Разработка агрегатора для отверждения ЖРО с фиксацией в полимере
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
Атомная энергия как альтернатива углеводородным топливам в последние десятилетия получила достаточно широкое распространение. Доля ее в мировом производстве энергии составляет более 14%, в России – около 17% [2, 26]. Атомная энергетика часто сталкивается с негативным отношением со стороны общества. Прежде всего это связано с обеспечением безопасной эксплуатации АЭС, а также радиохимических предприятий, если речь идет о применении радиоактивных изотопов в химико-технологических процессах, поскольку воздействие радиации на человека и окружающую среду крайне разрушительно. И самое главное – проблема завершающих этапов ядерного топливного цикла, то есть грамотного обращения с отработанным ядерным топливом, радиоактивными отходами и максимально безопасным выводом из эксплуатации объектов использования радиоактивного сырья [10]. В настоящее время на АЭС и радиохимических предприятиях накоплено большое количество жидких радиоактивных отходов (ЖРО), представляющих серьезную опасность для окружающей среды. К их числу относятся водные растворы с разным уровнем удельной активности и различные по составу органические продукты, включающие отработанные экстрагенты, разбавители, ионообменные смолы и масла. Результатом долгой практики откладывания решения проблемы переработки радиоактивных отходов стало систематическое накопление данных веществ в больших количествах во всех «ядерных державах», в том числе и в России, как основной правопреемницей СССР в вопросах радиационных технологий. И поскольку радиационные технологии постоянно развиваются и все шире используются в настоящее время, это объясняет актуальность исследования в области переработки радиоактивных отходов. Одно из направлений повышения безопасности обращения с ЖРО — создание технологии, позволяющей получать в результате их переработки твердые продукты, не представляющие угрозы для персонала и окружающей среды, пригодные для длительного хранения. Ввиду разнообразия состава и уровня активности не представляется возможным использовать для переработки ЖРО какой-то один универсальный метод. Для отверждения ЖРО могут быть использованы различные методы, анализ которых будет приведен в литературном обзоре данной работы, в том числе метод применения полимерных материалов, способных отверждать ЖРО с образованием химически устойчивых продуктов. Цель настоящей работы – разработка агрегатора для отверждения ЖРО с фиксацией в полимере. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - изучение литературы по теме исследования и систематизация полученных сведений; - сравнительный анализ методов отверждения ЖРО; - обоснование выбранного приоритетного 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 в России
Жидкими радиоактивными отходами считаются любые радиоактивные жидкости, если удельная активность содержащихся в них радионуклидов более чем в 10 раз превышает значения уровней вмешательства (УВ) [30]. В табл. 1.1 приведены нижние уровни содержания ря...
Открыть главуОстекловывание
Промышленное остекловывание ЖРО в РФ осуществляется в одну стадию в керамических плавителях прямого нагрева. Аппарат – огнеупорная печь прямого электронагрева переменным током, электроды погружены непосредственно в стекло. Температура расплава может ...
Открыть главуВключение в полимерные композиции
Успешное промышленное внедрение метода цементирования при переработке ЖРО категорий НАО и САО явилось главной причиной ослабленного внимания к полимерным материалам как к связующим. При иммобилизации жидких отходов категорий ВАО, как отмечалось в раб...
Открыть главуМикроклимат
Микроклимат на рабочем месте определяется температурой, относительной влажностью воздуха, скоростью движения воздуха и интенсивностью теплового излучения. Значительные колебания параметров микроклимата приводят к нарушению терморегуляции организма и ...
Опасность излучения
Для защиты от излучения могут быть применены следующие приемы: защита временем; защита расстоянием; экранирование источника излучения; экранирование рабочих мест; средства индивидуальной защиты; выделение зон излучения. К организационным мероприятиям...
Заключение
В данном проекте разработана технологическая схема установки отверждения жидких радиоактивных отходов путем фиксирования их в полимерной матрице на основе эпоксидно-акриловой композиции, подобраны средства контроля и автоматизации процесса. В работе произведены материальный, тепловой, конструктивный и прочностной расчеты агитатора, 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. Отверждение в полимере – сравнительно новый метод кондиционирования ЖРО средней активности, но не так развитый, как цементирование и битумирование. Вместе с тем, целый ряд преимуществ (низкая температура процесса, пожаробезопасность, негорючесть, простота аппаратурного оформления, низкая скорость выщелачивания и экологическая безопасность) делают фиксацию в термореактивном пластике очень привлекательным направлением утилизации РАО. Единственный недостаток – длительность радиационного структурирования – в работе предложено устранить введением в количестве 5% (масс.) химического отвердителя ТЭТА, что совместно с радиационным отверждением ускоряет гелеобразование в реакционной массе на порядок и, вместе с тем, не приводит к заметному экзотермическому эффекту и наобходимости монтажа теплообменной рубашки. Данный проект показывает, что разработанная установка является перспективной и конкурентно способной установкой по обезвреживанию средне активных отходов атомной 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. Атомная энергия в мире. Группа компаний Росатома «Атомэнергомаш» [Электронный ресурс]. – URL: http://www.aemgroup.ru/mediacenter/infor-matoriy/atomnaya-energetika-v-mire.html (дата обращения 09.12.20). 3. Ахмедзянов В.Р., Лащёнова Т.Н., Максимова О.А. Обращение с радиоактивными отходами / под ред. А.А. Касьяненко. – М.: ИАЦ «Энергия», 2008. – 282 с. 4. Баклушин Р.П. Эксплуатация АЭС. Ч. II. Обращение с радиоактивными отходами. – М.: НИЯУ МИФИ, 2011. – 314 с. 5. Воронков А.Г., Ярцев В.П. Эпоксидные полимеррастворы для ремонта и защиты строительных изделий и конструкций. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2006. – 92 с. 6. Гафарова В.В., Кулагина Т.А. Безопасные методы утилизации радиоактивных отходов // Журнал Сибирского Федерального университета Engineering & Technologies. – 2016. №9(4). – С. 985 – 996. 7. ГОСТ Р 51883-2002. Отходы радиоактивные цементированные. Общие технические требования (дата введения 01.01.2003). 8. 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). 9. 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. 10. Евстратов Е.В., Агапов А.М., Лаверов Н.П. Проблемы ядерного наследия и пути их решения. Т. 1. – М.: Энергопроманалитика, 2012. – 356 с. 11. 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. 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. Ключников А.А., Пазухин Э.М. и др. Радиоактивные отходы АЭС и методы обращения с ними. – Чернобыль: ИПБ АЭС НАН Украины, 2005. – 487 с. 14. Котлярский Э.В. Органические вяжущие материалы. – М.: МАДИ, 2013. – 98 с. 15. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – Л.: Химия, 1983. – 232 с. 16. 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. 17. Муратов О.Э., Степанов И.К., Царева С.М. Методы переработки жидких радиоактивных отходов: Аналитический обзор / Под ред. М.Н.Тихонова // Экология промышленного производства. – 2012. Вып.3. – С. 30-42. 18. Муратов О.Э., Царева С.М. Инновационные материалы и технологии для иммобилизации радиоактивных и токсичных отходов // Экологическая экспертиза. – 2012. № 3. – С. 35-56. 19. Персинен А.А. Разработка полимерных композиций для связывания радиоактивных отходов // Записки Горного института. – 2004. Т. 158. – С. 183 – 185. 20. Персинен А.А., Мельникова И.Н., Александров Н.И. Вывод из эксплуатации ядерных и радиационноопасных объектов на примере Дальнего Востока // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института. – 2010, №8 (34). – С. 89 – 91. 21. Плакунова Е.В., Татаринцева Е.А., Мостовой А.С. Структура и свойства эпоксидных термореактопластов // Перспективные материалы. – 2013. №3. – С. 57 – 62. 22. Полимерика [Электронный ресурс]. – URL: https://polymerika.ru/catalog/kupit-ed-20-1-kg-otverditel-teta-100-gr/ (дата обращения 09.12.20). 23. Поляков А.С., Жихарев М.И. Отверждение жидких отходов среднего уровня активности с использованием неорганических вяжущих // Атомнаяэнергия. – 1985. Т.58. Вып.4. – С.249–252. 24. Похитонов Ю.А. Перспективы использования полимерных материалов для переработки жидких радиоактивных отходов // Радиоактивные отходы. – 2019. № 3 (8). – С. 53 – 60. 25. Правила устройства электроустановок (ПУЭ): 7-е издание. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. – 600 с. 26. Производство электроэнергии и теплоэнергии. Россия в цифрах. – 2019 г. [Электронный ресурс]. – URL: https://rosstat.gov.ru/storage/media-bank/rus19.pdf (дата обращения: 09.12.20). 27. 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. 28. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи. М.Ф. Михалев, Н.П. Трофимов, А.И. Мильченко. – Л.: Машиностроение, 1984. 29. РД 26-01-90-85 Механические перемешивающие устройства. Метод расчета (дата введения 01.01.86). 30. 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). 31. Скачек М.А. Обращение с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами АЭС. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 448 с. 32. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение (дата введения 20.05.2011). 33. 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). 34. Ярцев В. П., Ерофеев А.В. Битумные композиты. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2014. – 80 с. 35. Kirk-Othmer encyclopedia, 3 ed., v. I, N.Y.-[a.o.], 1978, p. 330-54. 36. Senior Expert Symposium on Electricity and Environment/ Helsinki, Finland, 13-17 May 1991. IAEA Vienna, 1991.
