Документ 686445

УТВЕРЖДАЮ
Директор ФТИ
___________О.Ю. Долматов
«___»_____________2014г.
БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ И ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ В
АТОМНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ ООП
физических установок
14.05.04
–
Электроника
и
автоматика
СПЕЦИАЛИЗАЦИИ Системы автоматизации технологических процессов
ядерного топливного цикла
Квалификация (степень)
Инженер-физик
Базовый учебный план приема
2014 г.
Курс 5 семестр 9
.
Количество кредитов 3
.
Код дисциплины С1.БМ5.2.5 .
Виды учебной
Временной ресурс по очной форме обучения
деятельности
Лекции, ч
16
Практические занятия, ч
Лабораторные занятия, ч
16
Аудиторные занятия, ч
32
Самостоятельная работа, ч
76
ИТОГО, ч
108
Вид промежуточной аттестации зачёт .
Обеспечивающее подразделение кафедра «Технической физики»
Заведующий
кафедрой ТФ
профессор каф. ТФ ФТИ, д.
ф.-м.н. Шаманин И.В.
профессор каф. ЭАФУ ФТИ,
д.т.н. Ливенцов С.Н.
доцент каф. ТФ ФТИ,
к.ф.-м.н. Дорофеева Л.И.
Руководитель ООП
Преподаватель
2014г.
1. Цели освоения модуля (дисциплины)
Цели освоения дисциплины: формирование у обучающихся знаний,
умений и приобретение опыта в области техники и технологии
разделительного производства, автоматизации и управления процессами
разделения, обогащения, а также подготовки и очистки технологических
растворов на тепловых, атомных электростанциях, необходимых для
производственной, научно-исследовательской и проектной деятельности.
В результате освоения данной дисциплины специалист приобретает
знания, умения и опыт, обеспечивающие достижение целей Ц3 и Ц4
основной образовательной программы «Электроника и автоматика
физических установок»:
Ц3
Подготовка выпускника к производственно-технологической
деятельности, обеспечивающей эксплуатацию существующих и внедрение
новых наукоемких разработок в области автоматизации технологических
процессов предприятий ЯТЦ.
Ц4
Подготовка выпускника к поиску и получению новой
информации, необходимой для решения инженерных и научных задач в
области интеграции знаний применительно к своей области деятельности, к
осознанию ответственности за принятие своих профессиональных решений.
2. Место модуля (дисциплины) в структуре ООП
Дисциплина «Методы разделения изотопов и очистки растворов на
предприятиях атомной промышленности» относится к вариативным
дисциплинам (С1.В.2.5) основной образовательной программы по
специальности 14.05.04 «Электроника и автоматика физических установок».
Дисциплине «Методы разделения изотопов и очистки растворов на
предприятиях атомной промышленности» предшествует освоение дисциплин
(ПРЕРЕКВИЗИТЫ):
 математика (С1.Б8);
 информатика 1.1 (С1.Б9);
 химия (С1.Б10);
 физика (С1.Б11);
 математическое моделирование (С1.В8);
 химическая технология ядерного топлива (С1.В.2.1).
Содержание разделов дисциплины «Методы разделения изотопов и
очистки растворов на предприятиях атомной промышленности» согласовано
с содержанием дисциплин, изучаемых параллельно (КОРЕКВИЗИТЫ):
 оптимизация в технике управления (С1.В22);
 современные компьютерные технологии в автоматизированных
системах управления технологическими процессами (С1.В23);
 статистические методы контроля и управления (С1.В24);
 телеконтроль и телеуправление (С1.В25);
 автоматизация проектирования (С1.В26);
 средства автоматизации и приборы контроля химического
производства (С1.В27);
 автоматизированные системы управления технологическими
процессами ядерного топливного цикла (С1.В.2.4).
3. Результаты освоения дисциплины (модуля)
В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины направлено
на формирование у студентов следующих компетенций (результатов
обучения), в т. ч. в соответствии с ФГОС:
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при
изучении данной дисциплины
Результаты
обучения
(компетенци
и из ФГОС)
Составляющие результатов обучения
Код
Знания
Код
Умения
З.6.1. понятия и методы У.6.1. создавать и изучать
математического
анализа:
дифференциальное
исчисление,
интегральное
исчисление и
функции
переменных;
теории числовых и
функциональных
рядов;
обыкновенные
дифференциальные
уравнения
математические
модели явлений и
процессов для
решения расчетных и
исследовательских
задач;
химии;
электронное
строение атомов и
молекул и
Периодический
закон Д.И.
Менделеева;
электрохимические
процессы; свойства
растворов
В.6.3
использовать
У.6.3. основные законы
естественнонаучных
дисциплин для
составления
математического
описания объекта
моделирования.
З.6.11 основные законы
Р6
(ПК-2;32)
Код
У.6.5
составлять описания
проводимых
исследований и
анализировать
результаты
У.6.6
применять методы
решения уравнений в
частных производных
У.6.8
строить
математические
модели физических
явлений и процессов,
применять основные
законы общей физики
при решении
практических задач
У.6.11 проводить
количественные
расчеты в химических
В.6.8
Владение
опытом
Методами
математического
анализа и
моделирования в
теоретических и
экспериментальных
исследованиях в
области разработки
АСУ ТП с
использованием
современных
математических
пакетов (Matlab,
Mathematica)
навыками
проведения
физического
эксперимента и
обработки его
результатов
В.6.11 теоретическими
методами описания
свойств простых и
сложных веществ на
основе электронного
строения их атомов
и положения в
Периодической
системе химических
элементов,
основными
методами
исследования
физических и
химических явлений
З.7.4
методы
теоретических и
экспериментальных исследований
У.7.4
Р7
(ПК-5,9, 33)
З.8.10 математическое
Р8
(Критерий 5
АИОР - п.2.3,
2.4)
описание
технологических
процессов
ядерного
топливного цикла и
ядерных
энергетических
установок как
технологических
объектов
управления
У.8.12
практике знания о
технологических
процессах ядерного
топливного цикла для
исследования
отдельных стадий и
всего процесса как
объектов управления.
основные
З.9.1.
В.7.4
В.8.9
У.8.13 применять на
З.8.13 закономерности
химической
технологии в
области
технологических
процессов
ядерного
топливного цикла.
изотопный состав
природного урана;
цель и способы
обогащения урана
реакциях; определять
термодинамические и
кинетические
параметры
химических реакции;
применять
химические законы
для решения
практических задач
применять
полученные знания к
решению конкретных
задач, проводить
физический
эксперимент с
привлечением
методов
математической
статистики и
информационных
технологий
разрабатывать
математическое
обеспечение
отдельных стадий
технологических
процессов ядерного
топливного цикла как
объектов управления
У.9.1. определять параметры
химического
(технологического)
процесса, подлежащие
контролю и
регулированию;
оценивать параметры
химического
(технологического)
процесса с целью его
автоматизации.
Р9
(ПК-11, 19)
У.9.2
использовать
основные законы
естественнонаучных
дисциплин для
составления
математического
описания объекта
моделирования.
В.8.12
основными
методами
теоретического и
экспериментального
исследования,
методами поиска и
обработки
информации,
методами решения
задач с
привлечением
полученных знаний
методами анализа
технологического
оборудования
производств
ядерного топливного
цикла и ядерных
энергетических
установок как
объектов управления
владеть методами
математического
моделирования
отдельных стадий
технологических
процессов ядерного
топливного цикла
У.9.7
З.11.1 возможные
влияния
инженерной
деятельности на
экологию
окружающей среды
Р11
(ПК-24, 26) З.11.2 основы техники
безопасности при
У.11.1
планировать,
проводить
экспериментальные
исследования и
обрабатывать их
результаты
предусмотреть меры
по сохранению защите
экосистемы в ходе
своей общественной и
профессиональной
деятельности
выполнении
различных видов
работ в
инженерной
деятельности
В результате освоения дисциплины «Методы разделения изотопов и
очистки растворов на предприятиях атомной промышленности» студентом
должны быть достигнуты следующие результаты:
Таблица 2
№ п/п
РД1
РД2
РД3
Планируемые результаты освоения дисциплины
Результат
Применять знания о процессах разделения изотопов, очистки
воды и водных растворов в атомной промышленности для
анализа технологического оборудования, разработки схем и
проведения расчетов режимов работы, автоматизации, решения
проблемных и экологических задач совершенствования
разделительных технологий с использованием методов
математического моделирования отдельных стадий и всего
процесса в целом.
Использовать знания о протекающих процессах деионизации
растворов, обогащения изотопов в каскадах разделительного
производства,
физико-химических
принципах
функционирования
ионообменных,
электродиализных
аппаратов
водоподготовительных
установок
ядерного
топливного цикла для разработки их математического описания
с целью проведения исследований и проектирования АСУ ТП.
Использовать технические средства и информационные
технологии
для
проведения
теоретических
и
экспериментальных исследований в области технологий
разделения изотопов и очистки растворов, решения инженернофизических и экономических задач с использованием
полученных знаний об особенностях разделительных
процессов для контроля технологических параметров и
РД4
РД5
повышения
эффективности
производства
в
атомной
промышленности.
Использовать знания прогрессивных методов разделения и их
перспектив, основных мировых тенденций по развитию
малоотходных
и
экологически
чистых
технологий,
оптимальных схем организации процессов водоподготовки, их
моделирования в профессиональной деятельности.
Демонстрировать способность к использованию полученных
знаний в области разделительных технологий для
проектирования
новых
технических
средств
систем
автоматизированного управления, проведения научных
исследований, их планирования и анализа результатов.
Формируемые в ходе изучения дисциплины результаты обучения
находятся в соответствии с результатами основной образовательной
программы по специальности 14.05.04 «Электроника и автоматика
физических установок» и требованиями ФГОС.
Таблица 3.
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения.
№ Формируемые
Разделы дисциплины
компетенции
1
2
3
4
5
6
7
З.6.1
+
+
+
+
1.
+
+
З.6.11
+
+
+
2.
+
+
+
+
З.7.4
3.
+
+
+
+
З.8.10
4.
+
+
+
+
+
+
+
З.8.13
5.
+
+
+
+
З.9.1
6.
З.11.1
+
+
+
7.
З.11.2
+
+
+
8.
У.6.1
+
+
+
9.
+
+
+
+
+
+
+
У.6.3
10.
+
+
+
+
+
У.6.5
11.
+
+
+
+
У.6.6
12.
+
+
+
+
+
У.6.8
13.
+
+
У.6.11
+
+
+
+
14.
У.7.4
+
15.
У.8.10
+
+
+
+
16.
+
+
У.8.13
+
+
+
17.
У.9.1
+
+
+
+
18.
+
+
+
+
+
+
+
У.9.2
19.
+
+
У.9.7
+
+
20.
У.11.1
+
+
+
21.
В.6.3
+
+
+
+
+
22.
23.
24.
25.
26.
27.
В.6.8
В.6.11
В.7.4
В.8.9
В.8.12
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
4. Структура и содержание дисциплины
4.1. Содержание разделов дисциплины. Дисциплина содержит 7 модулей.
Таблица 4.
Модуль 1
Модули дисциплины.
Модуль
Физико-химические основы
изотопов.
процессов
разделения
Изотопия атомов; свойства изотопов, область их применения;
безопасность разделительных производств. Физические и физикохимические принципы, лежащие в основе методов разделения
изотопов, цели и задачи применения АСУ ТП.
Модуль 2
Способы организации процессов
многоступенчатых установках.
разделения
в
Основы теории разделения бинарных и многокомпонентных смесей в
многоступенчатых
установках,
моделирование
их
работы.
Абсолютная и относительная концентрации изотопов, разделительный
элемент, ступень, каскад; коэффициент разделения, обогащения.
Время установления стационарного состояния. Режимы работы
колонн, их математическое описание, процессы массопереноса,
обуславливающие первичный коэффициент разделения, способы
умножения первичного эффекта разделения в аппаратах колонного
типа, понятие высоты эквивалентной теоретической
тарелки
(ступени), степени разделения.
Модуль 3
Принципы работы разделительного каскада.
Простой каскад, каскад с циркуляцией. Типы каскадов с циркуляцией.
Идеальный каскад, его свойства; прямоугольный, ординарный каскад.
Флегмовый, межступенчатый и общий поток вещества в каскаде,
число ступеней. Потенциал разделения, разделительная мощность,
работа разделения. Определяющие и определяемые параметры, их
влияние на процесс разделения и качество получаемого продукта,
оптимизация параметров с целью контроля и управления процессами.
Модуль 4
Технологические особенности процессов разделения.
Технические и технологические возможности и особенности методов,
промышленные и исследуемые методы разделения, их перспективы.
Автоматизация процесса промышленного разделения изотопов в
каскаде высотных насадочных колонн.
Модуль 5
Методы очистки воды и водных растворов
предприятиях атомной промышленности
на
Деионизация растворов в технологических процессах, на тепловых,
атомных электростанциях. Методы очистки воды и водных растворов
в атомной промышленности, диапазоны рабочих концентраций.
Модуль 6
Физико-химические основы ионообменных процессов.
Классификация ионообменного материала, физико-химические
характеристики
ионообменного
слоя,
методы
определения.
Ионообменное равновесие, константы равновесия, полная и
динамическая,
объёмная
и
весовая,
статическая
ёмкость
ионообменника,
методы
их
определения.
Коэффициенты
распределения и разделения, селективность, факторы, влияющие на её
величину.
Модуль 7
Расчет, оптимизация и контроль мембранных, обменных
и электрохимических процессов.
Кинетика ионного обмена, время и коэффициент защитного действия
слоя ионита в колонне, высота рабочего слоя. Критическая скорость и
объёмный расход раствора при электродиализе. Технологические
схемы, оптимальные режимы работы аппаратов и их анализ как
объектов управления.
4.2. Структура дисциплины по разделам и видам учебной деятельности
(лекция, лабораторная работа) c указанием временного ресурса в часах.
Таблица 5.
Структура дисциплины
по разделам и формам организации обучения
Название раздела/темы
Введение. Изотопия атомов; свойства изотопов, область их
применения; безопасность разделительных производств.
Физические и физико-химические принципы, лежащие в
основе методов разделения изотопов, цели и задачи
применения АСУ ТП.
Основы теории разделения бинарных и многокомпонентных
смесей в многоступенчатых установках, моделирование их
работы.
Абсолютная и относительная концентрации
изотопов, разделительный элемент, ступень, каскад;
коэффициент разделения, обогащения.
Время установления стационарного состояния. Особенности
работы колонн, их математическое описание, процессы
массопереноса, обуславливающие первичный коэффициент
разделения, способы умножения первичного эффекта
разделения в аппаратах колонного типа, понятие высоты
эквивалентной теоретической тарелки (ступени), степени
разделения.
Простой каскад, каскад с циркуляцией. Типы каскадов с
циркуляцией.
Идеальный
каскад,
его
свойства;
прямоугольный, ординарный каскад. Определяющие и
определяемые параметры, их влияние на процесс разделения
и качество получаемого продукта, оптимизация параметров с
целью контроля и управления процессами.
Флегмовый, межступенчатый и общий поток вещества в
каскаде,
число
ступеней.
Потенциал
разделения,
разделительная
мощность,
работа
разделения.
Определяющие и определяемые параметры, их влияние на
Аудиторная
СРС,
работа,
час
час
лекции
лаборат.
работы
Итого
1
6
7
1
6
7
1
2
6
9
1
2
6
9
2
2
6
10
2
2
6
10
процесс разделения и качество получаемого продукта
оптимизация параметров с целью контроля и управления
процессами.
Технические и технологические возможности и особенности
методов, промышленные и исследуемые методы разделения,
их перспективы. Автоматизация процесса промышленного
разделения изотопов в каскаде высотных насадочных
колонн.
Деионизация растворов в технологических процессах, на
тепловых, атомных электростанциях. Методы очистки воды
и водных растворов в атомной промышленности, диапазоны
рабочих концентраций.
Физико-химические основы ионообменных процессов.
Классификация
ионообменного
материала,
физикохимические характеристики ионообменного слоя, методы
определения.
Коэффициенты распределения и разделения, селективность,
факторы, влияющие на её величину.
Кинетика ионного обмена, время и коэффициент защитного
действия слоя ионита в колонне, высота рабочего слоя.
Критическая скорость и объёмный расход раствора при
электродиализе.
Технологические схемы, оптимальные режимы работы
аппаратов и их анализ как объектов управления.
Итого
2
6
8
1
6
7
1
2
6
9
1
2
6
9
1
2
6
9
1
2
4
7
6
7
76
108
1
16
16
5. Образовательные технологии
планируемых результатов освоения
Достижение
дисциплины
обеспечивается:
 повышением качества образования путем его фундаментализации,
информирования студента о современных достижениях в науке, технике и
технологиях;
 нацеленностью обучения на новые, в первую очередь, на информационнокоммуникационные технологии;
 повышение творческого начала в образовании.
Специфика сочетания методов и форм организации обучения отражена
в таблице 6.
Таблица 6.
Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО
лекции лабораторные
СРМ
Методы
работы
Работа в команде
+
+
Case-study
+
Методы проблемного
+
+
+
обучения
Опережающая
+
+
+
самостоятельная работа
Исследовательский метод
+
+
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов
6.1. Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую
проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая самостоятельная работа направлена на углубление и
закрепление знаний студента, развитие практических умений и включает:
●
работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и
электронных источников информации по индивидуально заданной
проблеме курса;
●
выполнение домашних заданий, домашних контрольных работ;
●
опережающая самостоятельная работа;
●
перевод текстов с иностранных языков;
●
изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
●
подготовка к лабораторным работам;
●
подготовка к контрольной работе и зачёту.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
включает:
●
поиск, анализ, структурирование и презентация информации;
●
выполнение расчетно-графических работ.
6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине.
Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным, лабораторным
занятиям и зачёту; изучение отдельных тем, отнесенных к самостоятельному
освоению студентами с использованием литературных источников,
представленных в учебной программе дисциплины. В число часов для
самостоятельной работы включено необходимое время для подготовки к
текущему контролю, проводимому в течение семестра
Темы, выносимые на самостоятельную проработку.
1. Методы лазерного разделения изотопов. Лазерный атомарный (AVLIS)
2. Методы лазерного разделения изотопов. Лазерный молекулярный
(МLIS)
3. Плазменный ИЦР – метод разделения смесей.
4. Применение АСУ ТП в процессах разделения изотопов.
5. Автоматизация процесса промышленного разделения изотопов в каскаде
высотных насадочных колонн
6. Термоядерная энергетика. Перспективы развития.
7. Электрохимические методы очистки растворов
8. Обратный осмос и электрофильтрация.
9. Мембранные методы в процессах водоподготовки
10. Использование мембранных методов в промышленных установках
11. Термический метод
Электрокристаллизация
Электрофильтрование
Электроосаждение
Испарение через мембрану
Ионообменная очистка воды и водных растворов
Использование тяжёлых изотопов водорода в атомной промышленности
Использование радиоактивных изотопов в науке, технике и технологии
Оптимизация технологических процессов
Использование амальгам в технике и технологии
Разделение изотопов в колоннах
Особенности массопередачи в технологии изотопного разделения
Нестационарные процессы в каскадах для разделения бинарных
изотопных смесей.
24. Использование центрифуг для разделения и очистки веществ
25. Практика и перспективы применения центробежного метода для
получения высокообогащенных изотопов неурановых элементов
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
6.3. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство
двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя.
Самоконтроль зависит от определенных качеств личности,
ответственности за результаты своего обучения, заинтересованности в
положительной оценке своего труда, материальных и моральных стимулов,
от того насколько обучаемый мотивирован в достижении наилучших
результатов. Задача преподавателя состоит в том, чтобы создать условия для
выполнения самостоятельной работы (учебно-методическое обеспечение),
правильно использовать различные стимулы для реализации этой работы
(рейтинговая система), повышать её значимость, и грамотно осуществлять
контроль самостоятельной деятельности студента (фонд оценочных средств).
Контроль текущей СРС осуществляется на лабораторных занятиях во
время защиты лабораторной работы, во время лекции в виде краткого опроса.
Контроль за проработкой лекционного материала и самостоятельного
изучения отдельных тем осуществляется во время рубежного контроля
(контрольные работы) и также во время защиты лабораторных работ в том
числе, и во время конференц-недель.
Проведение конференц-недель (две недели в семестре в соответствии с
линейным
графиком
учебного
процесса)
позволяет
повысить
результативность и качество самостоятельной деятельности студентов.
7. Средства текущей и промежуточной оценки качества освоения
дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам
следующих контролирующих мероприятий:
Контролирующие мероприятия
Выполнение и защита лабораторных работ
Контрольные работы на лекционных занятиях, завершающих
изучение раздела.
Защита индивидуальных заданий
Презентации по тематике исследований во время проведения
конференц-недели
Тестирование
Зачёт
Таблица 7.
Результаты
обучения по
дисциплине
РД1, РД2,
РД3
РД1, РД2,
РД4
РД1, РД2,
РД4, РД5
РД4, РД5
РД1, РД2,
РД3, РД4,
РД5
РД1, РД2,
РД4, РД5
Для оценки качества освоения дисциплины при проведении
контролирующих мероприятий предусмотрены следующие средства (фонд
оценочных средств):
7.1 Вопросы текущего контроля
Вопросы входного контроля.
1. Радиоактивность и строение атома.
2. Синтез атомных ядер. Термоядерные реакции.
3. Основные изотопы, используемые в промышленности.
4. Области применения изотопов в атомной промышленности.
5. Разделительный элемент.
6. Коэффициент разделения: термодинамический, эффективный.
7. Принципы умножения элементарного эффекта разделения.
8. Особенности работы разделительных колонн. Насадки?
9. Единица работы разделения.
10.Форма идеального каскада.
11.Электромагнитная сепарация.
12.Плазменные разделительные технологии.
13.Центрифужная технология, перспективы развития.
14.Ядерная энергетика и экология.
15.Адсорбция. Химическое равновесие.
16.Диффузия в жидкостях и газах.
17.Основы химической кинетики.
18.Разделение газов и жидкостей.
19.Электрохимические методы обработки сточных вод.
20.Ионообменные и мембранные технологии.
21.Области использования ионообменных методов.
22.Электродиализ. Область применения.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Вопросы рубежного и выходного контроля.
Основные изотопы, используемые в атомной промышленности,
процентное содержание в природной смеси, область их применения.
Основные методы, используемые для разделения и производства
изотопов.
Сравнительная характеристика методов промышленного производства
изотопов.
Объединение разделительных элементов в ступень. Коэффициент
деления потока.
Термодинамический и эффективный коэффициенты разделения. Формула
Фенске для степени разделения.
Типы разделительного каскада, внутренние и внешние параметры
каскада. Уравнение материального баланса.
Минимальное число ступеней в каскаде, из каких условий определяется,
что характеризует, привести формулу.
Минимальное флегмовое число, из каких условий определяется, привести
формулы для каскада тонкого разделения и при C <<1.
i
9. Действительное флегмовое число, как определяется. Привести формулы.
10. Влияние коэффициента обогащения на параметры разделительного
процесса. Привести формулы.
11. Идеальный каскад. Минимальный суммарный поток в идеальном каскаде,
записать формулу, показать связь с реальным каскадом.
12. Число ступеней в идеальном каскаде. Записать выражения для секции
обогащения и секции извлечения.
13. Выражение для флегмового числа. Форма идеального каскада.
14. Ректификация
жидкого
водорода.
Коэффициент
разделения.
Преимущества и недостатки метода.
15. Электролиз воды. Факторы, влияющие на процесс разделения.
Коэффициент разделения. Недостатки данного метода.
16. Процесс получения тяжёлой воды двухтемпературным методом.
Привести схему установки.
17. Сравнительная характеристика основных способов получения тяжелой
воды.
18. Схема газодиффузионного каскада. Принцип работы.
19. Коэффициент разделения двух газов, диффундирующих через пористый
фильтр. Сделать вывод формулы.
20. Расчётная формула для коэффициента обогащения методом газовой
диффузии, привести с учётом разности давлений и проницаемости
пористого фильтра.
21. Привести формулы для определения числа ступеней в обогатительной и
обеднительной части газодиффузионного каскада.
22. Привести схему ступенчатого прямоугольного газодиффузионного
каскада. Объяснить изменение КПД.
23. Суммарный расход вещества в газодиффузионном каскаде.
24. Привести схему и объяснить назначение основных элементов газовой
центрифуги.
25. Циркуляция потоков в противоточной газовой центрифуге. Привести
коэффициент разделения при обогащении в осевом и радиальном
направлении.
26. Назовите известные вам методы деионизации растворов.
27. Какие диапазоны концентраций исходных растворов указывают на
область применения метода очистки?
28. Приведите критерии классификации ионообменного материала.
29. Перечислите
материалы,
на
основе
которых
изготавливают
ионообменные мембраны.
30. Приведите
примеры
использования
композиционных,
нанофильтрационных мембран и на основе силиконовой резины.
31. Что Вам известно о размерах пор в мембранах?
32. Запишите формулы для определения селективности и проницаемости
мембран.
33. Какие виды конструкций устройств обратного осмоса Вам известны?
34. По каким признакам можно проводить классификацию методов
разделения ионных смесей?
35. Чем определяется эффективность процесса разделения при ионном
обмене?
36. Чем можно объяснить увеличение коэффициентов разделения ионов
щелочных металлов при переходе от водных к водно-пропаноловым
растворам?
37. Поясните на примере, каким образом, увеличение содержания
дивинилбензола в структуре ионообменника влияет на его селективность.
Какие методы увеличения селективности ионообменного материала Вам
известны.
38. Запишите уравнение, описывающее кинетическую кривую процесса
замещения ионных форм при электродиализе.
39. Как можно определить время необходимое для достижения заданной
степени замещения при электродиализе?
40. Чем определяется выбор метода осуществления процесса разделения и
оптимальной конструкции аппарата?
41. Перечислите возможные направления усовершенствования технологии
обессоливания воды.
42. Поясните суть процессов коагуляции, из каких стадий они состоят.
43. Какие виды коагулянтов, применяемых для водоочистки Вам известны?
44. Перечислите преимущества и недостатки тонкопленочных композитных
мембран.
45. Назовите электропроводность умягчённой воды, прошедшей систему
водоподготовки.
46. Назовите известные Вам методы повышения эффективности процессов
разделения и очистки веществ.
47. Исходя из каких величин, можно определить время движения ионов под
действием электрического поля в электродиализаторе?
48. Из каких условий выбирается скорость подвода вещества к ячейке
электродиализатора? Поясните на примере.
49. Как определяется критическая скорость при деионизации растворов
методом электродиализа?
50. Определить критическую скорость и критический расход раствора в
семисекционном аппарате по линии диализата и концентрата при
следующих исходных данных:  = 5 см, d = 1 см, С0 = 0,8  8 [г/л], С1 =
0,1 г/л.
51. От каких величин зависит скорость фильтрации на анионитовых и
катионитовых фильтрах?
8. Рейтинг качества освоения дисциплины (модуля)
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и
промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с
«Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости,
промежуточной
и
итоговой
аттестации
студентов
Томского
политехнического университета», утвержденными приказом ректора № 77/од
от 29.11.2011 г.
В соответствии с «Календарным планом изучения дисциплины»:
 текущая аттестация (оценка качества усвоения теоретического
материала (ответы на вопросы и др.) и результаты практической
деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем и
др.) производится в течение семестра (оценивается в баллах
(максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент
должен набрать не менее 33 баллов);
 промежуточная аттестация (экзамен) производится в конце семестра
(оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на экзамене студент
должен набрать не менее 22 баллов).
Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов,
полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный
итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная учебная литература
1. Андреев Б.М. и др. Разделение изотопов биогенных элементов в
двухфазных системах. – М.: ИздАТ, 2000. – 376 с.
2. Андреев Б.М., Зельвенский Я.Д., Катальников С.Г. Тяжелые изотопы
водорода в ядерной технике. – М: Энергоатомиздат. 1987. – 205с.
3. Виллани С. Обогащение урана. – М: Энергоатомиздат. 1983. – 320с.
4. Изотопы: свойства, получение, применение: в 2 т. / под ред. В. Ю.
Баранова. — М.: Физматлит, 2005.
5. Синев Н.М., Батуров Б.Б. Экономика атомной энергетики. – М.:
Энергоатомиздат, 1987. — 480 с.
6. Волжанский А.И., Константинов В.А. Регенерация ионитов. – Л.: Химия,
1990. – 240 с.
7. Гребенюк В.Д., Пономарев М.И. Электромембранное разделение смесей.
– Киев: Наук. думка, 1992. – 183 с.
8. Долгоносов А.М. Ионный обмен и ионообменная хроматография. – М:
Наука, 1993. – 222 с.
9. Ионообменное оборудование атомной промышленности / Е. И. Захаров,
Б. Е. Рябчиков, В. С. Дьяков. — М. : Энергоатомиздат, 1987. – 248 с.
10. Ионообменная технология разделения и очистки веществ: учебное
пособие / А.П. Вергун, В.Ф. Мышкин, А.В. Власов. – Томск: Изд-во ТПУ,
2010. – 110 с.
11. Кокотов Ю.А., Золоторев П.П., Елькин Г.Э. Теоретические основы
ионного обмена. – Л.: Химия, 1986. – 280 с.
12. Москвин Л.Н., Царицына Л.Г. Методы разделения и концентрирования в
аналитической химии. – Л.: Химия, 1991. –256 с.
13. Современные методы очистки воды: учебное пособие / А.М. Ивлева, С.В.
Образцов, А.А. Орлов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2010. — 78 с.
Дополнительная учебная литература
1. Андреев Б.М. Противоточные процессы разделения изотопов и глубокой
очистки веществ. Учебник. МХТИ. 1989. — 140с.
2. Саркисов А.А., Якимов В.А., Каплар Е.П. Термоэлектрические
генераторы с ядерными источниками тепла. – М: Энергоатомиздат. 1987.
– 208с.
3. Шемля М., Перье Ж. Разделение изотопов. – М.: АИ, 1980. – 169 с.
4. Велихов Е.П. и др. Импульсные СО2-лазеры и их применение для
разделения изотопов. – М.: Наука, 1983. – 304 с.
5. Бохан П.А., Бучанов В.В., Закревский Д.Э., Казарян М.А., Калугин М.М.,
Прохоров А.М., Фатеев Н.В. Лазерное разделение изотопов в атомарных
парах. 2004. – 208С.
6. Бохан П.А. и др. Лазерное разделение изотопов в атомарных парах. – М.:
Физматлит, 2004. – 208С.
7. Высоцкий С.П. Мембранная и ионитная технология водоподготовки в
энергетике. – Киев: Техника, 1989. –175с.
8. Герзон В. М. и др. Управление водоподготовительным оборудованием и
установками. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 232 с.
9. Федоров Н.Ф. Сорбенты и сорбционные процессы. Учебное пособие.
ЛТИ. – 1990. 185с.
10. Шапошник В.А. Кинетика электродиализа. – Воронеж: ВГУ, 1989. – 175
с.
Internet–ресурсы:
http://isjaee.hydrogen.ru/pdf/3_2007_Bohan.pdf, http://www.kiae.ru/,
http://depni.npi.msu.su/lectures/win.html, http://nuclphys.sinp.msu.ru/
http://www.water.ru, http://www.chemnet.ru/rus/elibrary,
http://science.ncstu.ru/nii/elbt_lab, http://kfcentr.ru.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
При проведении занятий используются оборудование, компьютеры,
мультимедиа проигрыватели, корпоративная компьютерная сеть и
ИНТЕРНЕТ.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с
требованиями ФГОС по специальности 14.05.04 «Электроника и
автоматика физических установок».
Программа одобрена на заседании кафедры
(протокол № ____ от «___» _______ 2014 г.).
Автор:
доцент каф. ТФ ФТИ_______________ Дорофеева Л.И.
Рецензент __________________________ Вергун А.П.