Установка отверждения радиоактивных отходов
Зарегистрируйся в два клика и получи неограниченный доступ к материалам,а также
промокод
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Введение
Развитие ядерной энергетики в России и в мире обусловлено все большим ее прикладным значением: в радиохимических производствах, энергетике. Например, в топливно-энергетическом балансе развитых стран доля атомной энергии приближается к 20%, в России – около 17% [2, 27]. Очевидно, что развитие ядерной энергетики и радиохимии требует особого подхода, соблюдения мер повышенной безопасности вследствие крайне разрушительного действия радиоактивных изотопов на организм человека и другие биологические организмы [10, 14]. Одной из серьезнейших и наиболее трудно решаемых проблем является обращение с радиоактивными отходами (РАО) – регенерация, обезвреживание и утилизация отработанных технологических элементов, отработанного ядерного топлива и др. Особенно остро стоит вопрос утилизации жидких радиоактивных отходов (ЖРО) вследствие их значительных накопленных объемов при невысокой концентрации. К ЖРО 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 различаются прежде всего по виду фиксирующего материала для ЖРО, а также – по параметрам технологического процесса и аппаратурному оформлению. Целью настоящей работы является разработка процесса отверждения ЖРО с фиксацией в битуме. 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.
Обоснование выбора метода отверждения
Исследованием битумирования ЖРО в России более 20 лет занимается ГУП МосНПО «Радон». Исследования показали следующие положительные аспекты иммобилизации ЖРО в битумах: - высокие гидроизолирующие свойства битумов, что чрезвычайно ценно при захоронении...
Открыть главуТепловой расчет
Приход тепла складывается из тепловых потоков компонентов и тепла нагрева, подводимого в рубашку агитатора с греющим паром: Qприх = QЖРО + Qбитум + Qнагр (1) Теплота потока определяется по формуле: Q = G∙c∙t(2) где G – массовый расход потока, к...
Открыть главуЗаключение
Отверждение в битуме – надежный метод кондиционирования ЖРО, имеющий целый ряд преимуществ: снижение объема РАО, малая скорость выщелачивания получаемых блоков, достаточная механическая прочность отвержденных блоков и их надежная гидроизоляция. В данном проекте разработана технологическая схема установки отверждения жидких радиоактивных отходов путем фиксирования их в битуме, подобраны средства контроля и автоматизации процесса. Сопоставлением различных марок битумов, применяющихся для отверждения ЖРО, в данной работе выбран битум марки БН-3 с оптимальными характеристиками состава, температуры размягчения, фазовой устойчивости. В работе произведены материальный, тепловой, конструктивный и прочностной расчеты агрегатора-смесителя ЖРО и битума БН-3, к смесителю подобрано перемешивающее устройство с мотор-редуктором. Определен расход насыщенного водяного пара повышенного давления для поддержания в агрегаторе температуры, достаточной для испарения воды и предотвращения преждевременного загустевания битумной массы. 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. Папко Л.Ф. Технология волокнистых материалов и покрытий. – Минск: БГТУ, 2014. – 83 с. 20. Персинен А.А. Разработка полимерных композиций для связывания радиоактивных отходов // Записки Горного института. – 2004. Т. 158. – С. 183 – 185. 21. Плакунова Е.В., Татаринцева Е.А., Мостовой А.С. Структура и свойства эпоксидных термореактопластов // Перспективные материалы. – 2013. №3. – С. 57 – 62. 22. 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. 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. Применение стекол при иммобилизации радиоактивных отходов [Электронный ресурс]. – URL: https://www.atomic-energy.ru/technology/33037 (дата обращения 12.12.20). 27. 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). 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. Ярцев В. П., Ерофеев А.В. Битумные композиты. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2014. – 80 с.
