживанием атомных станций. По словам молодого человека, он и его коллеги проводили сравнительные измерения температуры труб на разных точках АЭС. Драматургия процесса такова, что в каждой точке есть свой необходимый показатель температуры от 20 до 240 градусов, а на одной станции могут быть десятки точек и километровые трубопроводы, где надо отслеживать температуру. Как объясняет Дмитрий, от правильной температуры воды, поступающей в реактор, зависит не только счет за электроэнергию, но и процент изнашивания оборудования, которое стоит больших денег. Причем существенное влияние имеет даже отклонение в один градус.

Кольская атомная электростанция. Источник: www.fresher.ru
Кольская атомная электростанция. Источник: www.fresher.ru

Измерение любых показателей на производстве — процесс, который прост лишь на словах. На АЭС он усложняется в разы, потому что показателей разного рода может быть очень много. Дело еще и в том, что любые приборы, как известно, имеют свою погрешность. Именно поэтому компания, в которой работает Дмитрий, получила возможность ставить в нужных точках свои измерительные приборы рядом с штатными приборами станций. И чаще всего оказывается, что показатели на обоих приборах оказываются разными, и это означает, что не все в порядке и с измерением, и с работой станции. Но два показателя в одной точке лучше, чем один, ведь их можно сопоставить, посчитать баланс по обоим приборам и сравнить с необходимыми значениями.

Однако любой показатель — капризная вещь, отмечает «слэмер». Чтобы его правильно высчитать, нужно учесть еще немало параметров. Поэтому Дмитрий по своей инициативе провел несколько экспериментов на стендах одной из лабораторий. Со станциями было непросто: ввиду ограничения продолжительности смены, полноценные эксперименты проводить было сложно. Несколько дней молодой человек работал с измерением температуры на трубе, внутри которой температура переваливала за 300 градусов. На штатных системах контроля рядом со стационарными термопарами аспирант разными способами устанавливал по две термопары в каждой из точек. Испытания проводились на двух стендах при различных интервалах температур: на первом было четыре точки контроля, на втором — шесть. Расхождения показателей, увы, были большими. Сначала подвело закрепление термопары с силиконовой прокладкой: несмотря на заверения производителя, при 300 градусах силикон буквально растаял и плавно вытек. Разумеется, измерение от этого пострадало. Проблемы были и с другими закрепителями термопар: скотч отклеивался, термопаста высыхала. С последней знаком каждый, у кого есть компьютер: в ПК термопасту, обладающую высокой теплопроводностью, прокладывают между процессоров и кулером. Лучше термопасты может быть только «жидкий металл», который стоит куда дороже.

Дмитрий Степанов
Дмитрий Степанов

«Если рассматривать и поверхность трубы, и термопару, то можно понять, что обе они с шероховатостями. Если их прижать друг к другу, за счет шероховатостей между ними образуются воздушные карманы. А воздух обладает очень низкой теплопроводностью, что в случае измерения нам совсем не нужно. Ведь это напрямую влияет на точность измерения температуры. Поэтому, чтобы избавиться от пузырей воздуха, нам нужна термопаста, которая заполнит пустоты»,  — объясняет молодой ученый.

Однако одной термопастой дело не заканчивается. Всю измерительную конструкцию нужно закрепить высокотемпературным алюминиевым скотчем, монтажной лентой или хотя бы прижать пальцем. Даже такая безобидная вещь, как палец, может усложнить работу: пресловутую температуру тела в 36,6 градуса тоже нужно учесть. Кроме того, в конце работы троицу из термопары, болтика, термопасты и скотча/монтажной ленты надо еще и прикрыть изоляцией. Так, система стабилизируется, и крепление термопары тоже принимает температуру стенки трубы. По итогам эксперимента испытания прошли термопаста и монтажная лента ввиду оптимального соотношения качества измерения и удобства закрепления. Поэтому для дальнейших измерений коллеги Дмитрия будут использовать термопасту и кабельные термопары.

Внутри АЭС
Внутри АЭС

«Все это было нужно еще и потому, что установка каждого прибора — это время. Чем больше времени ты возишься, тем больше микрозивертов на твоем дозиметре. А нам нужно работать как можно быстрее, учитывая существующие требования радиационной безопасности. Кроме того, от результатов эксперимента зависят и закупки — то, что приобретет станция для работы на долгое время», — поясняет ученый.

Простоту оборудования для эксперимента усложнил двухнедельный процесс подсчета и сведения данных в Excel. Даже пятиминутные измерения выливались в огромные графики. Данные росли пропорционально времени, за которое прибор измерял температуру. От этого никуда не деться: чем дольше прибор измеряет что-либо, тем точнее итоговые данные того, как работает оборудование.

«Я считаю, что основа науки начинается здесь — в практике, в эксперименте, в реальных живых людях, а все остальное — глубина подхода. Почему мне нужен Science Slam? Я ведь аспирант. Мне надо уметь писать статьи, выступать на конференциях. А та научная коммуникация, которая есть на Science Slam, поможет мне лучше говорить на публике. Кроме того, то, что я сделал, мне кажется весьма наглядным и понятным. Хотя провести нечто подобное может практически каждый, эта работа помогает получить те самые цифры, от которых зависит правильная работа станции», — заключает Дмитрий Степанов.

Редакция новостного портала
Архив по годам:
Пресс-служба