بررسي شرايط عملكردي الكترولايزر تغليظ آب سنگين مورد استفاده در رآكتور صفر قدرت اصفهان

آب سنگين در رآكتورهاي هسته‌اي به عنوان كندكننده نوتورن مورد استفاده قرار مي‌گيرد، نقش كندكنندگي به درجه خلوص آب سنگين بستگي دارد، تصفيه و تغليظ آب سنگين در صنايع هسته‌اي از اهميت زيادي برخوردار است. با توجه به اين‌كه الكتروليز آب به انرژي الكتريكي زيادي نيازمند است، مي‌بايست از نظر اقتصادي مقرون به صرفه باشد. پارامترهاي متعددي در بهينه‌سازي شرايط عملياتي الكترولايزر نقش دارند و مي‌توانند ميزان گازهاي خروجي، بازده انرژي و ميزان پلاريزاسيون در فرايندهاي الكتروليز را كنترل كنند. اما بررسي عملي نقش پارامترهاي مختلف بر شرايط عملكردي الكترولايزرهاي آب سنگين بسيار هزينه‌بر هستند. لذا در اين مقاله نقش برخي از پارمترها از قبيل دماي سل و غلظت الكتروليت بر شرايط عملكردي الكترولايزر به‌وسيله معادلات ديناميكي مدل‌سازي شده است. بدين صورت كه با معرفي انواع تلفات ولتاژ در سيستم الكترولايزر معادله‌اي براي ولتاژ الكتروليز به دست آمده است. معادله ولتاژ الكترولايزر به عنوان تابع هدف انتخاب شده و نقش پارامترهاي ذكر شده در بهينه‌سازي مصرف انرژي بررسي شده‌اند. الكترولايزر مورد مطالعه از نوع قليايي- پيشرفته است و داراي الكتروليت 7‌% وزني كربنات‌پتاسيم مي‌باشد. اين الكترولايزر وظيفه‌ي تغليظ آب سنگين با درجه خلوص 90‌% به 8/99‌% را به عهده دارد. نتايج مدل‌سازي نشان مي‌دهند تنها با افزايش ده درصدي غلظت الكتروليت كربنات‌پتاسيم مي‌توان پلاريزاسيون الكترولايزر را تا حد زيادي (4/15‌%) كاهش و از طرفي بازدهي انرژي الكتريكي را تا 3/18‌% افزايش داد. هم‌چنين نتايج مدل‌سازي بيانگر اين است كه با افزايش دما تا 25 درجه سانتي‌گراد الكترولايز عملكرد بهتري خواهد داشت و از ميزان پلاريزاسيون و مصرف انرژي الكتريكي 4‌% كاسته مي‌گردد.