Проекты

Сооружение макета атомной электростанции с теплоносителем и рабочим телом

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Поиск»

Направление работы: Прикладная физика
Авторы работы: ГБОУ Образовательный центр «Протон»
Предметы: Физика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2021 года

Актуальность

В мире увеличивается потребление электроэнергии и для того, чтобы удовлетворить потребности, необходимо увеличивать источники электроэнергии. Новые источники должны быть возобновляемыми, экологичными, безопасными и экономичными. Взамен неэкологичным тепловым станциям приходят атомные электростанции, так как они не выделяют вредных веществ в атмосферу и являются возобновляемыми за счёт особенности замкнутого ядерного топливного цикла.

В данном проекте планируется создать макет атомной электростанции с рабочим телом и теплоносителем, который продемонстрирует принципы работы электростанции, проиллюстрирует процессы термодинамики, лежащие в основе работы электростанции.

Цель

Создать макет электростанции с теплоносителем и рабочим телом.

Задачи

  1. Разработать концепцию проекта.
  2. Найти аналоги проекта.
  3. Разработать схему установки.
  4. Разработать модель установки.
  5. Разработать чертежи установки.
  6. Изготовить детали зданий по чертежам.
  7. Собрать макет.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Трубки силиконовые
  • Брус
  • Бак
  • Шуруповерт
  • Электрокипятильник

Описание

В работе использована итеративная методология работы. Вначале разработана концепция проекта, выполнены первичные расчеты установки: определена необходимая мощность нагревателя, расход пара, поверхность теплообмена. После расчетов собрана установка из подручных материалов и проведен эксперимент.

Принципиальная схема установки. Вода в реакторе (1) нагревается, превращаясь в пар. Затем пар идет в турбину (2), где впоследствии крутится генератор (3) и вырабатывается электричество. После пар попадает в конденсатор (4), где пар превращается в воду. Вода попадает в бак сбора конденсата (5) и после вода идет в реактор с помощью насоса (6). И цикл возобновляется.

Результаты работы/выводы

Полученные результаты показали, что в установке слишком большие потери пара и тепла, что нужно увеличить мощность нагревателей и использовать другой материал для трубки и корпусов оборудования.

По результатам создана 3D-модель оборудования, в которой учтены потери пара, мощность нагревателей, проработаны особенности каждого аппарата. Моделирование позволит продумать конструкцию здания вокруг оборудования и сделать чертежи для изготовления элементов здания.

Перспективы использования результатов работы

В перспективе планируется оснастить полученную установку датчиками параметров (температура, давление, расход, напряжение) и создать панель управления.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИЦ Курчатовский институт

Мнение автора

«Работа проделана, и цель на данном этапе достигнута. Есть задача перспективного развития проектной работы в следующем году.

Получен хороший опыт участия в Конференции, выступления перед экспертами»