С. Н. КУРБАТСКИЙ
Научный руководитель – В. А. КВАШИН
Московский завод полиметаллов
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРИДА ТИТАНА
В статье рассмотрена автоматизированная система, которая позволяет проводить технологический процесс получения гидрида титана, который в дальнейшим используется в биологической защите ядерных реакторов.
В настоящее время в России растет применение ядерной энергии. Вводятся в эксплуатацию новые ядерные реакторы для выработки электроэнергии. Но также помимо энергетических, стационарных ядерных реакторов широко применяются компактные, транспортные реакторы, которые применяются на надводных и подводных судах для выработки механической энергии винтов, приводящих судно в движение. Требования к транспортным ядерным реакторам иные, нежели для стационарных ядерных реакторов. Основные требования для транспортных ядерных реакторов – это размер и вес. Как правило, особенно в транспортных реакторах, большим размером и массой обладает биологическая защита. Поэтому в биологической защите транспортных ядерных реакторах требуются материалы, которые более эффективно замедляют и поглощают нейтроны, и g - излучение. Поэтому для замедления нейтронов в транспортных ядерных реакторах применяются гидриды металлов, т. к. в кристаллической решетке металлов можно растворить довольно большое количество атомов водорода, а как известно водород это лучший замедлитель нейтронов из – за небольшой атомной массы. Наиболее часто в биологической защите применяют гидрид титана. Титан – эффективно поглощает g - излучение, а также обладает прочностью и небольшим весом.
На Московском заводе полиметаллов разработана технология, которая позволяет получать гидрид титана из титановых пластинок, при чем пластинки сохраняют свою форму и не рассыпаются на металлическую крошку, как во многих других технологиях гидрирования. Эта технология гидрировнания довольно сложна, в ходе всего процесса гидрирования надо поддерживать титана при температуре и давлении в соответствии со специально разработанным графиком температуры и давления.
Процесс гидрирования титана протекает в специальном герметичном сосуде – автоклаве. Автоклав имеет 4 зоны нагрева, в которых расположены нагревательные спирали, нагревательные спирали в свою очередь подключены к 4 тиристорным усилителям, один усилитель на зону нагрева. Также автоклав разделен на 3 температурных зоны, на каждую зону приходится по 4 термопары, 2 рабочие термопары и 2 резервные. К автоклаву подведены технологические трубопроводы для подачи и сброса газов, и пневматическая схема для подачи водорода в автоклав.
Перед системой автоматизированного управления ставились задачи: использую существующие датчики и исполнительные механизмы, поддерживать в каждой зоне автоклава температуру и давление водорода в соответствии с технологическим регламентом технологического процесса получения гидрида титана.
Для создания системы автоматизированного управления были использованы модули ввода/вывода фирмы Advantech, специальный технологический компьютер фирмы Advantech, и программное обеспечение Advantech GeniDAQ и Advantech OPC Server. Сигналы с датчиков поступают на модули ADAMа 5000/TCP, где они оцифровываются и по протоколу TCP/IP поступают на ЭВМ, где обрабатываются Advantech OPC Server, который в свою очередь делает значения этих величин доступных для других программ. С помощью Advantech GeniDAQ разработана программа для контроля состояния автоклава, она по определенным алгоритмам обрабатывает показания датчиков, рассчитывая сигнал управления на исполнительные устройства, и выводит информацию о состояние автоклава на экран пользователя. Далее управляющее воздействие поступает на Advantech OPC Server, который передает воздействие по протоколу TCP/IP на ADAM 5000/TCP, который в свою очередь преобразует это управляющее воздействие в аналоговую величину, которая идет на усилители и исполнительные устройства.
Таким образом разработанная система автоматизированного управления, позволяет проводить процессы по гидрированию титана в автоматическом режиме. Сейчас система позволяет получить выход годной продукции до 80 %, т. е. пластины гидрида титана которые не треснули в ходе процесса гидрирования. Сейчас ведется работа по улучшению технологии гидрирования и качества системы автоматизированного управления.
Список литературы
1. Гидриды металлов / Под. ред. В. Мюллера, Д. Блекледжа и Дж. Либовица. М.: Атомиздат, 19с.
