Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка плазменно-оптической технологии и технических средств деструкции металлоорганических соединений для промышленных комплексов переработки жидких радиоактивных отходов

Докладчик: Камруков Александр Семенович

Должность: Заведующий отделом 4.3 НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э.Баумана, доцент, к.т.н.

Цель проекта:
В составе жидких радиоактивных отходов (ЖРО), наряду с неорганическими соединениями часто встречаются различные органические соединения, в частности, комплексообразующие. Большинство радионуклидов, обычно присутствующих в составе ЖРО, образуют прочные комплексы с оксалат- и этилендиаминтетраацетат–ионами. В присутствии комплексов коэффициент сорбционной очистки от радионуклидов может снижаться в 4-5 раз. Нами было предложено разработать плазменно-оптическую технологию и технические средства деструкции металлоорганических соединений для промышленных комплексов переработки жидких радиоактивных отходов Основными целями реализации данного проекта являются: -Снижение объема радиоактивных отходов, подлежащих последующему захоронению; -Развитие новых плазменно-оптических технологий деструкции органических загрязнителей; -Создание экспериментального оборудования для отработки промышленного применения разрабатываемой технологии в рамках последующих ОКР.

Основные планируемые результаты проекта:
Главным результатом выполнения проекта является разработка технологии, способной обеспечить разрушение металлоорганических комплексов и комплексонов, входящих в состав ЖРО. Степень разрушения должна составлять не менее 99,9%. Технология должна быть ориентированна на применение на объектах атомной промышленности.
Принципиально важным вопросом разработки предлагаемой технологии является выбор типа источника фотолизирующего излучения. На первых этапах работы планируется проведение корректного (в единых условиях) сравнения воздействия различных источников УФ излучения (ртутные, эксимерные и импульсные ксеноновые лампы различных типов) в комбинациями с различными окислителями на характерные для ЖРО комплексы (Ох+Ме; ЭДТА+Ме). В такой постановке исследования не проводились ни в нашей стране, ни за рубежом. С этой целью в настоящий момент разрабатывается макет фотоокислительного модуля, позволяющего провести данные исследования.
В мировой практике в настоящее время применяются следующие комбинации: УФ+Н2О2 и УФ+О3, при этом в качестве источника излучения используются в основном ртутные лампы низкого давления, известны также отдельные работы с применением эксимерных ламп. Импульсные ксеноновые лампы по ряду физических (сплошной спектр, высокая интенсивность излучения и др.) и эксплуатационных параметров существенно превосходят как ртутные, так и эксимерные лампы и потенциально представляются более перспективными для решения поставленных задач. В настоящее время они используются в основном в системах микробиологической очистки объектов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты работы будут востребованы при разработке и внедрению комплексов по утилизации и захоронению ЖРО на АЭС.

Использование полученных научно-технических результатов позволит провести модернизацию существующих технологий и комплексов утилизации ЖРО. Основными потребителями выполненных ПНИ будут в первую очередь российские и зарубежные АЭС, обогатительные комбинаты, исследовательские институты и прочие предприятия, работающие с радиоактивными веществами, а также компании выпускающие оборудование для комплексной переработки ЖРО.

В случае успешной реализации всех задач ПНИ технология плазменно-оптической деструкции органических веществ может быть адаптирована для ряда прочих областей промышленности, таких как фармакология, химическая промышленность, системы водоподготовки.

Текущие результаты проекта:
На основе проведенного анализа современной литературы были выбраны основные типы источников УФ излучения, применяющихся в современной практической фотохимии, с целью оценки и сравнения их эффективности по разрушению металлоорганических комплексов и комплексонов:
1. Ртутная бактерицидная лампа Philips TUV8
2. Ртутная лампа среднего давления ДРТ 400
3. Эксимерная лампа с длинной волны 172нм (конкретный поставщик уточняется)
4. Импульсная шаровая ксеноновая лампа ДКСШ-3000
5. Импульсная трубчатая лампа ИФП 1200.
Для ламп 1-3 целесообразно проведена закупка источников питания. Для ламп 4 и 5 выполнена разработка источников питания. Разработанный макет фотоокислительного модуля допускает применение любых вышеперечисленных источников излучения, обеспечивает возможность введения дополнительных окислителей в различных концентрациях, вариацию расхода жидкости в диапазоне 50-250 л/ч, допускает возможность профилирования потока жидкости внутри фотохимического реактора. Исходя из требований ТЗ, утверждена и реализована следующая концепция макета. Он включает в себя 3 фотохимических реактора, два из которых предназначены для УФ источников 4 и 5 соответственно и еще один универсальный, допускающий применение ламп 1-3. Объем емкостей для обрабатываемого раствора находится в диапазоне 10-20 л. Приемная емкость - подогреваемая и оборудована датчиком температуры; дополнительный датчик температуры расположен сразу после выхода из фотохимического реактора. Предусмотрена возможность присоединения дополнительно оборудования в разрыв основной цели как до фотохимических реакторов так и после.

По тематике ПНИ подготовлена и опубликована статья "Фотоокислительное разложение оксалат-ионов концентрированным озоном с использованием высокоинтенсивного импульсного уф-излучения сплошного спектра," в журнале "Химия высоких энергий". Журнал входит в БД WoS и Scopus. IF=0.773; SJR = 0.369 (№1 среди российских журналов по своей категории; №2 по разделу "химия" в целом).

По тематике ПНИ подготовлен и сделан доклад для участия в международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе», проходившей в городе Гурзуф с 1 по 9 октября 2014 на тему "Численное моделирование и экспериментальные исследования фотохимических реакторов для УФ обработки."