Разработка процесса отверждения жидких радиоактивных отходов с фиксацией в стекле
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
Атомная энергия получает все большее распространение в радиохимических производствах и энергетическом комплексе в России и в мире. Например, в топливно-энергетическом балансе развитых стран доля атомной энергии приближается к 20%, в России – около 17% [2, 30]. Однако развитие атомной энергетики и радиохимии требует ответственного подхода, соблюдения мер повышенной безопасности вследствие крайне разрушительного действия радиоактивных изотопов на организм человека и биологические организмы вообще [17]. 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 [10]. В результате долгой практики откладывания переработки радиоактивных отходов практически во всех развитых странах, где используется атомная энергетика, в том числе и в России, накоплено их значительное количество. В основном это жидкие радиоактивные отходы (ЖРО), к которым относятся прежде всего: 1) водные растворы с разным уровнем удельной активности; 2) различные по составу органические продукты (отработанные экстрагенты, разбавители, масла, ионообменные смолы). Так как радиационные технологии имеют тенденцию к развитию, следует ожидать и роста объемов ЖРО (в добавление к уже накопленным). Поэтому исследования в области переработки ЖРО в настоящее время приобрели особую актуальность. Одним из направлений повышения безопасности обращения с ЖРО является использование технологий 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 стекле. 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.
Битумирование
Битумы представляют собой коллоидные смеси углеводородов с преимущественным содержанием асфальтенов. Дисперсной фазой являются асфальтены, а дисперсионной средой – смолы и масла [15]. Повышение содержания асфальтенов и смол влечет за собой возрастан...
Описание конструкции проектируемого оборудования
Аппаратурно-технологическая схема установки остекловывания радиоактивных отходов представлена на рис. 2.1. Рисунок 2.1 – Аппаратурно-технологическая схема 1 – питающая емкость; 2 – кожухотрубный подогреватель; 3 – выпарной аппарат; 4 – промежуточная...
Открыть главуМатериальный расчет
Концентрация упаренного раствора ЖРО принимается 30%, тогда его состав можно представить как Gтв.фазы = 0,3∙8 = 2,4 т/год, Gводы = 0,7∙8 = 5,6 т/год. Включенность ЖРО в алюмоборосиликатную матрицу по литературным данным [25] принимается 35% в пересче...
Открыть главуЗаключение
Отверждение в стекле – надежный метод кондиционирования ЖРО любой степени активности, имеющий целый ряд преимуществ: снижение объема РАО, минимальная скорость выщелачивания получаемых блоков из всех известных методов отверждения ЖРО, негорючесть, пожаробезопасность, максимальная механическая прочность отвержденных блоков. В данном проекте разработана технологическая схема установки отверждения жидких радиоактивных отходов путем фиксирования их в стекле, подобраны средства контроля и автоматизации процесса. В работе произведены материальный, тепловой, конструктивный и прочностной расчеты смесителя ЖРО и стеклянной шихты, к смесителю подобрано перемешивающее устройство с мотор-редуктором. В работе предложено заменить габаритный индукционный керамический плавитель на индукционный плавитель типа «холодный тигель», который характеризуется более высокой удельной производительностью, намного меньшими габаритами, минимальным уносом газообразных веществ из аппарата, отсутствием коррозии материала аппарата вследствие разделения расплава и корпуса плавителя слоем гарнисажа. 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 перспективным и надежным 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. 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. Белецкая В.А. Исследование реологических свойств силикатных дисперсных систем // Региональные геосистемы. – 2007. №4. – С. 102 – 105. 5. Баклушин Р.П. Эксплуатация АЭС. Ч. II. Обращение с радиоактивными отходами. – М.: НИЯУ МИФИ, 2011. – 314 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. 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. 13. 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. 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. 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. 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. Остекловывание РАО [Электронный ресурс]. – URL: http://www.radon.ru/line_activity/rao/processing_rao/vitrification_rao/ (дата обращения 12.12.20). 20. Папко Л.Ф. Технология волокнистых материалов и покрытий. – Минск: БГТУ, 2014. – 83 с. 21. Персинен А.А. Разработка полимерных композиций для связывания радиоактивных отходов // Записки Горного института. – 2004. Т. 158. – С. 183 – 185. 22. 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 13.12.20). 23. Плакунова Е.В., Татаринцева Е.А., Мостовой А.С. Структура и свойства эпоксидных термореактопластов // Перспективные материалы. – 2013. №3. – С. 57 – 62. 24. Полимерика [Электронный ресурс]. – URL: https://polymerika.ru/catalog/kupit-ed-20-1-kg-otverditel-teta-100-gr/ (дата обращения 09.12.20). 25. 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. 26. 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. 27. Похитонов Ю.А. Перспективы использования полимерных материалов для переработки жидких радиоактивных отходов // Радиоактивные отходы. – 2019. № 3 (8). – С. 53 – 60. 28. Правила устройства электроустановок (ПУЭ): 7-е издание. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. – 600 с. 29. Применение стекол при иммобилизации радиоактивных отходов [Электронный ресурс]. – URL: https://www.atomic-energy.ru/technology/33037 (дата обращения 12.12.20). 30. 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). 31. 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. 32. Расчет и конструирование машин и аппаратов химических производств: Примеры и задачи. М.Ф. Михалев, Н.П. Трофимов, А.И. Мильченко. – Л.: Машиностроение, 1984. 33. РД 26-01-90-85 Механические перемешивающие устройства. Метод расчета (дата введения 01.01.86). 34. 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). 35. Скачек М.А. Обращение с отработавшим ядерным топливом и радиоактивными отходами АЭС. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 448 с. 36. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение (дата введения 20.05.2011). 37. 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). 38. Стась Н.Ф., Свинцова Л.Д. Химия растворов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2006. – 155 с. 39. Ярцев В. П., Ерофеев А.В. Битумные композиты. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2014. – 80 с. 40. E.R. Van Artsdalen, K.P. Anderson The molar heats of solution of boric oxide and boric acid // J. Am. Chem. Soc. – 1951. Vol. 73, No 2. – pp. 579–581.
