ELECTROSORPTION PHENOMENA IN LAYERS OF SHIELD-VACUUM HEAT INSULATION OF HYDROGEN RESERVOIRS Текст научной статьи по специальности «Физика»

ELECTROSORPTION PHENOMENA IN LAYERS OF SHIELD-VACUUM HEAT INSULATION OF HYDROGEN RESERVOIRS

A. L. Gusev

Scientific Technical Centre "TATA" P.O.Box 687, Sarov, Nizhniy Novgorod reg., 607183 Russia Phone/Fax: +7-83130-63107, phone: +7-83130-97472, e-mail: gusev@hydrogen.ru

Purpose of the work. Analysis and generalization of effects arising in layers of shield-vacuum heat insulation in emergency operating conditions of cryogenic objects.

Range of application: hydrogen cryogenic reservoirs, hydrogen tanks of transport systems, heat insulation systems of space objects, space-suits, cosmonauts, cryogenic devices for analytical equipment.

Methods. Experimental methods for multiyear observation of the evaporation processes and variations of the residual pressure in heat insulation cavities and analytical justification of their appearance. Theoretical models have been proposed for the appearance of effusion-induced hydrogen and heat-conducting instability of the shield-vacuum heat insulation (super-insulation) in vacuum cavities of big cryogenic reservoirs. The thermo-dynamic description of these new effects has been carried out by means of analytical thermodynamics tools. On the basis of variational description of heat and mass transfer processes for a heterogeneous system in the continuum approximation and with the account of electrosorption processes according to the hydrogen-water cycle (Bardeen - Brattain - Shockley), a formulation of the mathematical model for molecular heat and mass transfer processes in super-insulation has been obtained.

Approaches. A fundamentally new approach to super-insulation designing and calculation has been demonstrated, which, apart from radiation and convective heat conductivity mechanisms, takes account of the convective component variation mechanism. These variations occur due to changes of the composition and concentration of the residual medium as a result of the elec-trosorption process. The elec-trosorption process arises on warm super-insulation shields (each shield has been made from a double-sided aluminized poly-ethyleneterephthalate film) at the presence of a clearly expressed hydrogen residual atmosphere in the vacuum cavity of a cryogenic reservoir and in a certain range of water concentrations in the ambient atmospheric pressure flowing into the heat insulation cavity through micro-loosenesses. The water ion particles being absorbed by the shield regulate

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE № 4(48) (2007) Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ № 4(48) (2007)

the birth and destruction of the adsorption centers interacting with hydrogen being between the shields.

Novelties. New technical solutions have been discussed for the design versions of heat insulation elements. New materials have been proposed allowing to avoid the appearance of emergency conditions of heat insulation operation.

Conclusion. The electrosoprtion phenomena in layers of shield-vacuum heat insulation of hydrogen reservoirs can cause a considerable influence on the safety and economic efficiency of the liquid hydrogen storage in emergency conditions of reservoir operation. As a result of implementation of new technical solutions, one can eliminate preconditions of the appearance of dangerous operating conditions of heat insulation systems. References

1. Gusev A. L., Hampton M. D., Zolotukhin I. V., Kalinin J. E., Ponomarenko A. T., Travkin V. S., Veziroglu T. N. Superinsulation: new effects, structures and design principles // Abstracts book of the Eurofillers' 01 Conference "Fillers for the New Millenium", Juli 9-12, 2001, Lodz (Poland) Technical University of Lod'z, P. 102-103.

СОЗДАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЭНЕРГОПРОМЫШЛЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ

НА БАЗЕ ПЛАВУЧИХ АЭС

Р. И. Илъкаев1, Ю. А. Трутнев1, С. М. Алдошин2, А. Л. Михайлов1, Ю. Д. Третьяков3, В. А. Гудилин3, Ю. А. Добровольский2, А. Л. Гусев1,4, В. А. Хуснутдинов5, В. К. Емельянов6, Ю. А. Юдин1, М. А. Казарян7, И. В. Шаманин8, 3. Р. Исмагилов9, И. Б. Харламов5, П. А. Котова5

1 ФГУП Российский Федеральный Ядерный Центр — ВНИИЭФ пр. Мира, 37, г. Саров, Нижегородской обл., 607188

2 Институт проблем химической физики РАН

3 МГУ им. М. В. Ломоносова, Ленинские горы, Москва, ГСП-1, 119991, Россия Тел.: (495)-939-47-29, факс: (495)-939-09-98, e-mail: goodilin@inorg.chem.msu.ru

4 Научно-технический центр «ТАТА», а/я 687, Саров, Нижегородская область, Россия Тел./факс: (83130)-63107, e-mail: gusev@hydrogen.ru

5 ФГУП концерн «Росэнергоатом», «Дирекция строящихся плавучих атомных теплоэлектростанций» ул. Льва Толстого, 5/1, Москва, 119992. Тел/факс: (495)-660-72-45, (495)-660-72-39

6 Международный научно-технический центр Краснопролетарская 32—34, Москва, 127473, Российская Федерация

7 ФИАН им. П. Н. Лебедева Российской академии наук Ленинский проспект, 53, Москва, ГСП-1, 119991

< 8 Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050

g- 9 Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

% пр. ак. Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090, Россия

5 «Столетний меморандум» Президента Международной ассоциации водородной энергетики профессора

си

£ Т. Н. Везироглу главам стран Большой восьмерки от 13 ноября 2006 года, подписанный пионерами альтерна->, тивной энергетики, обозначил необходимость скорейшего выхода из мирового энергетического и экологи-х ческого кризиса [1]. Национальный Российский семинар «Получение альтернативных энергоносителей с § помощью атомно-водородного цикла», проведенный по инициативе доктора В. К. Емельянова (МНТЦ) и 0 НТЦ «ТАТА» в марте 2007 года в г. Саров, конкретизировал пути выхода из кризиса с помощью атомно-водородной и атомно-азотной энергетики [2]. На Третьей Международной конференции «Возобновляемые и чистые источники энергии» 1РСЕС'07 председатель оргкомитета Сурен Шатворян планирует обсудить с участниками конференции основные направления развития альтернативной энергетики, в том числе атомной и атомно-водородной энергетики в частности [3].

В апреле 2007 года ПО «Севмаш» (г. Северодвинск) произведена закладка на стапеле первого в мире плавучего атомного энергоблока «Академик Ломоносов», начало эксплуатации которого запланировано на 2011 год — год 300-летия со дня рождения великого русского ученого. В период до 2016 г. планируется

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology ISJAEE №4(48) (2007) ПЛГ

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» АЭЭ №4(48) (2007) fcwJ