Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии утилизации металлических радиоактивных отходов на основе плавильных агрегатов с жидкометаллическим отводом тепла

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
тяжелый жидкометаллический теплоноситель, пирометаллургический переплав, металлические радиоактивные отходы, гарнисажный плавильный агрегат, кондиционирование радиоактивных отходов.

Цель проекта:
Разработка технологии переработки металлических радиоактивных отходов (МРО), использующей жидкометаллический теплоноситель для отвода тепла с рабочей поверхности корпуса плавильного агрегата

Основные планируемые результаты проекта:
В рамках проекта будет обоснована и разработана пирометаллургическая технология переработки металлических радиоактивных отходов с применением плавильных агрегатов, использующих отвод тепла с рабочей поверхности корпуса жидкометаллическими теплоносителями. Реализация проекта позволит экологически безопасно, экономически эффективно и на современном техническом уровне решать задачи, связанные с переработкой МРО низкой и средней степени активности, полученные в результате эксплуатации объектов атомной промышленности.
Для исследования физико-химических процессов переработки металлических радиоактивных отходов будет разработан экспериментальный образец плавильного агрегата, использующий отвод тепла с рабочей поверхности корпуса жидкометаллическими теплоносителями.
По результатам ПНИЭР будет разработано технического задания на проведение ОКР по теме «Разработка опытно-промышленного образца нового класса плавильных агрегатов, использующих отвод тепла с рабочей поверхности корпуса жидкометаллическими теплоносителями», реализация которого позволит Индустриальному партнеру разработать плавильный агрегат, предназначенный для переработки металлических радиоактивных отходов с получением товарного продукта, без проведения полномасштабных научных исследований.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Для исследования физико-химических процессов переработки металлических радиоактивных отходов будет разработан экспериментальный образец плавильного агрегата, использующий отвод тепла с рабочей поверхности корпуса жидкометаллическими теплоносителями.
Предлагаемое инновационное решение по охлаждению корпуса плавильного агрегата жидкометаллическим теплоносителем имеет принципиальные технико-экономические преимущества, в том числе:
- отвод тепла происходит при низком давлении теплоносителя (до 5 атм), что обеспечивает безопасность, надежность системы и резко снижает металлоемкость и требования к прочности циркуляционного охладительного тракта;
- теплоноситель имеет высокую температуру кипения (выше 1650 °C), не горит, не взрывается и безопасен в рабочем диапазоне параметров, что уменьшает затраты на обеспечение требований по технической безопасности;
- теплоноситель имеет отличные теплофизические параметры (теплопроводность, теплоемкость, и др.), что позволяет обеспечивать эффективную и экономическую теплопередачу в замкнутом циркуляционном контуре охлаждения плавильного агрегата.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Использование новейшей системы охлаждения (жидкометаллический теплоноситель) корпуса плавильного агрегата позволит повысить в 1,5 раза рабочую температуру процесса переработки, на 30 % надежность агрегата, в 3-8 раз производительность и безопасность процесса по сравнению с лучшими мировыми и отечественными аналогами. Переработка МРО низкой и средней активности позволит максимально уменьшить объем хранимых радиоактивных отходов, с получением: минимально возможного объема стекловидного шлака, удовлетворяющего критериям приемлемости для окончательного захоронения; и товарного нерадиоактивного металла без использования дополнительных операций по дезактивации и тщательной фрагментации.

Текущие результаты проекта:
1. Разработаны ТЗ и эскизные проекты на три модуля плавильного агрегата:
модуль жидкометаллического контура охлаждения корпуса;
модуль системы очистки от радиоактивных аэрозолей и токсичных примесей;
модуль термической переработки МРО.
2. Изготовлены:
экспериментальный участок исследований химического и дисперсного состава аэрозолей,
экспериментальный участок исследований по переработке модельных образцов МРО;
модуль жидкометаллического контура;
3. Разработаны программы-методики испытаний модулей.
4. Проведены исследования свойств и дисперсного состава аэрозолей в отходящих газах.
5. Разработана методика и изготовлены модельные образцы МРО с включением в состав основных экологически опасных радионуклидов.
6. Разработана трехмерная модель и проведены теплогидравлические расчеты вариантов конструкции контура охлаждения плавильного агрегата
7. Проведены исследования в обоснование кандидатных конструкционных материалов для изготовления жидкометаллического контура охлаждения плавильного агрегата. Даны рекомендации по изготовлению контура и его элементов.
8. Подготовлена заявка № 2015140421 от 22.09.2015 на получение патента «Способ получения высокотемпературного материала».
9. Опубликованы статьи:
- «Углеродсодержащие сорбенты для извлечения летучих соединений радиоактивного йода из паровоздушной среды», С. А. Кулюхин, И. А. Румер, А. М. Посаженников, И. В. Ягодкин, А. А. Бессонов/Радиохимия, 2015, т. 57, N 4, c. 358–360
- «Conditions for the Improvement of Protective Properties of the Oxide Coatings Formed on the Steel in the Liquid Lead-bismuth and Lead», K. D. Ivanov, O. V. Lavrova, S-A. S. Niyazov, Oriental journal of chemistry, 2015, Vol. 31, Pg. 71-78