Утилизация радиоактивных отходов
Отчет по практике - Экология
Другие отчеты по практике по предмету Экология
Но и полным прекращением этого развития уже нельзя остановить расширяющееся радиоактивное заражение окружающей среды . Дело дошло до того, что предложение академика А.Д.Сахарова (вдохновлённого сталинской мыслью нет человека - нет проблемы) хоронить АЭС сразу, еще перед запуском их в работу, теперь принято рассматривать не как сомнительный академический анекдот, а в качестве единственно реальной альтернативы очередному Чернобылю.
2. Метод (технология) остекловывания РАО.
Остекловывание - признанный в мировой практике метод обращения с РАО высокой активности. Его использование позволяет значительно сократить объем отходов и получить форму РАО, устойчивую к воздействию факторов окружающей среды и пригодную для долговременного хранения.
Технология остекловывания используется для иммобилизации отходов высокого уровня активности уже более 40 лет. Стеклянная матрица обладает высокой емкостью к иммобилизации различных радионуклидов и долговременной устойчивостью. В последние годы технология остекловывания интенсивно разрабатывается для иммобилизации отходов низкого и среднего уровня активности. В Хэнфорде, США, строится завод по остекловыванию низкоактивных отходов, причем ожидаемый суммарный объем стекла с отходами будет более 200 тыс. куб. м. В Таежуне, Южная Корея вводится в эксплуатацию завод по остекловыванию низкоактивных отходов АЭС. В Сергиевом Посаде, Россия с 1999 года также работает установка по остекловыванию низко - и среднеактивных отходов.
ХАРАКТЕРИСТИКИ СТЕКЛА
Способность стекла включать в свой состав широкий спектр элементов связана с его строением. Стеклообразное состояние вещества образуется при затвердевании переохлажденных расплавов и является твердотельной разновидностью аморфного состояния. Основу наиболее распространенного и практически важного класса оксидных стекол составляют оксиды - стеклообразователи, сравнительно легко превращающиеся в стекло: диоксид кремния, оксиды бора и фосфора. В полимерном каркасе из радикалов SiO2, В2O3, Р2O3 растворены ионы-модификаторы, обычно оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, способствующих, как правило, снижению температуры плавления стекла и уменьшению вязкости расплава. В зависимости от состава стекла, некоторые из этих оксидов могут выступать и в роли стеклообразователей, т.е. входить в структурный каркас стекла. Наличие в составе стекла более одного стеклообразователя приводит к образованию смешанного каркаса. Преобладание ковалентных связей обуславливает полимерное строение стекла и приводит к пониженной летучести его компонентов, а также обуславливает относительно низкие коэффициенты диффузии в стекле.
Существует два механизма фиксации радионуклидов из отходов (рис. 1): прямой, когда радионуклиды входят в структуру стекла либо как стеклообразователи, либо как модификаторы и косвенный, когда радионуклиды содержатся во включениях окруженных стекломатрицей.
Рис. 1. Механизмы включения радионуклидов в остеклованном продукте. Слева -относительно однородный стеклопродукт фиксирует радионуклиды в структуру стекла. Справа - радионуклиды содержатся во включениях.
На самом деле остеклованные радиоактивные отходы всегда содержат то или иное количество включений, так что оба механизма иммобилизации реализуются одновременно.
К числу основных характеристик, определяющих выбор стекол в качестве матрицы при отверждении жидких отходов, относят:
(1) достаточно высокую химическую устойчивость к выщелачивающему действию воды;
(2) термическую и радиационную стойкость, гарантирующую отсутствие газовыделения и перехода радионуклидов в газовую фазу;
(3) механическую прочность;
(4) возможность включения в структуру стекла отходов, значительно различающихся по своему химическому составу;
(5) возможность обеспечения максимального концентрирования в процессе отверждения, благодаря чему происходит сокращение объема РАО
(6) наличие хорошо разработанной технологии получения стекла.
Наибольшее распространение для иммобилизации как высокоактивных, так и низко- и среднеактивных отходов получили боросиликатные стекла, основу которых составляют кремниево-кислородный трехмерный каркас, а бор играет роль модификатора , понижающего температуру варки и увеличивающего прочность стекла.
ТЕХНОЛОГИИ ОСТЕКЛОВЫВАНИЯ
Процесс включения радиоактивных отходов в стекло предусматривает предварительное смешивание их в виде кальцинированного порошка или шлама со стеклообразующими материалами (флюсом) и последующим плавлении полученной смеси (шихты). Cтеклообразующие добавки и отходы могут подаваться в плавитель отдельными потоками, соотношение которых поддерживается на уровне, обеспечивающем получение стекла заданного химического состава. Для плавления стекла обычно используют прямой джоулевый обогрев электрическим током, протекающим через расплав, или обогрев расплава индукционными токами высокой частоты. Принципиальная схема технологии остекловывания показана на рисунке 2.
При разработке составов стекол для отверждения РАО с целью получения высокостойкого продукта учитывают следующие факторы: флюс не должен содержать легколетучих компонентов и быть дорогостоящим; вязкость расплава при температуре варки должна составлять 2?10 Па, а его электропроводность ? обеспечивать возможность выбора источника электронагрева. Температуру получения стеклообразных