Разработка процесса отверждения жидких радиоактивных отходов с фиксацией в композиции из жидкого стекла и цемента
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
Недостаток ископаемых энергоносителей в их невозобновляемости, быстром расходовании потенциала и существенном загрязняющем воздействии на окружающую среду. Атомная энергия является очень перспективной альтернативой углеводородному топливу. Кроме этого, ядерные реакции всё шире используются в радиохимических производствах, изучаются в научно-исследовательских лабораториях и центрах. При эксплуатации атомных энергетических установок, в промышленной и исследовательской ядерной химии и физике требуется очень ответственное соблюдение мер безопасности. Это связано с крайне разрушительным воздействием проникающего излучения радиоактивных изотопов на биологические организмы и окружающую среду [18]. Регенерация, обезвреживание и утилизация отработанных технологических элементов, отработанного ядерного топлива и радиоактивных отходов (РАО) является одной из серьезнейших и наиболее трудно решаемых проблем. Особая опасность радиационного поражения окружающей среды и человека требует грамотного обращения с РАО и максимально безопасного вывода из эксплуатации объектов использования радиоактивного сырья [9]. Наиболее актуально стоит вопрос утилизации жидких РАО, поскольку они представляют собой водные растворы солей радионуклидов, либо органические продукты (отработанные экстрагенты, промывные растворы, разбавители, масла), часто с невысокой концентрацией радионуклидов, но в значительных объемах, требующих обезвреживания. Одним из направлений повышения безопасности обращения с ЖРО является использование технологий их концентрирования и последующего отверждения. Методы отверждения позволяют получать из ЖРО твердые продукты, не представляющие угрозы для персонала и окружающей среды, пригодные для длительного безопасного хранения. Методы отверждения ЖРО разнообразны по аппаратурному оформлению, параметрам технологического процесса и прежде всего – по виду фиксирующего материала для ЖРО. Целью настоящей работы является разработка процесса отверждения ЖРО с фиксацией в композиции из жидкого стекла и цемента. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - изучение литературы по теме исследования и систематизация полученных сведений; - сравнительный анализ существующих методов отверждения ЖРО; - обоснование выбранного метода отверждения ЖРО и описание конструкции проектируемого оборудования; - материальный, тепловой, конструктивный, прочностной и гидравлические расчёты аппарата отверждения ЖРО; - разработка вопросов техники безопасности в процессе отверждения ЖРО.
Система обращения с ЖРО
Cогласно [31] жидкие отходы, пульпы и шламы следует классифицировать как радиоактивные, если удельная активность содержащихся в них радионуклидов более чем в 10 раз превышает значения уровней вмешательства (УВ), для основных радиоактивных изотопов пр...
Открыть главуИонизирующее излучение
Предлагаемые средства и методы защиты от излучения: защита временем; защита расстоянием; экранирование источника излучения; экранирование рабочих мест; средства индивидуальной защиты; выделение зон излучения [18]. Защита временем основана на регулиро...
Заключение
В работе для иммобилизации ЖРО предложено использовать в качестве отверждаемой матрицы портландцемент. По сравнению с прочими методами отверждения цементирование имеет следующие преимущества: - негорючесть, - химическая и радиационная устойчивость, - простота организации технологического процесса отверждения в цементе, - не требуется дополнительных энергозатрат на отверждение. В данном проекте разработана технологическая схема установки отверждения жидких радиоактивных отходов путем фиксирования их в цементе, подобраны средства контроля и автоматизации процесса. В работе произведены материальный, тепловой, конструктивный и прочностной расчеты агрегатора-смесителя ЖРО, к смесителю подобрано перемешивающее устройство с мотор-редуктором. В разделе ˝Охрана труда˝ были разработаны мероприятия по безопасным условиям труда на проектируемой линии отверждения ЖРО, рассчитано заземление технологического оборудования установки. Данный проект показывает, что разработанная установка является надежным и бюджетным вариантом обезвреживания отходов ядерной промышленности.
Список литературы
1. Андрюшин И.А., Юдин Ю.А. Обзор проблем обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом. – Саров: РФЯЦ ВНИИЭФ, 2010. – 138 с. 2. Ахмедзянов В.Р., Лащёнова Т.Н., Максимова О.А. Обращение с радиоактивными отходами / под ред. А.А. Касьяненко. – М.: ИАЦ «Энергия», 2008. – 282 с. 3. Белецкая В.А. Исследование реологических свойств силикатных дисперсных систем // Региональные геосистемы. – 2007. №4. – С. 102 – 105. 4. Баклушин Р.П. Эксплуатация АЭС. Ч. II. Обращение с радиоактивными отходами. – М.: НИЯУ МИФИ, 2011. – 314 с. 5. Гафарова В.В., Кулагина Т.А. Безопасные методы утилизации радиоактивных отходов // Журнал Сибирского Федерального университета Engineering & Technologies. – 2016. №9(4). – С. 985 – 996. 6. ГОСТ Р 51883-2002. Отходы радиоактивные цементированные. Общие технические требования (дата введения 01.01.2003). 7. ГОСТ 34233.2-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек (дата введения 01.08.2018). 8. Доманский И.В., Исаков В.П., Островский Г.М. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи / Под общ. ред. В.Н. Соколова. – Л.: Машиностроение, 1982. – 384 с. 9. Евстратов Е.В., Агапов А.М., Лаверов Н.П. Проблемы ядерного наследия и пути их решения. Т. 1. – М.: Энергопроманалитика, 2012. – 356 с. 10. Ерофеев В.Т., Богатов А.Д., Федорцов А.П. Исследование механизмов повреждения битумных композитов в условиях воздействия биологических агрессивных сред // Фундаментальные исследования. – 2015. № 2 (часть 13). – С. 2787-2800. 11. Ершов Б.Г., Минаев А.А., Попов И.Б. [и др.]. Сравнение физико-химических свойств матриц для иммобилизации радиоактивных отходов (РАО) и технологических процессов их получения // Вопросы радиационной безопасности. – 2005. №1. – С. 13 – 22. 12. Карпушкин С.В., Краснянский М.Н., Борисенко А.Б. Расчеты и выбор механических перемешивающих устройств вертикальных емкостных аппаратов. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2009. – 168 с. 13. Корнеев В.И., Данилов В.В. Растворимое и жидкое стекло – СПб.: Стройиздат, 1996. – 216 c. 14. Ключников А.А., Пазухин Э.М. и др. Радиоактивные отходы АЭС и методы обращения с ними. – Чернобыль: ИПБ АЭС НАН Украины, 2005. – 487 с. 15. Котлярский Э.В. Органические вяжущие материалы. – М.: МАДИ, 2013. – 98 с. 16. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – Л.: Химия, 1983. – 232 с. 17. Кузнецов А.М. Технология вяжущих веществ и изделий из них. – М.: Высш.шк., 1963. – 454 с. 18. Кукин П.П., Лапин В.Л., Пономарев Н.Л. и др. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда). – М.: Высш. шк., 2001. – 319 с. 19. Муратов О.Э., Царева С.М. Инновационные материалы и технологии для иммобилизации радиоактивных и токсичных отходов // Экологическая экспертиза. – 2012. № 3. – С. 35-56. 20. Персинен А.А. Разработка полимерных композиций для связывания радиоактивных отходов // Записки Горного института. – 2004. Т. 158. – С. 183 – 185. 21. Петрунин Г.И., Попов В.Г. Теплофизические свойства вещества Земли. Ч. 1. [Электронный ресурс] – URL: http://geo.phys.msu.ru/%D0%9A%D0%BD%D0%B8%D0%B3%D0%B0%202.%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%8C%201_new.pdf (дата обращения 20.12.20). 22. Плакунова Е.В., Татаринцева Е.А., Мостовой А.С. Структура и свойства эпоксидных термореактопластов // Перспективные материалы. – 2013. №3. – С. 57 – 62. 23. Полуэктов П.П., Суханов Л.П., Матюнин Ю.И. Научные подходы и технические решения в области обращения с жидкими радиоактивными отходами // Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева. – 2005. Т. XLIX. №4. – С. 29 – 41. 24. Поляков А.С., Жихарев М.И. Отверждение жидких отходов среднего уровня активности с использованием неорганических вяжущих // Атомная энергия. – 1985. Т.58. Вып.4. – С.249–252. 25. Похитонов Ю.А. Перспективы использования полимерных материалов для переработки жидких радиоактивных отходов // Радиоактивные отходы. – 2019. № 3 (8). – С. 53 – 60. 26. Правила устройства электроустановок (ПУЭ): 7-е издание. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. – 600 с. 27. Применение стекол при иммобилизации радиоактивных отходов [Электронный ресурс]. – URL: https://www.atomic-energy.ru/technology/33037 (дата обращения 21.12.20). 28. Рахимова Н. Р., Рахимов Р. З., Стоянов О. В. Композиционные вяжущие для иммобилизации токсичных и радиоактивных отходов // Вестник Казанского технологического университета. – 2013. №3. – С. 175 – 182. 29. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи. М.Ф. Михалев, Н.П. Трофимов, А.И. Мильченко. – Л.: Машиностроение, 1984. 30. РД 26-01-90-85 Механические перемешивающие устройства. Метод расчета (дата введения 01.01.86). 31. СанПиН 2.6.1.2523-09 "Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009" (утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 7 июля 2009 г. N 47). 32. Скачек М.А. Обращение с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами АЭС. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 448 с. 33. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение (дата введения 20.05.2011). 34. СП 2.6.6.1168-02 Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами (СПОРО-2002) (утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 23 ноября 2002 г. N 33). 35. Цементирование жидких радиоактивных отходов [Электронный ресурс]. – URL: https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/36/ 030/36030790.pdf?r=1&r=1 (дата обращения 25.12.20). 36. Ярцев В. П., Ерофеев А.В. Битумные композиты. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2014. – 80 с.
