Способы очистки атмосферы от летучих веществ
Информация - Экология
Другие материалы по предмету Экология
>Недостатком известных способов является небольшая эффективность и полнота очистки атмосферы, содержащей различные радионуклиды, как в газовой фазе, так и в виде аэрозолей при различных температуре и давлении, необходимость иметь большой запас фильтрующего материала, недостаточная надежность процесса фильтрации, например, при обесточивании системы фильтрования, в случае выхода из строя системы прокачки фильтруемой среды, при перегреве фильтрующего материала или в случае разгерметизации очищаемого объема и выходе газа в окружающую среду, минуя фильтры, и др.
Ближайшим техническим решением является способ [2] основанный на очистке атмосферы от йода путем введения в нее вещества, способного к взаимодействию и связыванию йода и его соединений, обладающего растворимостью в воде и образующего с йодом и его соединениями нерастворимые осадки.
Ограничением этого технического решения является недостаточная скорость и полнота очистки атмосферы, т.к. не весь йод и соединения йода, находящиеся в очищаемой атмосфере в газовой и аэрозольной фазах, успевают достаточно полно провзаимодействовать с вводимым веществом, не весь йод и его летучие соединения переходят в раствор и осаждаются. Это делает данный способ недостаточно надежным и эффективным особенно в случае разгерметизации очищаемого объема и необходимости его быстрой очистки для уменьшения утечки. На скорость диффузионных процессов, фазовых и химических превращений, связанных с процессом очистки, накладывает ограничения способ подачи вводимого для очистки вещества, его фазовое состояние и характерный размер частиц веществ.
Задача, решаемая предлагаемым техническим решением, повышение эффективности очистки атмосферы от йода.
Техническим результатом предложения является увеличение полноты очистки атмосферы от йода и других радионуклидов; уменьшение концентрации растворенного йода; увеличение скорости конденсации пара и осаждения аэрозолей; уменьшение давления в объеме; упрощение процесса очистки атмосферы и локализации последствий аварий и повышение его надежности; повышение радиационной безопасности.
Технический результат достигается тем, что в способе очистки атмосферы от йода путем введения вещества, способного к взаимодействию и связыванию йода и его соединений, обладающего растворимостью в воде и образующего с йодом и его соединениями нерастворимые осадки, вещество вводят в атмосферу распылением, причем, если вещество вводят в твердом или расплавленном состоянии в виде порошка или капель, то частицы порошка или капель формируют размером не более 10 мкм, а если вещество вводят в фазовом состоянии водного раствора в виде частиц аэрозоля, то частицы аэрозоля формируют размером не более 60 мкм, при введении в атмосферу вещества на нее воздействуют ультразвуком в диапазоне частот от 106 до 1012Гц.
Выбор веществ обусловлен: растворимостью их в воде, взаимодействием их с йодом и его соединениями с образованием нерастворимых осадков, термически стойких и нелетучих при повышении температуры и испарении воды.
Среди веществ, растворимых в воде и взаимодействующих в растворе с йодом и его соединениями с образованием нерастворимых осадков, наиболее пригодны:
AgNO3 нитрат серебра;(NO3)2 нитрат свинца;(CH3COO)2 ацетат ртути.
Их приготавливают и хранят в виде концентрированного водного раствора или гидратов при температуре не выше tхр1100 120oC. Ацетат ртути [3] в сухом нерастворенном состоянии начинает плавиться при tпл 84,5oC, а разлагается при tразл178 - 180oC. Поэтому условия его хранения должны быть следующими:
в твердом состоянии в измельченном виде при tхр258oC;
в расплавленном состоянии при 85oCtхр3180oC.
В связи с этим ацетат ртути может иметь ограниченную область применения. Более термически устойчив нитрат свинца, начинающий в чистом виде разлагаться без плавления при tразл > 200oC [4] Его условие хранения в твердом измельченном виде должно быть tхр2140oC. В расплавленном виде нитрат свинца может находиться, когда он входит в состав раствора, образованного им, например, с нитратом серебра [5] В этом случае условие хранения его в расплавленном состоянии должно быть: 200oC tхр3250oC.
Таким образом, область применения нитрата свинца ограничена уровнем температур 200 250oC. Этого вполне достаточно для применения его, например, для очистки атмосферы защитной оболочки или контейнмента реакторов типа ВВЭР, РБМК, где средняя температура не превышает при тяжелых авариях 150 200oC.
Все указанные вещества растворяются в воде с поглощением тепла. При введении их непосредственно в очищаемый объем, минуя стадию предварительного смешения их с водой, где уже имеется вода в виде жидкости, скапливающейся в нижней части объема, а также в виде пара и аэрозолей, происходит понижение температуры, увеличение конденсации пара и осаждения аэрозолей, понижение давления в этом объеме. Причем в случае, если эти вещества вводить в атмосферу очищаемого объема в виде мелкодисперсного аэрозоля, процессы конденсации пара и осаждения аэрозолей, сопровождаемые также очисткой атмосферы от йода и других радионуклидов, существенно ускоряются.
В образующемся водном растворе указанные вещества вступают в химическое взаимодействие с йодом и его соединениями с образованием нерастворимых твердых частиц. При этом смещается фазовое равновесие между летучими формами йода и растворенными в воде. При восстановлении равновесия летучие формы переносятся в раствор, где они вновь взаимодействуют с образованием нер?/p>