В статье изложены материалы по исследованию и моделированию гибких разделительных процессов. В качестве метода разделения были использованы ионообменные процессы. 

В работе рассмотрена проблема накопления и переработки в низкотемпературной плазме облученного ядерного графита уран-графитовых реакторов. Показано, что на степень извлечения радиоактивного углерода влияет, как минимум, три процесса: термодиффузия, бародиффузия, спиновая сепарация. Объяснена причина снижения изотопного эффекта вследствие окисления дисперсной фазы на стенках плазмохимического реактора. Предложен способ локализации высокотемпературного потока и снижения эффекта обратной диффузии. 

В работе представлено исследование новых перспективных каскадов четырехпоточных разделительных элементов с тремя отборами. Произведен численный расчет основных параметров различных каскадных схем соединения таких разделительных элементов. С помощью полученных данных о распределении потока вещества и распределении концентрации компонентов рабочей смеси в каждой точке каскада проведен анализ эффективности работы рассматриваемых каскадных схем.  Наибольшим коэффициентом полезного действия η среди рассмотренных схем обладает противоточная симметричная схема соединения с расширенными зонами дополнительного обеднения. Продемонстрировано, что КПД данной схемы не зависит ни от числа разделительных ступеней в каскаде, ни от внешних характеристик процесса разделения. Неизменность коэффициента η позволяет рассчитывать размеры каскада для заданных внешних параметров, что имеет практическое значение при планировании уровня потребления энергии будущего разделительного производства. 

Методом инструментального нейтронно-активационного  анализа (ИНАА) изучено распределение основных примесных микроэлементов между продуктами термообработки ряда каменных углей Кузнецкого бассейна в окислительной и инертной газовых средах. По данным ИНАА установлено, что золы от сжигания коксового, газового, отощенно-спекающегося и слабоспекающегося углей при 750–1000 °С в воздухе содержат 0,2–0,3% суммы редких и рассеянных элементов, в т.ч. Sb + Zn + Cr + Co + Ba + Sr – 0,018–0,028%, Hf + Mo + Cs + Sc + Rb + Ta + РЗЭ – 100–450 ppm, U + Th – 6-42 ppm, Au + Ir – 0,03–0,07 ppm. При обжиге углей в среде N2 (700 °С) образуются каменноугольные смолы, в которые сильно концентрируются такие микроэлементы, как Sb (до 1330 ppm), Zn (до 370 ppm), Cr (до 100–160 ppm), до 5,6 ppm суммы Au+Ir и Ag – 2,2–7,4 ppm. Показано, что в сухих остатках растворов улавливания абгазов при обжиге всех типов углей в азоте концентрируются Zn (40–205 ppm) и Cr (15–156 ppm), а содержание иридия и золота в остатках для отощенно-спекающегося и газового углей достигает 6,57 и 1,17 г/т соответственно. Общей чертой процессов обжига изученных углей в любой газовой среде является наличие потерь микроэлементов, не улавливаемых в смолах и остатках от промывки абгазов, достигающих 16–34% от их исходного количества в углях. 

В статье изложена методика расчета разделительных каскадов с позиции теории графов. Данный подход позволяет обобщить некоторые ранее известные положения теории разделения, логически их дополнить для применения на практике. 

Известно, что в ходе протекания нестационарных гидравлических процессов при разделении изотопных смесей нарушаются оптимальные режимы работы ступеней каскада газовых центрифуг (ГЦ), возникают возмущения, приводящие к нарушениям технических условий эксплуатации и недопустимым перегрузкам оборудования. Каскады для разделения многокомпонентных изотопных смесей имеют небольшое газосодержание и, как следствие, малую инерционность, что приводит к усилению влияния нестационарных процессов на эффективность работы каскада. В связи с этим приобрело актуальность решение задачи их полномасштабного изучения. Данная задача решена нами путем создания и программной реализации соответствующей математической модели, в которой разделительная ступень каскада представлена в виде четырех выделенных объемов (коллектор питания, ГЦ, коллектор отвала и коллектор отбора). Расчет нестационарной гидравлики сводится к замене дифференциальных уравнений первого порядка разностными уравнениями по неявной схеме Эйлера [1], решению полученных нелинейных алгебраических уравнений и итерационному нахождению величин давлений во всех объемах и потоков на каждом временном слое, удовлетворяющих уравнению баланса вещества в каскаде. Предложенная математическая модель опробована нами при разделении изотопов Si, Xe, Ni, W. Отклонение расчетных и фактических значений составило 7,5%. В результате установлено, что эта модель является универсальной для расчета гидравлических параметров каскадов ГЦ по разделению многокомпонентных изотопных смесей с использованием различных рабочих веществ. 

В статье приведены результаты пуска критического стенда с топливом пониженного обогащения и исследованные нейтронно-физические характеристики активной зоны. 

В работе представлены результаты измерений и сравнительный анализ плотности потока радона (РФ), объемной активности радона в пространстве пор грунта и газопроницаемости грунтов (ЧР). Показано, что измеряемые величины обладают высокой изменчивостью, поэтому используемые методы оценки радоноопасности требуют доработки. 

В статье показана принципиальная возможность получения изотопных эффектов в плазме дугового разряда. Показано, что постоянное внешнее магнитное поле позволяет увеличивать коэффициент сепарации изотопов с магнитными и немагнитными ядрами в плазмохимических реакциях между газовой и конденсированной фазами. 

В статье изложены результаты оценки возможности использования для накопления водорода углеродных наноразмерных материалов, таких как фуллерены, нанотрубки, нановолокна и технический углерод. Для рассмотренных материалов рассчитана предельная сорбционная емкость по водороду при химическом и физическом характере сорбции. 

В работе приведены результаты исследований влияния  графеноподобных материалов и никельсодержащих композитов на процесс обратимого гидрирования магния. 

Рассмотрены аэрогельные композиты SiO2–TiO2, используемые в теплоизоляции гидротермального реактора конверсии биомассы в водород, и метод их получения по жидкостекольной технологии. Технология получения композита включала следующие стадии: ионообмен натриевого жидкого стекла с получением гидрозоля кремнезема; концентрирование гидрозоля, формирование гидрогеля и его созревание; получение алкогеля композита SiO2–TiO2; модификация его поверхности; субкритическая сушка алкогеля с образованием амбигеля композита SiO2–TiO2; его термообработка, гранулирование и классификация. Исследовано влияние инфракрасного глушителя – диоксида титана и температуры термообработки аэрогельного композита SiO2–TiO2 на его структурные и тепловые характеристики, а также рассмотрены возможности увеличения выхода водорода за счет снижения потерь энергии в результате применения вакуумной теплоизоляции стенок реактора. 

Данная работа посвящена разработке научно-технических основ создания энергетической установки. В качестве топлива используется алюминий, а в качестве окислителя – низкоконцентрированный водный раствор калиевой щелочи. Было проведено исследование процесса окисления кускового (гранул и стружки) алюминия в водных растворах калиевой щелочи с относительно низкими значениями концентраций при одновременном воздействии на реакционное пространство механического перемешивания. Эксперименты проводились при таких концентрациях щелочи и таких скоростях перемешивания, которые сами по себе не приводили бы к существенной скорости окисления и степени превращения алюминия. Целью настоящей работы являлось установление синергетического эффекта от двух видов активации. Задачей работы являлось установление зависимости степени превращения алюминия (выход водорода) от таких параметров, как соотношение объема водного раствора и массы алюминия (α), концентрации щелочи в растворе, формы частиц алюминия, скорости перемешивания, а также химической чистоты исходных реагентов. 

В активном слое катода топливного элемента с твердым полимерным электролитом процесс генерации тока совершается в зернах подложки. Скорость этого процесса существенным образом зависит от степени заполнения пор зерен подложки водой. Расчеты показывают, что величина габаритного тока активного слоя катода с зернами подложки, поры которых полностью затоплены водой, много меньше, чем в случае, когда поры зерен подложки частично или даже полностью свободны от воды. Последний вариант функционирования активного слоя катода реализуется, если скорость процесса освобождения пор зерен подложки от влаги за счет испарения превышает скорость процесса затопления пор зерен подложки водой в результате генерации тока. Добиться увеличения габаритного тока можно, увеличивая степень разогрева активного слоя катода, добившись возможно большего превышения температуры активного слоя Ts над температурой Т, при которой функционирует топливный элемент. В данном исследовании (оно велось методом компьютерного моделирования) представлен конкретный пример расчетов величины габаритного тока активного слоя катода при возрастании разности температур Тs-Т.  

Исследованы поверхностные, структурные и электрохимические свойства композитных мембран, образующихся при осаждении на поверхность полипропиленовой трековой мембраны слоя полимера, полученного электронно-лучевым диспергированием политетрафторэтилена в вакууме. Установлено, что нанесение слоя политетрафторэтилена на поверхность приводит к созданию композитных мембран, обладающих в растворах электролитов асимметрией проводимости - выпрямляющим эффектом, сходным с p-n переходом в полупроводниках. Показано, что возникающий эффект асимметрии проводимости обусловлен как существенным уменьшением диаметра пор в слое осажденного полимера, приводящим к изменению геометрии пор, так и наличием межфазной границы раздела между исходной мембраной и слоем политетрафторэтилена.

Обсуждаются результаты исследования спектров фотолюминесценции слоев пористого кремния, полученных методом фотоэлектрохимического травления с использованием He-Ne лазера. Данный материал перспективен в солнечной энергетике для повышения эффективности солнечных батарей.

В статье представлены результаты исследования процесса получения оксидных композиций урана и плутония в воздушной плазме из горючих водно-солеорганических композиций на основе их смесевых нитратных растворов и этилового спирта. Определены составы горючих композиций и режимы их обработки в воздушной плазме, обеспечивающие прямое и энергоэффективное получение оксидных композиций UO2–PuO2. Полученные результаты могут быть использованы для создания плазменной технологии получения гомогенных оксидных композиций урана и плутония для MOX-топлива.

Проведены исследования процесса обработки водно-солевых отходов в воздушно-плазменном потоке в виде диспергированных водно-солеорганических композиций. Показано, что использование композиций, имеющих низшую теплоту сгорания более 8,4 МДж/кг и адиабатическую температуру горения ≈ 1200 °С, обеспечивает энергоэффективную обработку таких отходов в воздушно-плазменном потоке. Полученные результаты указывают на хорошее согласие по составам горючих композиций, полученных расчетным и проверенных экспериментальным путем.

В статье рассматривается сравнительный анализ утилизации и переработки твердых бытовых отходов. Приведены технико-экономические и экологические показатели технологий обезвреживания и утилизации ТБО в области ресурсосбережения за счет применения высокоэффективных и недорогих технологий. В основу инновационной технологии заложен оборотный ресурсный цикл «зеленой» экономики в индустриализации. Развитие высокоэффективных технологических систем обращения с ресурсами, новейшей транспортной логистики и потребления вторичного сырья позволит резко снизить потребность в ископаемом сырье; уменьшить материалоемкость национального продукта, выбросы загрязняющих веществ, образующиеся при сжигании отходов, «оздоровить» территорию Туркменистана; повысить валовой национальный продукт, а также решить энергетические, экономические, экологические, социальные вопросы возможности смягчения изменения климата и получить политическую поддержку населения для реализации государственных программ устойчивого развития регионов и активизировать участие мирового сообщества в механизме чистого развития биосферы.

Разработана модель кинетики обработки диспергированных водно-солевых отходов в воздушно-плазменном потоке в виде диспергированных водно-солеорганических композиций. Показано, что для композиций, имеющих низшую теплоту сгорания более 8,4 МДж/кг и адиабатическую температуру горения ≈ 1500 K, лимитирующей стадией всего процесса является стадия испарения растворителя (воды). Установлены закономерности влияния начальных параметров воздушно-плазменного потока и капель на кинетику испарения диспергированных горючих водно-солеорганических композиций в воздушно-плазменном потоке.

Представлены способы обработки воды, предлагаемые классификатором очистки поверхностных вод, и проанализированы их недостатки, связанные со значительными эксплуатационными затратами. Предложен энергоэффективный вариант для решения существующей проблемы опреснения воды в комбинированной водоподготовительной установке. Получены результаты экспериментального исследования показателей качества обработанного дистиллята после этой установки, подтверждающие ее работоспособность и эффективность для малой энергетики и систем теплоснабжения. Энергозатраты данного комплекса на 10–15% меньше, чем в водоочистительных установках обратного осмоса. Этот комплекс исключает применение химических реагентов, уменьшает количество образуемых сточных вод. Потребление промывочной воды на собственные нужды, затраты на опреснение воды существенно снижаются ввиду особенностей применяемого метода. Кроме того, проанализирован водный баланс Приаральского региона.

В статье описан способ промышленного применения электробаромембранных процессов для получения воды высокой степени очистки, а также приведено влияние различных факторов на проницаемость обратноосмотических мембран.

Рассмотрены преимущества и недостатки электрохимических накопителей электроэнергии различных типов, определяющих сферы их применения. Представлены результаты расчетно-аналитических исследований экономической эффективности различных технологий аккумулирования электроэнергии в схемах фотоэлектрических станций и бесперебойных источников питания. Показано, что при частых зарядах и разрядах накопителя энергии оптимальными вариантами являются литий-железофосфатные аккумуляторы и ванадиевые окислительно-восстановительные накопители. В случае источника бесперебойного питания целесообразно комплектовать устройство герметизированными свинцово-кислотными аккумуляторами.