Регистрация / Вход
Прислать материал

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

Номер контракта: 14.574.21.0067

Руководитель: Камруков Александр Семенович

Должность: доцент

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана (национальный исследовательский университет)"
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
жидкие радиоактивные отходы, плазменно-оптические технологии, металлоорганические комплексы, многокомпонентные растворы, фотоокислительная деструкция; фотохимические технологии

Цель проекта:
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:
В результате выполнения проекта будут:
•получены новые экспериментальные данные о процессах и эффектах воздействия комбинированных плазменно-оптических технологий на физико-химические свойства растворов, содержащих металлоорганические комплексы;
•определены оптимальные режимы комбинированного воздействия импульсно- периодическим УФ излучением, которые значительно (в несколько раз) увеличивают скорость деструкции органических соединений и уменьшают удельные энергозатраты;
•подобраны типы и оптимальные концентрации дополнительных окислителей, существенно повышающих скорость разложения органических соединений в составе ЖРО;
•разработаны предложения по практическому использованию полученных результатов в прогрессивных экологических технологиях обработки воды.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Предлагаемые в данном проекте новые плазменно-оптические технологии очистки основаны на высокоинтенсивном импульсном облучении сточных вод коротковолновым ультрафиолетовым (УФ) излучением сплошного спектра в диапазоне длин волн 200 -300 нм. В качестве источников УФ излучения используются мощные плазменные лампы на основе импульсного электрического разряда в ксеноне. В отличие от традиционных непрерывных ртутных УФ ламп с линейчатым спектром излучения, такие лампы излучают спектральный континуум в области длин волн >190 нм. Интенсивность их ультрафиолетового излучения в 10…100 тысяч раз превышает интенсивность стандартных ртутных ламп.
Для увеличения эффекта деструкции используются комбинированные плазменно-оптические технологии, основанные на применении УФ излучения и окислителей (озон, перекись водорода и др.), т.е. на фотохимии. Такие технологии основаны на цепном окислении примесей гидроксильным радикалом , образованном при фотолизе окислителей. Высокая эффективность, обусловлена синергетическим эффектом, заключающимся в многократном взаимном усилении воздействий от УФ излучения и окислителей.
Высокая мощность излучения (более 10 кВт/см2) и сплошной спектр кардинально меняют химизм протекающих под действием УФ излучения реакций и обеспечивают нижеследующие преимущества новой технологии обработки воды :
- существенно (в 5-10 раз) повышается энергетическая эффективность процесса очистки (за счет оптимального согласования спектра излучения и спектра поглощения удаляемых загрязнений и синергетических эффектов при комбинированных плазменно-оптических технологий);
- значительно увеличивается производительность очистных установок (за счет высокой импульсной и средней мощности УФ излучения);
Прямых зарубежных аналогов данной технологии по физическому принципу и технической реализации в настоящее время на рынке нет.

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;
* при создании новых технических средств МЧС России, применяемыми отрядами и войсковыми подразделениями при ликвидации последствий техногенных катастроф и аварий.
Использование полученных научно-технических результатов позволит:
- провести модернизацию существующих технологий и комплексов утилизации ЖРО;
- приступить к разработке новых экологически чистых технологий очистки воздуха, воды и поверхностей от вредных органических соединений;
- разработать основы новых технологий обезвреживания помещений от высокотоксичных органических загрязнителей, которые позволят сохранить работоспособность находящегося в них оборудования и приборов.

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.

Текущие результаты проекта:
Проведён анализ фотохимических процессов взаимодействия излучения с комплексонами и металлоорганическими соединениями. Сравнительный экспериментально-теоретический анализ монохроматического (254 нм, бактерицидная лампа) и сплошного (200 – 400 нм, импульсная ксеноновая лампа) показал, что при облучении ксеноновой лампой присутствие в растворе пероксида водорода заметно ускоряет (примерно в 10 раз) разложение комплекса, в то время как скорость разложение трилона-Б увеличивается менее чем в 2 раза. Разложение Н2О2 под действием излучения ксеноновой лампы примерно в 2 раза более эффективно, чем под действием бактерицидной лампы.
Экспериментально исследовалась эффективность деструкции растворов трилона-Б в воде с помощью реакторов с различными типами источников УФ излучения. Скорость деструкции модельного раствора составила для:
-импульсной ксеноновой лампы ИНП-7/120 – K_ИНП=0,4286 〖мин〗^(-1);
-импульсной ксеноновой лампы ДКсШ-3000 – K_ДКсШ=0,1863 〖мин〗^(-1);
-бактерицидной лампы TUV 10W – K_РЛНД=0,089 〖мин〗^(-1);
-ртутной лампы среднего давления ДРТ-400 – K_РЛСД=0,2998 〖мин〗^(-1);
-эксимерной Xe2 лампы – K_ЭКС=0,0082 〖мин〗^(-1).
Показано, что наибольшей эффективностью обладает УФ излучение сплошного спектра (в 2 – 4 раза выше для различных источников) по сравнению с монохромным излучением бактерицидной и эксимерной ламп.
Проведена экспериментально-теоретическая оптимизация геометрии фотохимического реактора. С помощью разработанной расчетно-теоретической модели было проведено численной моделирование и предложена конструкция фотохимического реактора, которая была изготовлена и экспериментально апробирована. Экспериментально показано, что добавление в конструкцию реактора перегородок увеличивает его эффективность деструкции трилона-Б до 40%.