Наукові основи проектування і підвищення захисту метал-скляними матеріалами елементів суден для радіоактивних вантажів
| dc.contributor.advisor | Дубовий О. М. | uk_UA |
| dc.contributor.author | Казимиренко, Ю. О. | |
| dc.contributor.author | Kazymyrenko, Y. A. | |
| dc.date.accessioned | 2021-04-15T10:18:27Z | |
| dc.date.available | 2021-04-15T10:18:27Z | |
| dc.date.issued | 2019 | |
| dc.description | Казимиренко, Ю. О. Наукові основи проектування і підвищення захисту метал-скляними матеріалами елементів суден для радіоактивних вантажів : дис. ... д-ра техн. наук : 05.08.03 ; 05.17.11. У 2 ч. / Ю. О. Казимиренко ; наук. консультант О. М. Дубовий ; НУК. – Миколаїв, 2019. – Ч. 1. – 495 с. | uk_UA |
| dc.description.abstract | Казимиренко Ю. О. Наукові основи проектування і підвищення захисту метал-скляними матеріалами елементів суден для радіоактивних вантажів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальностями 05.08.03 – конструювання та будування суден (135 – суднобудування); 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів (161 – хімічні технології та інженерія). – Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2019 р. Запропоновано, теоретично обґрунтовано та досліджено вирішення науково-технічної проблеми розробки принципово нового наукового підходу до проектування елементів суден і плавучих споруд для радіоактивних вантажів, в основу якого покладено дотримання умов теплової безпеки та теорію захисту конструкцій на основі фізико-хімічних процесів створення нових композицій з полі- та ультрадисперсною структурою шляхом поєднання скляних мікросфер і порошків з металами методами спікання та електродугового напилення. Во вступі обґрунтовано актуальність дисертаційного дослідження за двома спеціальностями, де вирішення проблем з конструювання і будування суден досягається шляхом створення нових комплексно-захисних матеріалів і покриттів на основі скла; наведено зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами; визначено об’єкт і предмет досліджень, поставлені мета і завдання; наведено методи та інформаційну базу досліджень, обґрунтованість наукових положень, висновків і рекомендацій; сформульовано наукову новизну та практичну цінність роботи (окремо за кожною спеціальністю); викладено відомості про апробацію та впровадження результатів. У першому розділі наведено нормативна база та умови перевезення радіоактивних вантажів (РАВ) водним транспортом, їх класифікація та властивості; за викладеним досвідом вітчизняних та зарубіжних компаній проаналізовано конструктивні особливості суден-прототипів, висвітлено проблематику і практику проектування, наведено досвід сучасних наукових шкіл та проектних організацій, розглянуто дослідження теплових процесів в задачах технічних засобів для радіоактивних вантажів; проаналізовано корозійні пошкодження цистерн для рідких РАВ та технологічні напрямки підвищення захисту. Розглянуто методи, критерії та інформаційні ресурси оцінювання технічного стану суднових конструкцій. Визначено умови експлуатації та напрямки застосування неметалічних та ультрадисперсних матеріалів для формування шаруватих конструкцій суден; висвітлено сучасний досвід застосування стекол в технологіях ізолювання радіоактивних відходів та проаналізовано радіаційні дефекти в стеклах; розглянуто використання порожніх скляних мікросфер в технологіях виготовлення суднобудівних та рентгенозахисних матеріалів; обґрунтовано теоретичні і технологічні передумови з’єднання стекол з металами. У другому розділі [1, 5, 18, 31] наведено науково-методичну базу дисертаційного дослідження, яка пов’язує розробку нових наукових засад в області суднобудування з проведенням теоретичних і експериментальних досліджень з розробки нових матеріалів і покриттів з переважним впливом на фізико-хімічні процеси формування їх структури і властивостей скляної складової. Висунуто наукові гіпотези; надано теоретичне обґрунтування щодо вибору стекол систем Na2O‒B2O3‒SiO2, Na2O‒CaO‒SiO2, K2O‒PbO‒SiO2, металевих порошків та зварювальних дротів, наведено їх характеристики. Сформульовано дослідницькі завдання, теоретичні передумови постановки та методи досліджень. Охарактеризовано елементи біологічного захисту: модульного типу, що встановлюються, в основному, на суховантажних суднах, та блоків ‒ для плавучих споруд, на яких зберігаються радіоактивні відходи у рідкому та твердому агрегатному станах. Сформульовано проектні, конструкторські та технологічні завдання, обрано методичне забезпечення з теоретичними і експериментальними методиками. Третій розділ [6, 21, 22, 25, 35, 36, 38‒40, 41, 43] досліджено структуру, морфологію та процеси розм’якшення порожніх скляних мікросфер (система Na2O‒B2O3‒SiO2) та порошків, одержаних механічним здрібненням до дисперсності 10…90 мкм бою кришталевого посуду (система Na2O‒CaO‒SiO2) та рентгенозахисного скла дифрактометра (система K2O‒PbO‒SiO2). Удосконалено конструкцію та виготовлено лабораторний зразок експериментальної установки для спікання у вільному стані та гарячого пресування металевих і неметалевих порошків, за допомогою якої можна досліджувати термодеформаційні та усадочні процеси. Розроблено спосіб отримання склоалюмінієвих матеріалів, який полягає у гарячому пресуванні (Р = 0,7…1,2 МПа, t = 375…490 °С) формувальної суміші, яка складається зі скляних мікросфер з порошком або пудрою алюмінію у рівних об’ємних долях з наступною ізотермічною витримкою при t = 600…700 °С. Спосіб дає змогу виготовляти плитки, для кріплення яких до сталевої поверхні конструкцій запропоновано клейову композицію на основі ЕД-20 з додаванням порожніх скляних мікросфер. Досліджено фізико-хімічні процеси, які відбуваються під час спікання, а саме: усадочні процеси; вигоряння силанового апрету та утворення ультра- та мікропор, які завдяки капілярному ефекту та зовнішньому тиску заповнюються рідким алюмнієм; лікваційні процеси у структурнонеоднорідних стінках мікросфер; утворення локальних ділянок спечених між собою мікросфер з утворенням на поверхні поділу α-тридиміту з розміром областей когерентного розсіювання до 90 мкм. Встановлені закономірності порівняно з процесами спікання скляних мікросфер з іншими металевими порошками (бронзою та бабітом). Досліджено фізико-хімічні процеси структуроутворення на сталевій підкладці із Ст3 електродугових покриттів на основі Св-08Г2С і Св-АМг5, наповнених скляними мікросферами і одержаними порошками: це адгезійні та когезійні процеси через оплавлення поверхні скляних частинок і накопичення склофази; лікваційні процеси під час короткочасного температурного впливу, які на відміну від порошків відбуваються у стінках порожніх скляних мікросфер; формування у покриттях на основі Св-08Г2С на поверхні поділу сталь‒скло нової ультрадисперсної фази Fe5Si3. Встановлені закономірності порівняно з напиленням керамічних (алюмосилікатних) мікросфер. У четвертому розділі [9, 18, 23, 24, 26‒29, 32‒34, 37, 41] надано теоретичне і експериментальне обґрунтування доцільності застосування розроблених матеріалів і покриттів для проектування та виготовлення за їх участю елементів біологічного захисту, науковим підґрунтям для чого є: наведений у аналітичному вигляді вплив пористості і об’ємного вмісту скляних наповнювачів на ефективні механічні характеристики композицій; розрахунково-експериментальні дослідження демпфіруючих властивостей, зокрема коефіцієнта вібраційних втрат та коефіцієнта розсіювання енергії, залежно від об’ємного вмісту скляних наповнювачів результати досліджень їх теплопровідності та рентгенозахисних характеристик та моделювання процесу послаблення іонізуючих випромінювань елементарними комірками. Досліджено вплив скляних включень на радіаційну стійкість метал-скляних електродугових покриттів в умовах γ-випромінювань Со60, в результаті чого розроблено модель поверхневого зміцнення метал-скляних електродугових покриттів дифузним потоком, де фізична постановка задачі полягає у формуванні під дією теплових ефектів температурних полів; при поглинанні теплоти кожним із шарів покриття в місцях найбільшої концентрації напружень формуються наноструктурні елементи. Розроблена модель описує характер зміцнення метал-скляного покриття в умовах транспортування РАВ, які є джерелами γ-випромінювань, та дає нові наукові уявлення про механізми поглинання теплової енергії під час опромінення шарами структурнонеоднорідних композицій з утворенням субструктурних елементів. Граничні умови руйнування метал-скляного шару конструкцій в умовах підвищених температур і опромінення описані у вигляді удосконаленої термомеханічної моделі поведінки в умовах теплових ефектів, яка на відміну від моделей, запропонованих для сферопластиків, дає змогу на мікрорівні прогнозувати умови руйнування по поверхні поділу скло‒метал в залежності від пористості, об’ємного наповнення склом та діаметра ПСМ. Експериментально досліджено термостійкість та корозійну стійкість опромінених метал-скляних покриттів у розчинах кислот. П’ятий розділ [11, 12, 15‒17, 26, 30] містить постановку і розв’язання за допомогою методів системного аналізу задач: підвищення якості композитних суднових конструкцій; управління процесами підвищення техніко-економічних показників під час проектування елементів біологічного захисту за умовами дотримання експлуатаційних вимог та шляхом варіювання характеристиками розроблених матеріалів і покриттів; інформаційної підтримки оцінювання технічного стану. Для цього шляхом побудови причинно-наслідкових діаграм виявлено конструктивні та виробничо-технологічні дефекти, розроблено заходи щодо їх попередження. Проектну оцінку підвищення техніко-економічних показників елементів біологічного захисту представлено у вигляді двох когнітивних моделей з реалізацією взаємного впливу внутрішніх і зовнішніх факторів шляхом формування матриці суміжності. На підставі експериментальних випробувань запропоновано класифікацію експлуатаційних дефектів, в основу якої покладено пошкодження матеріалів та зміна їх структури внаслідок опромінення, температурних факторів, хімічно активних середовищ, механічних пошкоджень під час вантажно-розвантажувальних робіт. Для систематизації інформації розроблено нову інформаційно-пошукову систему «PROTECTIVE COATINGS DATA» з масивом документально фактографічного типу, до якого заносяться технологічні режими підготовки поверхні, напилення, гарячого пресування; інформація щодо властивостей, характеристики вихідних компонентів з графічними об’єктами, результати випробувань зразків, що дасть змогу виключити певні ремонтні роботи через вживання профілактичних заходів. Діагностика здійснюється шляхом порівняння мікроструктур та властивостей зразків при відборі проб з вихідними даними; розроблено алгоритм оцінювання технічного стану композитних конструкцій. У шостому розділі [3, 5, 6, 14, 20] удосконалено теоретичний підхід до проектування модулів біологічного захисту, який враховує його раціональне розташування на суховантажному суді, алгоритмізацію вантажних операцій за дотриманням умов міцності та прогнозування руйнування при виникненні пожежонебезпечних ситуацій під час транспортування РАВ середньої і високої активності. Для цього удосконалено модульну конструкцію біологічного захисту, панелі якої виготовлено з радіаційно-стійкого бетону з облицюванням з одного боку листовою вуглецевою сталлю з нанесеним метал-скляним шаром, що дає змогу у порівнянні з існуючими варіантами приблизно на 10 % знизити масу, розширивши тим самим асортимент вантажів та підвищивши завантаженість судна. Розроблено практичні рекомендації щодо виготовлення тришарових панелей та монтажу конструкції у трюмі суховантажного судна. Запропоновано модель функціонування судна, яка включає у себе розробку нової інформаційної системи та розв’язання оптимізаційної задачі щодо ефективного розміщення модуля біологічного захисту як великої вантажної одиниці на суховантажному судні разом з іншими вантажами за критеріями мінімізації сталійного часу. Ефективність застосування захисних модулів підтверджено моделюванням процесів руйнування конструкцій у пожежонебезпечних ситуаціях на судні, для чого сформульовано та розв’язано у пружній постановці методом скінчених елементів задачу короткочасного термічного навантаження панелі модуля. У сьомому розділі [2, 7‒9, 13, 19, 20, 42] науково обґрунтовано та запропоновано новий підхід до проектування елементів біологічного захисту плавучих споруд, який полягає у моделюванні проектної ситуації з позицій обмежень за потужністю остаточного тепловиділення РАВ. Для цього вперше досліджено процеси теплообміну між вантажами та повітрям, яке циркулює у просторі подвійного борту і дна: сформульовано і розв’язано у спряженій та плоскій постановці на прикладі суднової цистерни з багатошаровою стінкою стаціонарну задачу про тепловий стан вантажної зони, яка враховує потужність остаточного тепловиділення РАВ (Q = 2…20 кВт), теплопровідність кожного з шарів та дозволяє визначати розподіл температур і потоків повітря в умовах природньої конвенції, що дає змогу моделювати проектну ситуацію та обирати найбільш раціональне конструктивно-компонувальне рішення для безпечного зберігання РАВ на плавучих спорудах. Встановлено вплив метал-скляного захисного шару на зниження температури з найбільш розігрітих ділянок вантажної зони плавучої споруди та проектні обмеження (Qпит = 230 Вт/м3). Розроблено конструкторські рекомендації щодо вибору раціональних конструктивно-компонувальних рішень, які забезпечують не тільки умови теплової безпеки на плавучих спорудах, а й сприяють зниженню маси блока більш ніж у два рази за рахунок можливого зменшення товщини шару бетонної заливки навколо бака з 800 мм до 200 мм. Показано можливість застосування розроблених метал-скляних електродугових покриттів для захисту внутрішніх поверхонь вертикальних цистерн, у яких зберігаються рідкі РАВ. Технологічні заходи також включають у себе нові способи виготовлення і ремонту деталей запірної арматури (клапанів, фланців, кранів) вантажних систем, які часто зношуються при зберіганні рідин та під час дезактивації. У восьмому розділі [4, 10] розвинуто теоретичні, методичні, практичні засади підвищення інноваційної привабливості нових технічних рішень у проектуванні і виготовленні за участю метал-скляних матеріалів та покриттів елементів біологічного захисту суден і плавучих споруд, призначених для транспортування та зберігання радіоактивних вантажів. Удосконалено принципи оптимального вибору раціонального конструктивного рішення для елементів біологічного захисту шляхом формування комплексного коефіцієнту технологічності, які ґрунтуються на порівнянні різних варіантів конструкцій з урахуванням нових матеріалів і технологій захисту, що є необхідним для розробки організаційно-технічних заходів і прогнозування динаміки формування факторів економічної ефективності. Результати роботи впроваджено у наукові, проектні, виробничі установи та у навчальний процес Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. У додатках (окрема частина) наведено допоміжні матеріали (нормативні документи, інструкції, методики, схеми випробувань тощо, тексти програм), акти впровадження, копії патентів, список публікацій здобувача. | uk_UA |
| dc.description.abstract1 | Kazymyrenko Y.A. Scientific foundations of the design and the enhancement of protection level of radioactive cargoes vessels’ elements by metal-glass materials. ‒ Qualifying scientific work on the rights of manuscript. The dissertation for a scientific degree competition of doctor of technical sciences in specialties 05.08.03 – design and construction of vessels (135 – shipbuilding); 05.17.11 – technology of refractory non-metallic materials (161 ‒ chemical technologies and engineering). – Admiral Makarov National University of Shipbuilding, 2019. The solution of the scientific and technical problem of the development of a fundamentally new scientific approach to the design of elements of vessels and floating structures for radioactive cargoes has been proposed, theoretically justified and investigated. It is based on compliance with the conditions of thermal safety and the theory of protection of structures on the basis of physical and chemical processes of creating new compositions from the poly- and the ultrafine structure by combining glass microspheres and powders with metal using sintering and electric-arc spraying methods. The introduction substantiates the relevance of the dissertation study on two specialties, where solving problems with the design and construction of vessels has been achieved by creating new complex protective materials and coatings based on glass; the connection of work with scientific programs, plans and themes has been given; the object and subject of research have been determined, the purpose and tasks have been set; the methods and informational base of researches, the substantiation of scientific positions, conclusions and recommendations have been given; the scientific novelty and practical value of work (separately for each specialty) have been formulated; the information about testing and implementation of the results has been provided. The purpose of the work is the creation of scientific bases for designing, manufacturing and evaluating of the technical state of biological protection modules and units, which include the development of complex protective metal-glass materials and coatings, take into account the energetic characteristics of radioactive cargoes and aimed at improving of the vessels and floating structures elements’ technical and operational indexes. The first section contains the statutory framework and the radioactive cargo transportation conditions (RAW) by water transport, their classification and properties; the design features of prototype vessels have been analyzed on the basis of the experience of domestic and foreign companies; the problems and design practices have been highlighted, the experience of modern scientific schools and design organizations has been presented, the research of thermal processes in the tasks of technical means for radioactive cargoes has been considered; the corrosion damage of tanks for liquid radioactive waste and technological directions of protection increase have been analyzed. The methods, criteria and information resources of estimation of the technical state of vessels’ structures have been considered. Conditions of operation and directions of application of nonmetallic and ultrafine materials for formation of layered structures of vessels have been determined; the modern experience of using glasses in radioactive waste isolation technologies has been highlighted and the radiation defects in glasses have been analyzed; the use of hollow glass microspheres in the technologies of shipbuilding and X-ray protective materials has been considered; the theoretical and technological prerequisites of connection of glasses with metals have been justified. The second section [1, 5, 18, 31] presents the scientific and methodological basis of the dissertation research, which links the development of new scientific foundations in the field of shipbuilding with the conduct of theoretical and experimental research on the development of new materials and coatings with a predominant influence on the physical and chemical processes of formation of their structure and properties of the glass component. Scientific hypotheses have been put forward; the theoretical substantiation for the selection of glasses of Na2O‒B2O3‒ SiO2, Na2O‒CaO‒SiO2, K2O‒PbO‒SiO2 systems, metal powders and welding wires (and their characteristics) has been given. The research tasks, theoretical preconditions of the tasks’ formulation and methods of research have been formulated. The elements of biological protection have been described: the modular type, which is installed mainly on dry cargo ships, and blocks - for floating facilities, where radioactive wastes are stored in liquid and solid aggregates. Design, engineering and technological tasks have been formulated, methodological support with theoretical and experimental methods have been chosen. The structure, morphology and processes of softening of hollow glass microspheres (Na2O‒B2O3‒SiO2 system) and powders obtained by mechanical crushing of the crystalline bowl battle (Na2O‒CaO‒SiO2 system) and X-ray diffractometer glass (K2O‒PbO‒SiO2 system) to the dispersion of 10 ... 90 microns have been investigated in the third section [6, 21, 22, 25, 35, 36, 38‒40, 41, 43]. The design has been improved and a laboratory sample of an experimental device for sintering in a free state and for hot pressing of metal and non-metal powders has been made; using this device it is possible to investigate thermal-deformation and shrinkage processes. The method of obtaining glass-aluminum materials has been developed; it is based on hot pressing (P = 0.7 ... 1,2 MPa, t = 375 ... 490 °C) of a molding mixture, which consists of glass microspheres with aluminum powder in equal volumetric fractions and it is followed by isothermal endurance at t = 600...700 ° С. The method makes it possible to produce tiles, which is proposed to fasten to a steel surface of structures by an adhesive composition based on ED-20 with the addition of hollow glass microspheres. The physical and chemical processes that occur during sintering have been investigated, namely: shrink processes; the burning of silane layer and the formation of ultra- and micro- pores, which are filled with liquid aluminum due to capillary effect and external pressure; liquation processes in the structural inhomogeneous walls of microspheres; the formation of local sections of microspheres sintered with each other, with the formation on the surface of α-tridimit with the size of coherent scattering areas up to 90 μm. The regularities in comparison of the processes of sintering of glass microspheres with other metal powders (bronze and babbit) have been established. The physical and chemical processes of structure formation on the steel substrate with St3 electro-arc coatings on the basis of Sv-08G2S and Sv-AMg5 filled with glass microspheres and obtained powders have been investigated: these are adhesion and cohesive processes due to the melting of the surface of glass particles and the accumulation of glass phase; liquation processes during short-term temperature influence, which, unlike powders, occur in the walls of hollow glass microspheres; formation of the new ultrafine phase Fe5Si3 in coatings on the basis of Sv-08G2C on the surface of the separation of steel-glass. The regularities in comparison with the spraying of ceramic (aluminosilicate) microspheres have been established. In the fourth section [9, 18, 23, 24, 26-29, 32-34, 37, 41] the theoretical and experimental justification of expediency of application of the developed materials and coatings for designing and manufacturing of the elements of biological protection has been provided; the scientific basis is: the influence of porosity and volumetric content of glass fillers on the effective mechanical characteristics of compositions has been given in analytical form; computational and experimental studies of damping properties, in particular the coefficient of vibration of losses and the energy dissipation coefficient, depending on the volume content of glass fillers, the results of research on their thermal conductivity and X-ray protective characteristics, and the simulation of the process of relaxation of ionizing radiation by elementary cells. The influence of glass inclusions on the radiation resistance of metal-glass electric-arc coatings in the conditions of γ-radiation of Co60 has been investigated. As a result, a model of surface hardening of metal-glass electric-arc coatings with a diffuse flow has been developed, where the physical formulation of the problem is the formation under the influence of thermal effects of temperature fields; nanostructured elements are formed in the places of greatest concentration of stress during heat absorption by each of the coating layers. The developed model describes the nature of the strengthening of the metal-glass coating in the conditions of transportation of radioactive wastes, which are sources of γ-radiation, and gives new scientific ideas about the mechanisms of absorption of thermal energy during irradiation with layers of structural-non-uniform compositions with the formation of substructural elements. The boundary conditions of the destruction of the metal-glass layer of constructions in conditions of elevated temperatures and irradiation are described in the form of an improved thermomechanical behavior model in the conditions of thermal effects, which, in contrast to the models proposed for spheroplastics, makes it possible at micro-level to predict the conditions of destruction on the glass-metal separation surface in dependence on the porosity, the volumetric filling with the glass and the diameter of the hollow glass microspheres. The thermal stability and corrosion resistance of irradiated metal-glass coatings in acid solutions have been experimentally investigated. The fifth section [11, 12, 15-17, 26, 30] contains a statement and solution of tasks with the help of methods of system analysis: improving the quality of composite vessel constructions; management of the processes of increasing the technical and economic indicators during the designing of biological protection elements on the terms of compliance with the operational requirements and by varying the characteristics of the materials and coatings; informational support for assessing of the technical condition. For this, constructive and technological defects have been identified by constructing of causal diagrams, measures for their prevention have been developed. The project assessment of the increase of technical and economic indicators of biological protection elements has been presented in the form of two cognitive models with the realization of the mutual influence of internal and external factors by formation of contiguity matrix. Based on experimental tests, a classification of operational defects has been proposed; it is based on materials damage and changes in their structure due to irradiation, temperature factors, chemically active environment, mechanical damage during loading and unloading operations. For the systematization of information, the new informational and retrieval system «PROTECTIVE COATINGS DATA» with a documentary and factual type array has been developed; the technological regimes of surface preparation, spraying, hot pressing, information on properties, characteristics of output components with graphic objects, results of test samples, which allow to exclude certain repair work through the use of preventive measures are recorded to the system. Diagnostics is carried out by comparing microstructures and sample properties during sampling with the initial data; the algorithm for evaluation of the technical state of composite structures has been developed. In the sixth section [3, 5, 6, 14, 20] the theoretical approach to the design of biological protection modules has been improved; it takes into account its rational location at the dry cargo vessel and the algorithmization of cargo operations in compliance with the conditions of durability and prediction of destruction in case of fire hazard situations during the transportation of radioactive waste of medium and high activity. For this purpose, the modular structure of biological protection has been improved; its panels are made of radiation-resistant concrete with lining by carbon steel sheet with applied metal-glass layer on the one side, which makes it possible to reduce mass by about 10% in comparison with existing variants, expanding the cargo assortment and increasing the ship's load. Practical recommendations for the manufacturing of three-layer panels and mounting of the construction in the hold of a dry cargo vessel have been developed. The vessel operation model has been proposed; it includes the development of a new information system and the solution of the optimization problem for the effective placement of the biological protection module as a large cargo unit on a dry cargo vessel along with other cargoes according to the criteria of laytime minimizing. The effectiveness of the application of protective modules is confirmed by simulation of the processes of destruction of structures in fire hazard situations on a vessel; for this purpose the task of short-term thermal loading of the module panel has been formulated and solved in an elastic setting by the method of finite elements. The seventh section [2, 7‒9, 13, 19, 20, 42] scientifically substantiates and proposes a new approach to the design of elements of biological protection of floating structures, which consists in modeling of design situation from the position of limitation of power of the residual radioactive wastes’ heat dissipation. For this purpose, the processes of heat exchange between cargoes and air, which circulates in the space of a double board and bottom have been investigated for the first time: the stationary problem about the thermal condition of the cargo zone, which takes into account the power of the final radionuclide heat emission (Q = 2 ... 20 kW), the thermal conductivity of each of the layers and allows to determine the distribution of temperatures and airflows in the conditions of the natural convention has been formulated and solved in conjugated and flat formulations on the example of a marine tank with multi-layered wall; it allows to simulate the project situation and choose the most rational design and assembly solution for safe storage of radioactive waste on floating facilities. The influence of the metal-glass protective layer on the reduction of temperature from the most heated sections of the cargo area of the floating facility and the design limitations (Q specific = 230 W/m3) has been established. Design recommendations for the choice of rational design and layout solutions have been developed; they provide either the thermal safety conditions on floating facilities or contribute to reducing of the block mass more than twice as a result of the possible reduction of the thickness of the layer of concrete pouring around the tank from 800 mm to 200 mm. It is shown the possibility of application of the developed metal-glass electricarc coatings for protection of internal surfaces of vertical tanks, where liquid radioactive wastes are stored. Technological measures also include new ways of manufacturing and repairing of stop valves’ parts (vents, flanges, cranes) of cargo systems, which often wear out during storage of liquids and during decontamination. In the eighth section [4, 10] the theoretical, methodological, and practical principles of increasing of the innovative attractiveness of new technical solutions in the design and manufacture of biological protection elements of vessels and floating facilities intended for the transportation and storage of radioactive cargoes with the use of metal-glass materials and coating have been developed. The principles of the optimal choice of rational structural solution for biological protection elements have been improved by formation of complex coefficient of technological efficiency; they are based on comparison of different variants of designs taking into account new materials and technologies of protection, which is necessary for the development of organizational and technical measures and for forecasting the dynamics of the formation of factors of economic efficiency. The work results have been implemented in scientific, design, production institutions and in the educational process of the Admiral Makarov National University of Shipbuilding. In appendixes (a separate part) are listed auxiliary materials (instructions, methodologies, regulatory documents, test schemes, etc., program texts), acts of implementation, copies of patents, a list of publications of the applicant. | uk_UA |
| dc.identifier.uri | https://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/3876 | |
| dc.language.iso | uk | uk_UA |
| dc.relation.ispartofseries | 629.56:539.388:666.1.037.3:621.793 | uk_UA |
| dc.subject | елементи суден і плавучих споруд | uk_UA |
| dc.subject | радіоактивні вантажі | uk_UA |
| dc.subject | проектування | uk_UA |
| dc.subject | конструювання | uk_UA |
| dc.subject | оцінювання технічного стану | uk_UA |
| dc.subject | технологія | uk_UA |
| dc.subject | скляні порошки і мікросфери | uk_UA |
| dc.subject | аморфний і кристалічний стан | uk_UA |
| dc.subject | спікання | uk_UA |
| dc.subject | метал-скляні матеріали і покриття | uk_UA |
| dc.subject | електродугове напилення | uk_UA |
| dc.subject | 05.08.03 "Конструювання та будування суден" | uk_UA |
| dc.subject | elements of vessels and floating facilities | uk_UA |
| dc.subject | radioactive cargoes | uk_UA |
| dc.subject | design | uk_UA |
| dc.subject | construction | uk_UA |
| dc.subject | evaluation of technical condition | uk_UA |
| dc.subject | technology | uk_UA |
| dc.subject | glass powders and microspheres | uk_UA |
| dc.subject | amorphous and crystalline state | uk_UA |
| dc.subject | sintering | uk_UA |
| dc.subject | metal-glass materials and coatings | uk_UA |
| dc.subject | electric-arc spraying | uk_UA |
| dc.title | Наукові основи проектування і підвищення захисту метал-скляними матеріалами елементів суден для радіоактивних вантажів | uk_UA |
| dc.title1 | Scientific foundations of the design and the enhancement of protection level of radioactive cargoes vessels’ elements by metal-glass materials | uk_UA |
| dc.title2 | 2019 | |
| dc.type | Other | uk_UA |
Файли
Контейнер файлів
1 - 2 з 2
Вантажиться...
- Назва:
- diss Kazymyrenko 1.pdf
- Розмір:
- 13.77 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Вантажиться...
- Назва:
- diss Kazymyrenko 2.pdf
- Розмір:
- 10.96 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 7.05 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: