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»
Email: Написать
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
- Разработать концепцию проекта.
- Найти аналоги проекта.
- Разработать схему установки.
- Разработать модель установки.
- Разработать чертежи установки.
- Изготовить детали зданий по чертежам.
- 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»