بررسی شرایط عملکردی الکترولایزر تغلیظ آب سنگین مورد استفاده در رآکتور صفر قدرت اصفهان

آب سنگین در رآکتورهای هسته ای به عنوان کندکننده نوتورن مورد استفاده قرار می گیرد، نقش کندکنندگی به درجه خلوص آب سنگین بستگی دارد، تصفیه و تغلیظ آب سنگین در صنایع هسته ای از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به این که الکترولیز آب به انرژی الکتریکی زیادی نیازمند است، می بایست از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد. پارامترهای متعددی در بهینه سازی شرایط عملیاتی الکترولایزر نقش دارند و می توانند میزان گازهای خروجی، بازده انرژی و میزان پلاریزاسیون در فرایندهای الکترولیز را کنترل کنند. اما بررسی عملی نقش پارامترهای مختلف بر شرایط عملکردی الکترولایزرهای آب سنگین بسیار هزینه بر هستند. لذا در این مقاله نقش برخی از پارمترها از قبیل دمای سل و غلظت الکترولیت بر شرایط عملکردی الکترولایزر به وسیله معادلات دینامیکی مدل سازی شده است. بدین صورت که با معرفی انواع تلفات ولتاژ در سیستم الکترولایزر معادله ای برای ولتاژ الکترولیز به دست آمده است. معادله ولتاژ الکترولایزر به عنوان تابع هدف انتخاب شده و نقش پارامترهای ذکر شده در بهینه سازی مصرف انرژی بررسی شده اند. الکترولایزر مورد مطالعه از نوع قلیایی- پیشرفته است و دارای الکترولیت ۷ % وزنی کربنات پتاسیم می باشد. این الکترولایزر وظیفه ی تغلیظ آب سنگین با درجه خلوص ۹۰ % به ۸/۹۹ % را به عهده دارد. نتایج مدل سازی نشان می دهند تنها با افزایش ده درصدی غلظت الکترولیت کربنات پتاسیم می توان پلاریزاسیون الکترولایزر را تا حد زیادی (۴/۱۵ %) کاهش و از طرفی بازدهی انرژی الکتریکی را تا ۳/۱۸ % افزایش داد. هم چنین نتایج مدل سازی بیانگر این است که با افزایش دما تا ۲۵ درجه سانتی گراد الکترولایز عملکرد بهتری خواهد داشت و از میزان پلاریزاسیون و مصرف انرژی الکتریکی ۴ % کاسته می گردد.

کلیدواژه ها:

الکترولایزر ، تغلیظ آب سنگین ، بازده انرژی