Регистрация / Вход
Прислать материал

14.574.21.0067

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.574.21.0067
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана (национальный исследовательский университет)"
Название доклада
Разработка плазменно-оптической технологии и технических средств деструкции металлоорганических соединений для промышленных комплексов переработки жидких радиоактивных отходов
Докладчик
Камруков Александр Семенович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
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.
Актуальность и новизна исследования
В составе ЖРО, наряду с неорганическими соединениями часто встречаются различные органические соединения, в частности, комплексообразующие. Наличие данных веществ характерно, в первую очередь, для дезактивационных растворов и вод спецпрачечных. В качестве комплексообразующих веществ наиболее часто используют щавелевую кислоту и ЭДТА. Большинство радионуклидов, обычно присутствующих в составе ЖРО, образуют прочные комплексы с оксалат- и этилендиаминтетраацетат – ионами. При сорбционной очистке ЖРО образование прочных комплексов радионуклидов приводит к резкому снижению эффективности процесса. Из литературных данных известно, что в присутствии щавелевой кислоты коэффициент очистки от радионуклидов может снижаться в 4-5 раз.
В настоящее время на АЭС активно применяются технологии озонировния. Известно, что фотоокисление с использованием дополнительных окислителей позволяет намного эффективнее разрушать комплексоны, чем окислители под отдельности: пероксид водорода или озон. Это связано с генерацией гидроксильных радикалов.
Преимущество использования •ОН радикала в процессе разрушения органических веществ по сравнению с озоном состоит в более высоком его окислительном потенциале, равном 2,8 В (окислительный потенциал озона 2,07 В), в исключительно высоких скоростях реакций с органическими соединениями а также в отсутствии селективности этих реакций окисления. То есть, гидроксильный радикал окисляет органические и неорганические вещества с константами скоростей, как правило, на много порядков превышающими константы скорости реакций, характерных для озона.
Описание исследования

Целью экспериментальных исследований на экспериментальном стенде являлось определение оптимальных режимов обработки модельных растворов, экспериментальных кинетических зависимостей процессов деструкции комплексонов и металлорганических комплексов, исходных данных для оптимизации режимов обработки модельных растворов, корректировки ЭКД и режимов работы экспериментального стенда комбинированной фотоокислительной обработки модельных растворов ЖРО.

Экспериментальные исследования проводились в несколько этапов:

  1. Определение эффективности окисления комплексонов различными типами окислителей. На этом этапе проводятся исследования эффективности окисления комплексонов в модельном растворе с использованием озона, получаемого в озонаторе, и перекиси водорода.
  2. Определение эффективности фотодеструкции комплексонов различными типами УФ-ламп проводится без использования дополнительного окислителя с использованием фотохимических реакторов (ФХР): ФХР-1 (ФХР с амальгамной лампой);ФХР-2 (ФХР с трубчатой импульсной ксеноновой лампой ИНП-16/250).
  3. Определение эффективности фотоокислительной деструкции комплексонов амальгамной УФ-лампой с добавлением различных типов и комбинаций окислителей проводится с использованием озона, получаемого в озонаторе, перекиси водорода и их комбинации.
  4. Определение эффективности фотоокислительной деструкции комплексонов импульсной ксеноновой лампой ИНП-16/250 с добавлением различных типов и комбинаций окислителей проводится с использованием озона, получаемого в озонаторе, перекиси водорода и их комбинации.
  5. Определению типа и концентрации дополнительных окислителей. Исследуется влияние концентрации пероксида водорода на эффективность деструкции модельного раствора.

Определение содержания трилона-Б (Комплексон-III, динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты) в воде производилось методом обратного титрования. Суть метода заключается в спектрофотометрическом определении содержания трёхвалентного железа в растворе при помощи индикатора - сульфосалициловой кислоты (C7H6O6Sх2H2O). Поскольку трилон-Б является более сильным комплексообразующим веществом в реакциях взаимодействия с трёхвалентным железом, чем сульфосалициловая кислота, при этом, одна молекула трилона-Б образует комплекс с одним ионом железа (III), возможно определение содержания трилона-Б в растворе по снижению поглощения на характерной длине волны для раствора, содержащего известную концентрацию ионов железа (III) и сульфосалициловой кислоты.

Результаты исследования

Проведён анализ фотохимических процессов взаимодействия излучения с комплексонами и металлоорганическими соединениями на экспериментальном стенде. Сравнительный экспериментальный анализ монохроматического (254 нм, амальгамная лампа) и сплошного (200 – 400 нм, импульсная ксеноновая лампа) показал, что использование амальгамной лампы в сочетании с перекисью водорода даёт наибольшую скорость реакции, однако, при этом максимальная эффективность составляет 96 %. Импульсная ксеноновая лампа обладает более низкой скоростью ввиду более низкого коэффициента полезного действия, однако, за счёт широкого спектра излучения, обладает более высокой эффективностью, превышающей измерительные возможности использовавшейся методики экспресс-анализа содержания комплексонов в модельных растворах. Для уточнения рабочих характеристик установки необходима доработка экспериментального стенда, а также использование более точных и сложных методов анализа продуктов фотохимической деструкции комплексонов в модельных смесях.

Разработана программа и методика проведения испытаний экспериментального стенда.

Проведены успешные испытания экспериментального стенда на соответствие требованиям технического задания.

Разработана программа и методика проведения экспериментальных исследований на экспериментальном стенде. Планируемый объем работ полностью соответствует всем требованиям технического задания.

Изготовлен в соответствии с комплектом ЭКД экспериментальный стенд. Разработаны программа и методика проведения испытаний экспериментального стенда. Проведены испытания экспериментального стенда. Все полученные в процессе испытаний технические характеристики соответствуют требованиям технического задания. 

В соответствии с ПиМ на экспериментальном стенде были проведены экспериментальные исследования на модельных растворах ЖРО деструкции комплексонов и металлорганических соединений.

Были определены эффективные константы реакции фотохимической деструкции трилона-Б для различных комбинаций источников УФ-излучения и окислителей.

Определено наиболее эффективное соотношение концентраций пероксида водорода и трилона-Б в модельном растворе при начальной концентрации трилона-Б 1000 мг/л. Содержание перекиси водорода в растворе в соотношении 10:1 в мольном соотношении обеспечивает наибольшую скорость фотохимического окисления трилона-Б.

Практическая значимость исследования
Успешная реализация проекта позволит снизить объем радиоактивных отходов, подлежащих последующему захоронению. Развьет новые плазменно-оптические технологии деструкции органических загрязнителей.
Созданное в рамках работы экспериментальное оборудование будет использоваться для отработки промышленного применения разрабатываемой технологии в рамках последующих ОКР.
Постер

14.574.21.0067.ppt