|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Способ изготовления электронагревателя из графита. Графитовый котелУран-графитовый котел - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2Уран-графитовый котелCтраница 2 Пуск в 1948 году аппарата А и первые месяцы его эксплуатации приводят к заключению, что получение5 плутония методом уран-графитового котла себя оправдало. Физические показатели на практике оказались лучшими, чем те, которые были положены в основу проекта. [16] Надо полагать, что в ближайшем будущем мы получим более чистый продукт и 30 тонн металла будет достаточно для осуществления физического уран-графитового котла. [17] В Лаборатории № 2 АН СССР проводились систематические опыты по поглощению j - лучей в моделях экранов, которые по проекту намечено установить около уран-графитового котла. [18] Вопросы, связанные с проектированием первых промышленных предприятий по получению ат [ омных ] в [ зрывчатых ] в [ еществ ] 2 - проектированием уран-графитового котла и диффузионного разделительного завода. [19] Организовать группу профессора Доппеля и доктора Шентельмейстера в качестве спецгруппы 9-го Управления МВД СССР для участия в работе Лаборатории № 2 по заданию разработки узлов автоматики и приборов для уран-графитового котла. [20] Привлечение больших коллективов научных и инженерных сил, работающих в перечисленных исследовательских институтах и проектных бюро, было связано с новизной и сложностью вопросов, охватывающих разнообразные области техники, возникших при проектировании уран-графитового котла. [21] Химический анализ ряда партий металлического урана, выпускаемого заводом № 12, показал, что уран может быть получен достаточно чистым, и, таким образом, есть все основания ожидать, что к моменту постройки уран-графитового котла он будет обеспечен металлом. [22] В том случае, если работы по уран-графитовому котлу будут проводиться максимально напряженными темпами и будут правильно и четко сорганизованы усилия нескольких десятков тысяч людей, многих научных учреждений, конструкторских бюро и заводов, срок ввода в действие уран-графитового котла производительностью 100 граммов плутония в сутки может быть определен первым полугодием 1947 года. [23] Нашей науке, промышленности и строительным организациям предстоит в 1946 г. и последующих годах осуществить миллиардные вложения в атомную промышленность, провести огромную работу с колоссальными затратами материально-технических ресурсов и решить много новых, сложных и трудных задач по строительству уран-графитового котла, диффузионного завода, созданию базы уранового сырья и производству тяжелой воды. [24] За истекшее время проложено 16 километров железных дорог, проведена высоковольтная линия передачи от г. Кыштым на площадку завода, построено жилье для рабочих-строителей, ведутся работы по насосным станциям и водоочистке и подготовительные работы по сооружению котлована для основного агрегата завода - уран-графитового котла. [25] Это объяснялось необходимостью иметь в резерве другой ( более надежный по физическим данным) метод получения плутония, чем уран-графитовый котел. [26] Ввиду того что система чрезвычайно близка к устойчивому равновесию, решить вопрос о ее пригодности можно только располагая относительно большими [ количествами ] ( думаю, что около 3 - 5 тонн) чистого металлического урана. Мы поэтому не в состоянии сейчас решить этот вопрос, между тем как в других местах ответ на него может быть получен в исключительно короткий срок, так как нужный уран накоплен в больших количествах для уран-графитового котла. [27] Сделанные наблюдения свидетельствуют о том, что в уран-графитовых котлах с водяным охлаждением коэффициент мультипликации не падает, как в уран-графитовых котлах с воздушным охлаждением при увеличении температуры, а возрастает. Причиной этого, по-видимому, является уменьшение отражения нейтронов слоем воды при повышении температуры графита. Предполагаемое свойство уран-графитового котла с водяным охлаждением выгодно характеризует эту систему. Практика дальнейшей работы покажет, насколько правильно сделанное нами заключение. [28] Представляется необходимым в связи с этим определить ход и направление практических работ по урану на ближайшие годы. Эту задачу нельзя сейчас решить вполне твердо, так как хотя мы и абсолютно уверены в работе уран-графитового котла и диффузионного завода, у нас еще нет опыта эксплуатации этих сооружений; помимо этого, научные изыскания по магнитному, ионному, термодиффузионному и молекулярным методам могут дать в 1946 году важные результаты, которые повлияют на ход работ. [29] Лаборатории № 2, так и на12 первых 4 каскадах завода № 813, что обогащение урана ураном-235 на первой стадии идет в полном13 соответствии с проектом. Компрессоры работают устойчиво, с большим ресурсом, чем это предполагалось. Пока еще не получен чистый уран-235 и не преодолен еще рад трудностей в осуществлении больших обогащений, однако для тех вопросов, которые связаны с комбинированной работой уран-графитового котла и диффузионного завода, имеют значение только малые обогащения урана. [30] Страницы: 1 2 www.ngpedia.ru Графитовый нагреватель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Графитовый нагревательCтраница 1 Графитовый нагреватель быстро сгорал, так как однократная продувка кожуха аргоном, проводившаяся в начале опыта, не предотвратила просачивания в дальнейшем воздуха в этот кожух. [1] Графитовые нагреватели применяются для высокотемпературных вакуумных печей или печей с нейтральными атмосферами. Максимальная температура графитовых нагревателей 3000 С, но при работе в вакууме она ниже и зависит от степени разрежения. При высокой степени разрежения наблюдается значительное испарение графита. [2] Иногда графитовые нагреватели изготовляются в виде отдельных секций. Плоские секционные нагреватели могут применяться в электропечах с прямоугольной конфигурацией рабочего пространства, цилиндрические - в печах с цилиндрическим рабочим пространством. На рис. 4 - 24 Э показана секция плоского секционного нагревателя. Осуществляя последовательное соединение нескольких секций, можно повысить величину питающего напряжения. [3] Погружные паровые графитовые нагреватели площадью поверхности нагрева 0 4 - 10 м2 применяются на такие же температуры и давления, как и кожухотрубные теплообменники. [4] У - графитовый нагреватель; 2 -пришлифованный затвор; 3 - фланец для откачки; 4 - кварцевые штифты; о - цилиндрическая кварцевая перегородка, поддерживающая платиновый нагреватель; 6 - индукционная катушка; 7 - графитовый нагреватель; 8 - источник мышьяка; 9 -молибденовая прокладка; 10-внутренняя кварцевая трубка, окружающая термопару; 11 - внешняя кварцевая трубка; 12 - термопара; 13 - кварцевая оправка; 14 - слиток; 15 - кварцевые перегородки; 16-кварцевая трубка; IS - кварцевый стержень. [5] С применяют графитовые нагреватели, которые используются в атмосферах с отсутствием кислорода, чаще в вакууме. Нагреватели крепят к стенам или сводам электронагревательных печей с помощью подвесок из нихрома или других жаропрочных сталей, закладываемых в кладку. Фасонные огнеупорные изделия, на которые укладывают или навешивают нагреватели, изготовляют обычно из высокоглиноземистого шамота. [6] При изготовлении графитовых нагревателей следует иметь в виду, что выпускаемый заводами графит имеет большой разброс электрического сопротивления. Поэтому для получения определенной величины сопротивления нагревателя его геометрические размеры должны уточняться после определения фактического удельного сопротивления заготовки и могут отличаться от размеров, имеющихся на чертеже. [7] Установка с графитовым нагревателем ( рис. 173) состоит из водоохлаждаемого стального цилиндра, герметично установленного на стальной плите. Через плиту проходят охлаждаемые водой токоподводы к графитовому нагревателю, выполненному в форме спирали. Вращение тигля с германием осуществляется нижним штоком, проходящим через вакуумное уплотнение. [8] В печи используется графитовый нагреватель в виде трубы, распиленной на 5 / 6 длины и покрытой пироуглеродом. Пироуглеродное покрытие нагревателя повышает стойкость его по отношению к парам карбида кремния и значительно увеличивает срок службы. [9] По конструктивному принципу графитовые нагреватели можно подразделить на стержневые, трубчатые и секционные. Эта классификация не претендует на полноту, но она охватывает основные типы применяемых графитовых нагревателей. [10] В печах с графитовым нагревателем ( например, индукционных) чехлы и бусы из MgO работают в среде аргона при температурах до 2000 С. В вакууме порядка 10 - 4 мм рт. ст. при температурах свыше 1600 С наблюдается значительное испарение материалов чехлов и бус из MgO. Чехлы из двуокиси циркония пригодны для кратковременного измерения температуры до 2450 С и длительного до 1900 С как в вакууме, так и в защитной среде азота и аргона. [11] Основной частью установки является графитовый нагреватель, состоящий из рабочего элемента и подставки, соединенных друг с другом с помощью конического перехода. Во внутренней полости нагревателя подвешен контейнер с помещенным внутри него тиглем и загрузкой из поликристаллического карбида кремния. На рисунке видно, что исходный материал отделен от зоны кристаллизации тонкостенной графитовой диафрагмой с отверстиями. Диафрагма ограничивает центры кристаллообразования, что улучшает структурные характеристики получаемых монокристаллов. [12] Калориметрическая система состоит из графитового нагревателя и графитового баллона с помещенным внутри него испытуемым столбиком из алюминия. Снаружи калориметрическая система окружена тремя графитовыми экранами и заключена в стальном - корпусе в атмосфере аргона. [13] Вакуумная печь сопротивления с графитовым нагревателем: 1 - графитовая труба; 2, 3 - медные полукольца; 4 - водяное охлаждение; 5 - трубчатые вводы тока; 6 - бакелитовое кольцо для уплотнения; 7 - труба к вакуумной линии; 8 - подвод воды для охлаждения прокладки; 9 - кварцевый глазок; 10 - защитные экраны; 11 - графитовый экран; 12 - молибденовый экран; 13 - молибденовая крышка; 14 - кварцевые экраны; 15 - кварцевое кольцо; 16 - графитовые тигель и крышка. [14] В кварцевом дегазаторе с графитовым нагревателем 152 ( рис. 2.22) температура перегрева паров ртути может быть повышена до 1100 - 1200 С, что способствует более полной дегазации и разрушению ртутноорганических соединений; кроме того, исключается загрязнение ртути ингредиентами металлического нагревателя. [15] Страницы: 1 2 3 4 www.ngpedia.ru документы и материалы. Т. 2. Кн. 2. — 2000 — Электронная библиотека «История Росатома»Закладок нет.
Обложка123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326327328329330331332333334335336337338339340341342343344345346347348349350351352353354355356357358359360361362363364365366367368369370371372373374375376377378379380381382383384385386387388389390391392393394395396397398399400401402403404405406407408409410411412413414415416417418419420421422423424425426427428429430431432433434435436437438439440441442443444445446447448449450451452453454455456457458459460461462463464465466467468469470471472473474475476477478479480481482483484485486487488489490491492493494495496497498499500501502503504505506507508509510511512513514515516517518519520521522523524525526527528529530531532533534535536537538539540541542543544545546547548549550551552553554555556557558559560561562563564565566567568569570571572573574575576577578579580581582583584585586587588589590591592593594595596597598599600601602603604605606607608609610611612613614615616617618619620621622623624625626627628629630631632633634635636637638639640Обложка – 12 – 34 – 56 – 78 – 910 – 1112 – 1314 – 1516 – 1718 – 1920 – 2122 – 2324 – 2526 – 2728 – 2930 – 3132 – 3334 – 3536 – 3738 – 3940 – 4142 – 4344 – 4546 – 4748 – 4950 – 5152 – 5354 – 5556 – 5758 – 5960 – 6162 – 6364 – 6566 – 6768 – 6970 – 7172 – 7374 – 7576 – 7778 – 7980 – 8182 – 8384 – 8586 – 8788 – 8990 – 9192 – 9394 – 9596 – 9798 – 99100 – 101102 – 103104 – 105106 – 107108 – 109110 – 111112 – 113114 – 115116 – 117118 – 119120 – 121122 – 123124 – 125126 – 127128 – 129130 – 131132 – 133134 – 135136 – 137138 – 139140 – 141142 – 143144 – 145146 – 147148 – 149150 – 151152 – 153154 – 155156 – 157158 – 159160 – 161162 – 163164 – 165166 – 167168 – 169170 – 171172 – 173174 – 175176 – 177178 – 179180 – 181182 – 183184 – 185186 – 187188 – 189190 – 191192 – 193194 – 195196 – 197198 – 199200 – 201202 – 203204 – 205206 – 207208 – 209210 – 211212 – 213214 – 215216 – 217218 – 219220 – 221222 – 223224 – 225226 – 227228 – 229230 – 231232 – 233234 – 235236 – 237238 – 239240 – 241242 – 243244 – 245246 – 247248 – 249250 – 251252 – 253254 – 255256 – 257258 – 259260 – 261262 – 263264 – 265266 – 267268 – 269270 – 271272 – 273274 – 275276 – 277278 – 279280 – 281282 – 283284 – 285286 – 287288 – 289290 – 291292 – 293294 – 295296 – 297298 – 299300 – 301302 – 303304 – 305306 – 307308 – 309310 – 311312 – 313314 – 315316 – 317318 – 319320 – 321322 – 323324 – 325326 – 327328 – 329330 – 331332 – 333334 – 335336 – 337338 – 339340 – 341342 – 343344 – 345346 – 347348 – 349350 – 351352 – 353354 – 355356 – 357358 – 359360 – 361362 – 363364 – 365366 – 367368 – 369370 – 371372 – 373374 – 375376 – 377378 – 379380 – 381382 – 383384 – 385386 – 387388 – 389390 – 391392 – 393394 – 395396 – 397398 – 399400 – 401402 – 403404 – 405406 – 407408 – 409410 – 411412 – 413414 – 415416 – 417418 – 419420 – 421422 – 423424 – 425426 – 427428 – 429430 – 431432 – 433434 – 435436 – 437438 – 439440 – 441442 – 443444 – 445446 – 447448 – 449450 – 451452 – 453454 – 455456 – 457458 – 459460 – 461462 – 463464 – 465466 – 467468 – 469470 – 471472 – 473474 – 475476 – 477478 – 479480 – 481482 – 483484 – 485486 – 487488 – 489490 – 491492 – 493494 – 495496 – 497498 – 499500 – 501502 – 503504 – 505506 – 507508 – 509510 – 511512 – 513514 – 515516 – 517518 – 519520 – 521522 – 523524 – 525526 – 527528 – 529530 – 531532 – 533534 – 535536 – 537538 – 539540 – 541542 – 543544 – 545546 – 547548 – 549550 – 551552 – 553554 – 555556 – 557558 – 559560 – 561562 – 563564 – 565566 – 567568 – 569570 – 571572 – 573574 – 575576 – 577578 – 579580 – 581582 – 583584 – 585586 – 587588 – 589590 – 591592 – 593594 – 595596 – 597598 – 599600 – 601602 – 603604 – 605606 – 607608 – 609610 – 611612 – 613614 – 615616 – 617618 – 619620 – 621622 – 623624 – 625626 – 627628 – 629630 – 631632 – 633634 – 635636 – 637638 – 639640
elib.biblioatom.ru РЕАКТОР Ф-1 БЫЛ И ОСТАЕТСЯ ПЕРВЫМ"Дедушка" отечественных ядерных реакторов, знаменитый первый физический реактор Ф-1, получивший статус памятника науки и техники, исправно работает со дня первого пуска уже больше 60 лет. Частицы его "атомного огня" были и в активной зоне первой в мире АЭС в Обнинске (1954), и в "ядерном сердце" первой отечественной подводной лодки (1958) и первого атомного ледокола (1959). Между тем история создания Ф-1 полна драматических событий и связана с именами выдающихся ученых, разрабатывавших первую в СССР атомную бомбу. О событиях того времени рассказывает ветеран отечественного реакторостроения Иван Иванович Ларин.Игорь Васильевич Курчатов (1903-1960). На этом пустыре в считанные годы построили комплекс зданий Лаборатории № 2 АН СССР (ныне - Российский научный центр "Курчатовский институт"). Здание, в котором размещался котел Ф-1, сразу после постройки. Современный облик здания. Из графитовых брикетов складывали купол, внутрь которого помещали источник нейтронов, и датчиками фиксировали поток, дошедший до поверхности. На территории Лаборатории № 2 построили особняк, в котором жил руководитель Атомного проекта И. В. Курчатов. Котел Ф-1 за 60 лет не изменился, а системы управления и контроля периодически совершенствовались. Так выглядел пульт управления реактором в 80-е годы ХХ века. Во время пуска первого в мире ядерного уран-графитового котла, построенного в Чикаго в декабре 1942 года, фотографировать было запрещено. Память об этом событии оставил художник. ‹ › Создание Ф-1 стало одним из главных достижений Атомного проекта СССР (см. "Наука и жизнь" №№ 3, 7, 2000 г.; № 5, 2002 г.; №№ 1, 2, 2003 г.). Руководить им по рекомендации академика А. Ф. Иоффе поручили сотруднику Ленинградского физико-технического института сорокалетнему доктору физико-математических наук И. В. Курчатову. Он стал начальником Лаборатории № 2, созданной в апреле 1943 года распоряжением президиума АН СССР для проведения работ по атомной бомбе. Курчатов не был тогда даже членом-корреспондентом АН СССР, но его тут же избрали действительным членом академии. Лаборатории № 2 выделили большой участок земли площадью 120 га в районе Покровского-Стрешнева - в то время это была окраина Москвы. В качестве ядерной взрывчатки можно было использовать изотоп урана-235 или практически отсутствующий в природе элемент плутоний. Этот элемент был найден в продуктах облучения нейтронами урана-238. Уран-235 выделяли из природной смеси изотопов с помощью сепарации, а плутоний получали в специальных устройствах, которые тогда называли атомными котлами (термин "ядерный реактор" стали применять с 1955 года). В котле протекает цепная реакция деления урана-235 с высвобождением большого количества теплоты, которую сейчас используют на атомных электростанциях. Плутоний же на АЭС становится, в сущности, побочным продуктом. Курчатов понимал, что быстрее и дешевле сделать атомную бомбу с плутониевой начинкой. Значит, необходим котел, в котором нарабатывался бы оружейный плутоний. Не обошлось и без столкновений идей и характеров, ведь проект возглавляли молодые, амбициозные ученые, не желавшие поступаться своими научными предпочтениями. Так, известный физик-ядерщик академик А. И. Алиханов, поначалу работавший в Лаборатории № 2, предлагал использовать в качестве замедлителя нейтронов тяжелую воду, которая практически не поглощала их. И. В. Курчатов собирался воспользоваться американским опытом и построить котел с замедлителем из графита, аргументируя свою позицию, в частности тем, что уран-графитовый котел обойдется дешевле и времени на его создание понадобится меньше. В научной полемике никто не хотел уступать, и Курчатов вынужден был воспользоваться своим более высоким служебным положением. По воспоминаниям главы Министерства среднего машиностроения, курировавшего атомную отрасль, Е. П. Славского, на одном из совещаний Курчатов заявил: либо Лаборатория № 2 разрабатывает уран-графитовый котел, либо он отказывается от руководства проектом. Высшие руководители государства приняли точку зрения Курчатова. К слову, атомный котел на тяжелой воде построили в 1949 году в Теплотехнической лаборатории (ныне - Институт теоретической и экспериментальной физики им. А. И. Алиханова), куда перешел А. И. Алиханов. Атомный котел этого типа также сыграл важную роль в создании ядерного оружия: в нем нарабатывали тритий для водородной бомбы. Опыта сооружения устройств, подобных атомному котлу, у советских ученых и инженеров не было. Все делалось в первый раз. Для котла необходимы были уран, графит, новые конструкционные материалы. Ко всем компонентам предъявлялись неслыханные для того времени требования по химической чистоте, так как малейшие примеси поглощали нейтроны и цепная реакция срывалась. Теорию и методики расчета надо было разрабатывать на ходу, поэтому сразу браться за строительство котла для выработки плутония в количествах, достаточных для создания бомбы, было бы несерьезно. Решили вначале построить небольшой котел - прототип будущих промышленных реакторов. Работа пошла по всем направлениям одновременно. К оперативному решению возникавших задач были привлечены многие академические и ведомственные научно-исследовательские и проектные институты (среди них московские Институт физических проблем, Физический институт, Институт физической химии, Институт редких металлов, НИИ графита), а также несколько заводов, в частности завод № 12 в Электростали, где были подходящие плавильные печи. Академпроекту, который возглавлял известный архитектор А. В. Щусев, было поручено спроектировать здание для атомного котла. Физики ожидали, что от котла будет сильное излучение, поэтому бoльшую часть здания решили расположить ниже уровня земли. К возведению сооружения приступили в начале 1946 года, для чего привлекли строительные части МВД. Тем временем также участвовавшие в Атомном проекте Ю. Б. Харитон, Я. Б. Зельдович, И. Я. Померанчук, И. И. Гуревич разрабатывали теорию котла и методики его расчета, а З. В. Ершова и Н. П. Сажин - технологию получения урана. В декабре 1943 года был произведен первый килограмм металлического урана в слитке. Производством сверхчистого графита занимались В. В. Гончаров и Н. Ф. Правдюк совместно со специалистами Московского электродного завода - те имели большой опыт работы с графитом, из которого изготовляли электроды дуговых источников света. Урана, которого требовались сотни тонн, в стране практически не было, и его собирали буквально по граммам. Из оккупированной Германии вывезли найденные там остатки урана и его руды (основная масса досталась американцам). Срочно по всей стране были организованы геологические экспедиции для поиска месторождений урана. Рудники появились в Узбекистане, Таджикистане, Киргизии, на Украине. Руду из горных районов Средней Азии к железной дороге зачастую доставляли на ишаках. Из металлического урана на заводе в Электростали начали производить блочки - цилиндры диаметром 32 мм и длиной 100 мм. В разработке технологии принимали участие немецкие специалисты. Впоследствии одному из них, Н. Рилю, присвоили звание Героя Социалистического Труда. Здание для атомного котла, по соображениям секретности, называли в документах и в обиходе "монтажными мастерскими". Вообще, все документы, связанные с Атомным проектом, шли под грифами "совершенно секретно", "особая папка". Применялась и особая система шифровки: так, котел называли "электролизером", вместо слова "уран" писали "кремний" и т. д. Люди при поступлении в Лабораторию № 2 проходили многомесячные проверки и подписывали обязательства о строгом сохранении тайны. Строительство одноэтажного здания "монтажных мастерских" с котлованом для котла глубиной 7 м и с подземным входом закончили в июле 1946 года. Так как теория процессов, протекающих в котле, не имела экспериментальных подтверждений, И. В. Курчатов решил продвигаться к расчетному диаметру котла, составлявшему около 6 м, шажками, начав с небольшой модели. Первая уран-графитовая сферическая сборка имела диаметр 1,8 м, а предпоследняя, четвертая - 5,6 м. Все работы вручную выполнял коллектив так называемого сектора № 1 численностью около 30 человек, среди которых около четверти составляли женщины. Сотрудникам пришлось пять раз собирать и разбирать сферу. Графитовые призмы и урановые блочки таскали буквально "на пузе". А ведь это несколько сотен тонн! Иногда в такелажных работах принимал участие и сам Игорь Васильевич. Специалисты Лаборатории № 2 И. С. Панасюк, Б. Г. Дубовский, И. Ф. Жежерун, К. Н. Шлягин, Н. В. Макаров, Е. Н. Бабулевич и другие конструировали и изготовляли приборы для систем управления, контроля и дозиметрии. В ноябре 1946 года началась сборка самого котла. Для этого послойно укладывали графитовые брикеты размером 100х100х600 мм с тремя цилиндрическими отверстиями, в которые вставляли урановые блочки. Активную зону котла, который в документах назывался Ф-1 (первый физический), оборудовали поглощающими кадмиевыми стержнями для управления цепной реакцией, а также датчиками и приборами контроля нейтронного потока. После укладки очередного слоя поглощающие стержни извлекали и измеряли нейтронный поток, который нарастал по мере увеличения высоты конструкции. К вечеру 25 декабря 1946 года был уложен последний 62-й слой активной зоны. Перед тем как поднять поглощающие стержни, еще раз проверили все системы безопасности. Но на всякий случай возле троса, на котором был подвешен кадмиевый стержень аварийной защиты, Игорь Васильевич велел положить самый обыкновенный топор: если возникнет аварийная ситуация, а приборы защиты не сработают, трос нужно было перерубить, тогда стержень упадет в активную зону и прервет цепную реакцию. У пульта управления остались только ответственные за работу основных систем котла и уполномоченный Совета министров Н. И. Павлов. Игорь Васильевич сам сел за пульт и начал извлекать из активной зоны кадмиевые стержни. Счетчик радиации - "щелкун" - зафиксировал нейтронный поток, который рос в геометрической прогрессии. Когда, по показаниям гальванометра, выделяемая в котле тепловая мощность достигла нескольких десятков ватт, Курчатов с помощью регулирующих стержней стабилизи ровал процесс и вскоре, используя стержень аварийной защиты, заглушил реакцию. Всего в этот день котел проработал около четырех часов. Об успешном пуске котла Игорь Васильевич сразу же сообщил главному куратору Атомного проекта Л. П. Берия. Тот, не очень доверяя ученым и желая перед докладом Сталину убедиться во всем своими глазами, попросил Курчатова на следующий день еще раз запустить ядерную реакцию в его присутствии. Пуск котла, естественно, повторили. В активной зоне котла находилось 400 т графита и 50 т урана. Практически с первого же дня котел стали эксплуатировать в круглосуточном режиме при мощности от 100 Вт до 1000 кВт. Специальной системы теплоотвода не было, и при работе на больших мощностях тепло аккумулировалось в большой массе графита. Затем графитовую кладку охлаждали струей воздуха от вентилятора. В официальном отчете руководству страны Курчатов писал: "В результате большой и напряженной работы, проведенной коллективом в течение июля 1943 - декабря 1946 года, удалось 25 декабря 1946 года в 18 часов впервые наблюдать цепную саморазвивающуюся реакцию в осуществленном надкритическом уран-графитовом котле с практически полным и, по-видимому, самым рациональным использованием всех изготовленных к этому времени урановых и графитовых блоков". Таким образом, от момента организации Лаборатории № 2 АН СССР до пуска первого котла Ф-1 прошло менее четырех лет. За этот сравнительно небольшой срок ученым удалось создать основы теории ядерных процессов в атомном котле, наладить производство урановых тепловыделяющих элементов и сверхчистого графита, сконструировать и изготовить приборы контроля и управления цепной реакцией и, наконец, построить сам котел. В котле Ф-1 были получены значительные, так называемые весовые количества плутония (до этого физики располагали лишь совсем малым, индикаторным, количеством этого элемента, достаточным лишь для идентификации; его получали в лаборатории с использованием источника нейтронов). Блочки, в которых часть урана-238 превратилась в плутоний, доставили в НИИ-9, руководимый А. А. Бочваром. Сотрудники института выделили новый элемент и приступили к исследованиям его ядерных и физико-химических свойств, без чего невозможно было сконструировать атомную бомбу. Чтобы наработать необходимое химикам количество плутония, котел нужно было хотя бы периодически выводить на мощность в несколько сотен киловатт. Но поскольку биологической защиты у котла практически не было, около здания отмечался очень высокий радиационный фон. Во время работы котла в форсированном режиме им управляли из помещения, расположенного на расстоянии около 500 м, а на крыше "монтажных мастерских" загорался большой красный фонарь. Этот сигнал предупреждал сотрудников Лаборатории об опасности, о том, что к зданию подходить нельзя. Опыт эксплуатации Ф-1 позволил приступить к строительству на Урале (ныне - город Озерск) первого промышленного котла И-1 мощностью 100 тысяч киловатт. Он заработал в июне 1948 года. К лету 1949 года из облученного в нем урана было выделено примерно 4 кг плутония, из которого под руководством Ю. Б. Харитона в Арзамасе-16 (ныне - город Саров) были изготовлены первый ядерный заряд и первая ядерная бомба Ее успешные испытания прошли в августе 1949 года на полигоне под Семипалатинском. Даже когда практическая надобность в реакторе Ф-1 отпала, его решили не разбирать, как это сделали американцы с первым реактором Ферми. И, как оказалось, не напрасно. Ветеран продолжает работать на старом месте, и благодаря высокой стабильности нейтронного потока его используют в качестве эталона для калибровки аппаратуры, предназначенной для реакторов новых АЭС. www.nkj.ru Высокотемпературные печи сопротивления | Metallurgy.zp.uaВысокие температуры в печах сопротивления достигаются использованием нагревателей из карборунда или дисилицида молибдена. В твердосплавной промышленности нашли широкое применение печи с молибденовыми и графитовыми нагревателями, работающие в атмосфере водорода. На рис. 143 показана муфельная двухзонная печь для спекания твердых сплавов. При спекании изделия должны медленно нагреваться, поэтому первая зона имеет температуру до 1000° С. Муфель для этой зоны изготавливается из стали, а в качестве нагревателя используется нихром. Во второй зоне завершается нагрев и происходит спекание загруженных в лодочки изделий при температуре 1400—1550° С. Муфель в высокотемпературной зоне делается из переплавленного алунда с небольшой добавкой огнеупорной глины в качестве связующего материала. Нагреватель выполняется из молибденовой ленты толщиной 0,8—1,0 мм или из проволоки диаметром 1,0—2,0 мм, которые наматываются на муфель и снаружи обмазываются огнеупорной глиной с алундом. Оба муфеля с нагревателями 4 устанавливаются в кожухе печи 2. Тепловая изоляция печи выполняется из ультралегковесного кирпича 5 и засыпки из прокаленного технического глинозема 3, обладающей хорошими теплоизоляционными свойствами при высокой температуре и при наличии водорода в кожухе печи. Водород, обладая большой теплоемкостью и большим коэффициентом диффузии, при наличии крупных пор в тепловой изоляции обычно сильно увеличивает ее теплопроводность. Только мелкие поры глинозема и закрытые поры ультралегковеса позволяют сохранить их теплоизолирующие свойства в присутствии водорода. К кожуху печи примыкают загрузочный 6 и разгрузочный 1 патрубки. Разгрузочный патрубок охлаждается водой и позволяет снизить температуру выгружаемых из печи изделий. Спекаемые изделия загружаются в контейнеры (лодочки) из графита, которые толкателем 7 продвигаются через печь. Водород, необходимый для процесса и для защиты молибдена от окисления, подается навстречу двигающимся изделиям. Это позволяет ему нагреваться от горячих изделий до входа в горячую зону, а затем отдавать свое тепло двигающимся навстречу холодным изделиям. Этим осуществляется частичная рекуперация тепла. Выпуск водорода производится со стороны загрузки. На выходе из патрубка его поджигают, чтобы по факелу контролировать поступление водорода в печь, и, что самое главное, при его сгорании исключается возможность образования взрывоопасной гремучей смеси в помещении. Нагреватели включаются в сеть через понижающие трансформаторы с напряжением на низкой стороне 35—70 В. Питание пониженным напряжением, хотя и увеличивает стоимость установки, но зато позволяет избегать межвитковых замыканий нагревателя и пробоя на корпус. Электропроводность керамического муфеля при высокой температуре значительно возрастает. Питание каждого муфеля производится самостоятельно, что позволяет создавать нужный температурный профиль печи. Температура по зонам поддерживается автоматически с помощью термопар 8. Тепловой к. п. д. печи достигает 45%. Срок службы нагревателей колеблется от 3—4 месяцев до года и более. Срок службы зависит от качества керамики, сборки и условий эксплуатации. Подобные конструкции печей применяются для водородного восстановления окислов молибдена, вольфрама и других металлов. На рис. 144 показана трубчатая печь с графитовым нагревателем, позволяющая получать порошки карбидов вольфрама и титана при температуре до 2300° С. Они применяются и при производстве литых карбидов металлов при температуре до 3000° С. Печь состоит из наружного металлического кожуха толщиной 3—5 мм, чаще всего круглого, диаметром 500—700 мм с торцовыми крышками толщиной 10—20 мм. По оси горизонтально расположенного цилиндрического кожуха проходит графитовая нагревательная труба, внутренняя полость которой является рабочим пространством печи. Через нее проходят графитовые цилиндрические лодочки, открытые сверху, в которых находится шихта — смесь окисла с углеродом. К трубе с помощью специальных контактных устройств подводится электрический ток низкого напряжения (10—20 В). Часто печи работают с защитной атмосферой (водород), что позволяет увеличить срок службы нагревателя. Защитный газ подается со стороны выгрузки изделий и двигается по трубе противотоком с нагреваемыми изделиями. При выходе из трубы у места загрузки водород поджигается. Как и в молибденовых печах, здесь происходит некоторая рекуперация тепла. К графитовой трубе примыкают загрузочный и разгрузочный патрубки, закрываемые с торцов крышками. Разгрузочный патрубок имеет водяное охлаждение и двойной затвор(шлюз), который делается для того, чтобы при выгрузке лодочки воздух не попадал в печь и не ускорял сгорание графитовой трубы. При конструировании кожуха печи следует учитывать, что он представляет собой замкнутый виток вокруг проводника с током (нагревательной трубы). Большой ток, проходящий по трубе, создает магнитный поток вокруг трубы и наводит вихревые токи в кожухе. Эти потери могут составлять 10—20% от общего расхода электроэнергии и сильно разогревать кожух печи. Уменьшить этот вид потерь можно, изготавливая кожух из немагнитной стали. При эксплуатации печи происходит частичное ее выгорание. Дополнить сажу можно во время ремонта через металлические, закрываемые лючки на кожухе печи. Недостатком сажи является загрязнение цеха при ремонте печей. Слои изоляции, примыкающие к кожуху, могут выполняться из легковесного огнеупора, что сокращает объем используемой сажи. В некоторых случаях вокруг нагревателя устанавливается экранная труба из графита. Это облегчает смену нагревателя при ремонте и позволяет не выгружать сажу. Малый срок службы экранной трубы значительно удорожает эксплуатацию печи. Нагревательная труба с внутренним диаметром 75—130 мм и длиной 1—1,5 м вытачивается из графитированных электродов марки ЭГ-0 и ЭГ-1. Применение графита позволило значительно увеличить срок службы труб по сравнению с угольными благодаря большой механической прочности графита и меньшей окисляемости на воздухе. Однако меньшее электрическое сопротивление графитовых нагревателей по сравнению с угольными приводит к необходимости работать с меньшим напряжением, но с большим током. Это вызывает увеличение электрических потерь в цепи питания, контактных устройствах и снижает электрический к. п.д. установки. Угольные трубы продолжают применять лишь в печах малого размера. В графитотрубчатых печах трудно управлять распределением температуры по длине печи. Местное изменение толщины стенок трубы оказывает малое влияние на распределение температуры. Срок службы графитовых труб зависит от температуры в печи, наличия защитной атмосферы, проводимого процесса и колеблется от нескольких дней до 2—3 мес. На рис. 145 показан один из вариантов устройства для подвода тока к нагревателю. На графитовую трубу плотно надевается графитовый конус 2, а на него — контактная головка 4, прижимаемая к конусу и трубе болтами 5. Электрический ток к контактной головке подводится шиной 3. Загрузочный патрубок и холодильник крепятся болтами 1, имеющими электроизоляционные прокладки. Контактная головка в свою очередь должна быть изолирована от кожуха печи. При монтаже печи следует обращать особое внимание на хорошую подгонку соприкасающихся частей, в противном случае получается большое переходное сопротивление и в контакте будет теряться значительная часть мощности печи. Контактные головки разогреваются как за счет мощноста, теряемой в контакте, так и вследствие теплопроводности графитовой трубы и корпуса. Обычно в двух контактных головках теряется от 15 до 25% мощности печи. Контактные головки чаще всего изготавливают из меди или бронзы с водяным охлаждением. Питание печи электрическим током осуществляется от понижающего трансформатора с напряжением 10—20 В на низкой стороне и 220—380 В на высокой. Трансформатор целесообразно располагать возможно ближек печи (под печью). Температуру регулируют изменением напряжения, подводимого к трансформатору, для чего могут быть использованы автотрансформаторы с отводами или регуляторы напряжения с плавным регулированием напряжения под нагрузкой. Температуру в печи можно регулировать вручную и автоматически. Для контроля температуры печи используют оптический пирометр, которым измеряют температуру через специальное окно со стеклом в крышке разгрузочного патрубка печи. Для удобства замера иногда внутри трубы сверху укрепляют графитовую пластинку (маяк), на которую наводят пирометр. Автоматическое регулирование осуществляют, поддерживая постоянной либо мощность печи, либо температуру. Встречаются определенные трудности в выборе датчика температуры в связи с высокой температурой в печи и атмосферой, содержащей окись углерода и углеводороды. При расчете размеров муфельных и графитотрубчатых печей исходят из общей производительности, размеров лодочки, массы изделий и времени пребывания изделий в печи. metallurgy.zp.ua Нагреватель графитовый - Справочник химика 21Нагреватель 2 представляет собой графитовую пластинку толщиной 10 М.М., пропиленную таким образом, что ток делает 12 ходов, проходя в общей сложности путь в 1,2 м (рис. 31). [c.85]Графитовый нагреватель быстро сгорал, так как однократная продувка кожуха аргоном, проводившаяся в начале опыта, не предотвратила просачивания в дальнейшем воздуха в этот кожух. [c.89] Графитовые нагреватели применяются для высокотемпературных вакуумных печей или печей с нейтральными атмосферами. Максимальная температура графитовых нагревателей 3000° С, но при работе в вакууме она" ниже и зависит от степени разрежения. При высокой степени разрежения наблюдается значительное испарение графита. [c.22] Т4б. Угольные и графитовые нагреватели [c.392]В аппарате для вытягивания монокристаллов (по Чохральскому), широко применяемом в редкометаллической промышленности (см. рис. 2), графитовый разрезной нагреватель 2, являющийся телом сопротивления и по форме хорошо соответствующий чаше 1, содержащей расплав, энергично передает тепло стенкам чаши 1. От этих стенок тепло к расплаву поступает, как предполагалось, только в результате конвекции. [c.123] Нагреватель (чаще всего графитовая трубка) заполняется реакционной шихтой и вкладывается в тетраэдрический контейнер так, чтобы концы нагревателя выходили из противоположных ребер тетраэдра. При сближении пуансонов они сжимают тетраэдрический контейнер. Часть рабочего вещества вытекает в зазоры между пуансонами, образуя уплотняющие прокладки. Электрический ток для создания нужной температуры подводится к [c.46] Высокотемпературные микроскопы позволяют проводить исследования в проходящем и отраженном свете при температурах от 30 до 3000°С. Нагревательная часть микроскопа состоит из печей-камер с нихромовой (до 1000°С) и платинородиевой (до 1600°С) нагревательными спиралями, более высокие температуры достигаются в вакуумных печах с графитовыми, вольфрамовыми и молибденовыми нагревателями. В микроскопах используются длиннофокусные объективы или осуществляется специальная тепловая защита (промежуточная линза) короткофокусных объективов. Исследования можно проводить в любой газовой атмосфере. [c.128] Экранирующие свойства среды аргона вызвали интерес к проведению работ по выращиванию монокристаллов в условиях полного экранирования слитка. В качестве экрана был использован цилиндрический графитовый нагреватель сопротивления. Конструкция его и схема установки представлены на рис. 80. Нагреватель представлял собой полый графитовый цилиндр длиной 200 мм с внутренним диаметром [c.224] Для электропечей с рабочей температурой выше 1200—1250° С применяют неметаллические нагреватели карборундовые, дисилицид-молибденовые, графитовые или нагреватели из тугоплавких металлов — молибдена, тантала, вольфрама. [c.21] Такое устройство позволяло быстро и многократно замерять температуру в шести точках основной зоны печи. Нижней точкой замера температуры служил диск//, па который устанавливался нагреватель. Температура этого диска была 2000° С. Температурная характеристика представлена на рис. 3. Для сравнения на рис. 4 дана температурная характеристика по высоте тигля — экрана (графитового) промышленной высокочастотной индукционной печи. Из представленных результатов видно, что распределение температуры по высоте реакторной зоны в печи ПКН более равномерно, чем в индукционной. Таким образом, при нагревании изделие будет иметь более равномерную температуру по всему объему. [c.70] Трубчатые печи сопротивления изготавливают чаще всего из плотных сортов графита. Для исключения диффузии паров через стенки и увеличения долговечности графитовые трубки покрывают слоем газонепроницаемого пироуглерода. Макс. т-ра нагрева достигает 3000 °С. Менее распространены тонкостенные трубчатые печи из тугоплавких металлов (W, Та, Мо), кварца с нихромовым нагревателем. Для защиты графитовых н металлич. печей от обгорания на воздухе их помещают в полугерметичные или герметичные камеры, через к-рые продувают инертный газ (Аг, N2). [c.216] Графитовый нагреватель несколько раз замыкало из-за попадания внутрь металлического кожуха расплавленной соли. От этой неполадки избавились а) применив никелевую прокладку между кожухом и его крышкой б) более внимательно следя за уровнем расплава в тигле. [c.89] Световые лучи достаточной интенсивности, будучи сфсркусированными с помощью системы зеркал или линз, позволяют получить в фокусе весьма высокие температуры. Такого рода оптические печи применяются данно. В качестве источника излучения использовались солнце, электрическая дуга, вольфрамовые нити лампы накаливания, угольные и графитовые нагреватели, газоразрядные лампы высокого давления и плазменные излучатели. В фокусе оптических печей можно получать температуры до 4000 К, поэтому они довольно широко использовались в лабораторных исследованиях. В промышлен-носги из-за сложности и малого КПД они не получили распространения. Положение изменилось с появлением лазеров (оптических квантовых генераторов). [c.380] Высокотемпературное восстановление проводилось в вертикальной печи сопротивления с графитовым нагревателем в токе [c.69] В графитовой лодочке или тигле нагревают в высоком вакууме или в атмосфере водорода тесную смесь порошка ниобия или тантала (или соответствующего гидрида) с безвольным углеродом. Если в качестве нагревателя используют угольную трубку и нагревание ведут в токе водорода, то целесообразно готовить смеси с уменьшенным на 15—20% количеством углерода, поскольку остальная его часть из трубки и из лодочки во время нагревания переносится к образцу в виде углеводородов. Температура J взаимодействия варьирует от 1400 до 2100 °С. [c.1579] Как было показано в гл. 16, растворение и рост алмаза в растворе-расплаве металлов в изучавшихся условиях лимитируются процессом переноса углерода, который может осуществляться путем термо- или концентрационной диффузии. С целью изменения механизма, лимитирующего скорость роста кристаллов алмаза, в качестве источника углерода использовались графит, содержащий цирконий (массовая доля 25 %), а также прессованная смесь порошков синтетического алмаза и никеля (в соотношении 3 2) с размером частиц (1—4)-10 м. В последнем случае графитовый нагреватель камеры с горизонтально расположенным реакционным объемом изолировался танталовой трубкой с толщиной стенки 3-10 м. Предполагалось, что указанные композиционные углесодержащие материалы за счет меньшей площади контакта с углеродом, присутствия тугоплавкого металла-наполнителя и т. д. обеспечат снижение интенсив-388 [c.388] Для исследования окисления металлов в неизотермических условиях разработан метод, описанный в работе [74]. Для оценки скорости роста окисной пленки на металлических частицах в условиях динамического нагрева применено микрофотографирование частиц. Установка показана на рис. IV. 1. Металлические частицы размером 0,1—0,5 мм помещают на графитовую пластинку, нагреваемую со скоростью от 20 до 90°С/с. Температура пластинки-нагревателя фиксируется термопарой, а перепад температур между пластинкой и частицей определяется заранее при наблюдении за плавлением частиц с известными температурами плавления. [c.251] Для очистки веществ, хорошо проводящих электричество, удобно использовать индукционный нагрев. Нагреватели в этом случае выполняют в виде одного илп нескольких витков металлической спирали, через которую пропускают ток высокой частоты (рис. 8.6, г). Нагрев происходит под действием индукционных токов, возникающих в очищаемом веществе. При таком нагреве обеспечивается хорошее перемешивание расплавленной зоны. При очистке веществ, плохо проводящих электричество, между индуктором и контейнером располагают электропроводящее кольцо, чаще всего графитовое (рис. 8,6,5). В этом случае индукционные токи возникают не в очищаемом веществе, а в промежуточном кольце. [c.276] ПроЦесь газофазного осаждения ПУ осуществляется в установке (рис. 1.29), состоящей из водоохлаждаемого реактора, станции управления, систем подачи природного газа, создания вакуума, охлаждения и силового оборудования. Заготовка - углеродный каркас (4) устанавливается на графитовые нахреватели (3), зажатые между тоководами (2). После вакуумирования камеры в реактор подают природный газ. Нагрев осуществляют прямым пропусканием тока через нагреватель (3), контроль температуры - подвижными Хромель-алюмелевыми термопарами (5), размещенными в кварцевых чехлах. В начале процесса термопара устанавливается спаем у поверхности нагревателя. При принятой схеме уплотнения ПУ зона пиролиза перемещается от центра заготовки к периферии. [c.88] Эксперименты проводились на лабораторном газостате с рабочим давлением до 3000 атм. Источником углерода служил графитовый нагреватель спещ1альной конструкции, который нагревался до температуры 2000-2200 °С. Осаждение углеродных наноструктур происходило в зонах с температурой 1200-1500 °С и 600-1100 °С. Рабочей средой в экспериментах служил аргон или смесь аргон-азот. [c.57] Лодочки — прямоугольные и круглые, как открытые, так и с крышкой, применяют для спекания твердых сплавов, плавки редких и полупроводниковых металлов в электрических печах в защитной атмосфере. Для их изготовления используют графит марок ГМЗ, МГ, МГ-1, ППГ. Для получения материалов для полупроводниковой и электронной техники наряду с графитами ГМЗ, МГ, МГ-1, ППГ используют более плотные марки графита ЗОПГ, МПГ-6, МПГ-8, ГТМ. После дополнительной очистки в среде активных газов при графитации из этих г рафитов чистотой классов ОСЧ-7-3 и ОСЧ-7-4 изготавливают различные конструкционные элементы технологического оборудования. Лодочки и тигли используют для восстановления диоксида германия, синтеза интерметалличе-ских соединений, зонной очистки и вытягивания монокристаллов [38]. Срок службы лодочек из графита марки ГМЗ-ОСЧ при восстановлении достигает 20000 ч, в течение которых она выдерживает до 500 операций, а при зонной плавке - 5000 ч. Графитовые нагреватели, пьедесталы, экраны и другие детали работают в установках для получения монокристаллов кремния, эпитаксиальных структур, карбида кремния и т.п. [38]. [c.253] Без загрузки печь позволяет достигать температуры 2300 С за 2,5—3 часа. Прибором ОППИР-017 со шкалой до 3200° С замерялись дно графитового стакана 5, продуваемого азотом и вставленного в печь через центральное отверстие крышки. Дно располагалось на высоте 350 мм от низа нагревателя. Характерные данные работы установки с печью ПКН приведены в табл. 1. [c.69] В Национальной лаборатории возобновимых источников энергии в штате Колорадо научились синтезировать фуллерены, используя энергию солнца. В таких установках графит испаряют с помощью параболических зеркал, концентрирующих энергию на графитовых стержнях. Важно, что выход фуллеренов в солнечных нагревателях выше, чем при обычном методе испарения фафита в элекфической дуге. Это объясняют тем, что сильное ультрафиолетовое излучение дуги разрушает многие из возникших фуллеренов прежде, чем они успевают покинуть место своего рождения, а в солнечных установках этого не происходит. Солнечную энергию можно использовать и для конфолируемого предотвращения других углеродных кластеров, при фанспортировании углеродных паров в затемненную зону. [c.117] Опытные плавки проводили в печи ТВВ-2 с графитовым нагревателем в атмосфере аргона. Навеску металла с заданным содержанием углерода (100—150"г) расплавляли в алундовом тигле диаметром 40 мм. После расплавления металла и установления заданной температуры (1500° С) на молибденовой проволоке d = 0,5 мм), защищенной алундовой соломкой, к одному из плеч коромысла весов АДВ-200 подвешивали пластинку (20 X 15 X 1 мм) и определяли ее вес перед погружением в расплав. Тигель с металлом с помощью подъемного устройства медленно поднимали до соприкосновения с пластинкой момент касания фиксировали по резкому отклонению стрелки весов. После этого подъем прекращали и приступали к уравновешиванию пластинки. По разности весов до и после касания пластинкой поверхности металла определяли силу смачивания (АР), которая составляла величину от 0,1 до 3 г. [c.132] I — чаша для расплава германия 2 —разрезной графитовый нагреватель а — водоохлаждаемые токоподаоды к нагревателю 4 — штуцер тгрисоеди-иения к линии, идущей к вакуум-насосу 5 —вал для установки и вращения чаши 6 — прафитовые экраны 7 —затравка 3 — монокристалл 9 — гляделка /О — водоохлаждаемый кожух // — вал для вращения и поступательного движения затравки [c.4] Расплавленный германий находится в чаше, расположенной концентрически в графитовом разрезном элек-Т1ро нагревателе ( рюмке ), ток к которому подходит снизу через водоохлаждаемые токовводы. Снизу и вокруг ла-превателя (расположены графитовые многослойные экраны, уменьшающие тепловые потери, а все устройство заключено зв металлический водоохлаждаемый кожух, связанный с вакуум-насосом. [c.5] В термич. способах получения М. сырьем служит магнезит или доломит, из к-рых прокаливанием получают MgO. В ретортных или вращающихся печах с графитовыми или угольными нагревателями оксид восстанавливают до металла кремнием (силикотермич. способ) или СаС2 (карбидо-термич. способ) при 1280-1300 °С либо углеродом (карбо-термич. способ) при т-ре выше 2100°С. В карботермич. способе (MgO -Н С Mg + СО) образующуюся смесь СО и паров М. быстро охлаждают прн выходе из печи инертным газом для предотвращения обратной р-цни СО с М. [c.622] Определенным видоизменением метода Бриджмена является метод направленного теплоотвода, предложенный в [104]. Сущность этого метода заключается в том, что после расплавления вещества в тигле локально создается переменное температурное поле, градиенты которого постоянно растут (рис. 76). В результате образуется затравочный монокристалл, который при плавном снижении температуры расплава, постепенно разрастаясь, заполняет весь объем. Кристаллизация осуществляется в молибденовом тигле, помещенном в печь с цилиндрическим графитовым нагревателем. В центральную часть дна тигля направляется охлажденный поток газа, благодаря которому в ограниченной области создаются необходимые условия для зарождения кристаллизации. Вследствие увеличения потока газа происходит постепенное закристаллизовывание всего объема расплава. [c.112] Исходные материалы и методы исследования. В качестве исходных материалов использовалась пятиокись ниобия, содержащая 99.8% Nb205, и ацетиленовая сажа. При получении окисно-карбидной смеси поступали следующим образом тесная смесь (Nb205+5G) набивалась в графитовый патрон и помещалась в вакуумную печь с графитовым нагревателем. Из системы откачивался воздух ( 2 10 мм рт. ст.) при одновременном прогреве шихты при 500 с целью удаления основной части адсорбированной влаги. После этого вакуумный насос отключали, печь быстро разогревали до 1500° и процесс восстановления проводили с накоплением продуктов реакции. Давление [c.230] chem21.info Способ изготовления электронагревателя из графита
Сущность: при изготовлении графитового нагревателя на поверхность подложки наносят слой связующего, а на него слой чешуйчатого кристаллического графита. Слой связующего выполняют толщиной не более величины чешуек графита. После нанесения слоя графита равномерным насыпанием не прилипание к связующему чешуйки стряхивают. Затем проводят термообработку. Способ обеспечивает увеличение удельного объемного электрического сопротивления, при этом упрощается способ и снижается его стоимость. 1 з. п. ф-лы, 1 табл. Изобретение относится к электротермии, а более конкретно к способу изготовления плоских графитовых электронагревателей, которые могут найти широкое применение при изготовлении электроконвекторов бытового назначения, подогревателей различных сред и др. Известен состав для изготовления тонкопленочных нагревателей путем смешивания полимерной жидкой фазы с графитом и формования покрытия окунанием или наливом [1] Указанный состав определяет способ, по которому можно изготавливать элементы с широким диапазоном свойств, однако он имеет существенные недостатки сложную технологию изготовления элементов заданных размеров и сложность аппаратурного оформления. Известен также состав для изготовления электронагревательных панелей путем смешения сухих компонентов на основе графита, связующего и добавок с последующим горячим прессованием [2] Недостатком данного способа является невозможность изготовления тонкопленочных нагревателей. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления тонкопленочного графитового электрона-гревателя из термически расширенного графита [3] Такой способ позволяет изготавливать электронагреватели, отличающиеся повышенной эластичностью, низкой трудоемкостью при изготовлении ленточных электронагревателей, но вместе с тем он имеет ряд существенных недостатков, среди которых основными являются невозможность изготовления из-за низкого значения удельного электрического объемного сопротивления работоспособных элементов заданных геометрических размеров, например размером 200х50 мм, высокая себестоимость изделий, так как применяется окисленный и термически вспученный графит, полученный по специальной технологии, включающей кислотную обработку чешуйчатого кристаллического графита с последующей отмывкой до рН 7. Стоимость этого графита на два порядка выше стоимости исходного графита. Технический результат, достигаемый изобретением, расширение удельного объемного электрического сопротивления в высокоомную область, упрощение способа изготовления нагревателя с предварительно заданными размерами, снижение стоимости его изготовления. Эти результаты достигаются тем, что на поверхность подложки наносят слой связующего толщиной не более величины чешуек графита, насыпным образом наносят токопроводящую массу, затем неприлипшие к связующему чешуйки графита удаляют отряхиванием. Заявленный способ предполагает послойное нанесение токопроводящей массы, что обеспечивает работу электронагревателя при напряжении 220В в заданном температурном режиме. Достижение технического результата гарантировано применением чешуйчатого кристаллического графита без его предварительной обработки химическими реагентами, укладкой чешуек графита в один слой на слой связующего, причем слой связующего выполняют толщиной не более величины чешуек графита, при этом чешуйки графита приклеиваются к плоскости, обращенной к подложке, обеспечением электрического контакта графитовых чешуек за счет примыкания друг к другу и в месте контакта двух или нескольких чешуек, где образуется переходное сопротивление, обеспечивающее достижение указанного результата. Стабилизация электрического сопротивления достигается фиксацией чешуек графита с помощью связующего термореактивной природы. В качестве связующего применяют преимущественно фенолоформальдегидное, кремнийорганическое или органосиликатное. Выбор типа связующего зависит от максимально возможной температуры нагрева. Для нанесения на поверхность подложки применяют 10-30%-ный раствор связующего. В качестве подложки применяют стеклопластик, асботекстолит, слюдопласт и другие термостойкие электроизоляционные материалы с рабочей температурой, превышающей рабочую температуру нагревателя на 50-70оС. Предлагаемый способ получения нагревателей реализуется следующим образом. На подложку наносят слой связующего по лакокрасочной технологии и в течение 3-5 с наносят на него насыпанием чешуйчатый кристаллический графит, после чего не прилипшие к связующему чешуйки графита удаляют стряхиванием, например переворачиванием подложки. После этого на поверхности подложки остается сплошное графитовое покрытие. При термической обработке термореактивное связующее переходит в твердое необратимое состояние, фиксируя чешуйки графита относительно друг друга. При этом удельное объемное электрическое сопротивление составляет 0,05-0,2 Ом см в зависимости от количества нанесенных слоев графита. Практическим путем установлено, что более трех слоев наносить нецелесообразно, так как это не приводит к существенному изменению электрического сопротивления, но трудоемкость возрастает. Поэтому оптимальным является формование еще одного дополнительного слоя токопроводящего элемента. Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет увеличить удельное сопротивление в 10-12 раз по сравнению с прототипом, что дает возможность изготавливать нагреватели с различным диапазоном геометрических размеров для работы при 220В, упростить способ изготовления нагревателя заданного размера путем применения графита без его дополнительной обработки, при этом улучшаются условия труда, отпадает необходимость химической обработки, термической обработки графита, нейтрализации сточных вод. П р и м е р 1. Готовят раствор бакелитового лака (ГОСТ 901-71) в растворителе N 746 (ГОСТ 18188-72) с сухим остатком 20 мас. на поверхность подложки из стеклотекстолита СФ-1-50Г (ГОСТ 10316-78) размером 500х50 мм наносят кистью раствор бакелитового лака и в течение 3 с равномерно насыпают слой чешуйчатого кристаллического графита ГЛ-1 (ГОСТ 5279-74). Не прилипшие к связующему чешуйки графита удаляют стряхиванием. Подложку с покрытием термообрабатывают при температуре 150оС в течение 1 мин, приклеивают токоподводы из вспученного графита и получают нагревательный элемент сопротивлением 350 Ом (удельное сопротивление 0,1 Ом см). Элемент подключают к источнику напряжением 220В и получают равновесную температуру поверхности нагревателя +140оС. Элемент применяют в конструкции электроконвектора. П р и м е р 2. То же, что по примеру 1, но перед термообработкой прессуют при давлении 0,008 кг/см2 и получают элемент сопротивлением 1240 Ом (удельное сопротивление 0,7 Ом см). При подключении на 220В элемент выходит из строя из-за его местного перегрева в результат выдавливания связующего в межчешуйчатый промежуток. П р и м е р 3. На элемент, изготовленный по примеру 1, наносят второй слой связующего и графита и получают нагревательный элемент общим сопротивлением 140 Ом (удельное сопротивление 0,03 Ом см). Элемент применяется для подогрева картерного масла транспортных средств. П р и м е р 4. Элемент по примеру 1 получен последовательным нанесением третьего слоя связующего и графита. Сопротивление элемента 120 Ом (удельное сопротивление 0,02 Ом см). Элемент пригоден для подогрева жидких сред при 220 В. В таблице приведены параметры, характеризующие способ изготовления нагревателей, в сравнении с ближайшим аналогом. Из таблицы следует, что графитовый нагреватель, изготовленный по предлагаемому способу, отличается от ближайшего аналога большим удельным сопротивлением (примерно на порядок), позволяющим изготавливать изделия для работы при 220В, при этом используется графит без его предварительной химико-термической обработки. Формование второго слоя токопроводящего элемента приводит к уменьшению сопротивления, а формование третьего слоя не оказывает существенного влияния на электрические характеристики. Таким образом, предлагаемый способ изготовления нагревателей имеет следующие преимущества перед известным. Применяется более дешевое и доступное сырье чешуйчатый графит. Он прост по технологии и аппаратурному оформлению. Для формования элементов требуется условие в 100 раз ниже, а удельное электрическое сопротивление в 10-12 раз выше, что позволяет изготавливать малогабаритные нагреватели на напряжение питания 200В. Предлагаемый способ изготовления электронагревателя из графита опробован при изготовлении нагревательных элементов для бытового электроконвектора мощностью 500 В, размером 550 х 150 х 100 мм. Для этого три элемента, изготовленных по примеру 1, крепят на дюралюминиевые радиаторы, выполненные в виде пластин размером 530 х 120 х 0,8 мм, с обеспечением теплового контакта. Нагревательные элементы подключают к сети напряжением 220 В. Бытовой электроконвектор характеризуется следующими техническими характеристиками: Напряжение питания, В 220 Установленная мощность, В 500 Температура воздуха на выходе из конвектора, оС 50 Температура, оС корпуса конвектора 45 теплорассеивающей пластины 85 нагревательного элемента 88 Технические характеристики изделия удовлетворяют требованиям, предъявляемым к бытовым отопительным приборам.Формула изобретения 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЯ ИЗ ГРАФИТА, при котором на поверхность подложки наносят слой связующего, затем на него наносят слой графита с последующей тепловой обработкой до формования слоя токопроводящего элемента и укладывают токоподводы, отличающийся тем, что в качестве графита берут чешуйчатый кристаллический графит, слой связующего выполняют толщиной не более величины чешуек графита, а после нанесения слоя графита равномерным его насыпанием не прилипшие к связующему чешуйки стряхивают. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выполняют формование по меньшей мере одного дополнительного слоя токопроводящего элемента.РИСУНКИ Рисунок 1www.findpatent.ru |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|