Утилизация радиоактивных отходов
Отчет по практике - Экология
Другие отчеты по практике по предмету Экология
материалов (варки) определяют для каждого конкретного состава РАО, при этом учитывают такие факторы, как полнота разложения термически неустойчивых соединений, степень гомогенизации, достижение нужной для выбранного аппаратурного оформления вязкости расплава, степень аэрозолеобразования и перехода радионуклидов в газовую фазу. Варка боросиликатного стекла обычно проводится при температуре 1150?1250С.
Рис.2. Принципиальная схема технологии остекловывания ЖРО.
Важной частью установок остекловывания является система газоочистки, очищающая отходящие газы из плавителей как от радионуклидов, так и химических загрязнителей.
Сокращение объема при остекловывании составляет 4,2 4,5. Унос наиболее летучего радиоактивного компонента отходов 134,137Cs не выше 3,5 %.
В качестве флюсующих добавок при получении силикатных стекол с РАО используют кремнезем, оксид алюминия, борный ангидрит, борную кислоту, при необходимости соединения лития или натрия. Флюсующими материалами могут служить природные материалы: датолитовый концентрат, различные глины, кварцевый песок. В результате переработки РАО с использованием силикатных стеклообразователей кроме стекол, не содержащих заметных кристаллических соединений, могут быть получены материалы других типов: стеклокомпозиционные и плавленные, напоминающие по своей структуре базальты - поликристаллические микрогетерогенные тела.
Кроме боросиликатных стекол для иммобилизации РАО используются фосфатные стекла с более низкой температурой варки (900?1000С), при получении которых к отходам добавляют фосфорную кислоту или фосфаты. Фосфатные стекла обладают более высокой способностью растворять оксиды металлов ? компонентов отходов, в том числе MoO3, NaCl, NaSO4 (в случае боросиликатных стекол превышение пределов растворимости содержания в отходах сульфатов и хлоридов приводит к серьезной технологической проблеме: образованию на поверхности расплава отдельной фазы, так называемого хальмоза, обогащенного радионуклидами и обладающего высокой реактивностью). К недостаткам фосфатных стекол можно отнести более высокую склонность к расстекловыванию (кристаллизации), приводящую к снижению химической стойкости, повышенному уносу рутения из расплава. Кроме того, фосфатные расплавы обладают высоким коррозионным воздействием на керамические огнеупоры.
В качестве источника тепла на установках остекловывания используют печи сопротивления, индукционный средне- и высокочастотный и микроволновый нагрев, пропускание переменного тока через расплав и т.д. Использование печей сопротивления ограничено, поскольку сравнительно низкая теплопроводность расплавленной стекломассы (~3 Вт/(мград)) препятствует равномерному распределению температуры в большом объеме расплава.
В установках остекловывания отходов используются керамические и металлические горячие и холодные (с охлаждением стенок) плавители. Наиболее распространенным является керамический плавитель (остекловывание РАО с их использованием проводится в США, ФРГ, Японии, России). Плавление стекломассы в нем осуществляется за счет тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока, подводимого к электродам непосредственно через расплав. Длительная практика использования такого типа плавителей в производстве обычного стекла показала, что они позволяют проводить плавление очень сложных по составу стекол и получать конечный продукт высокого качества. Основные преимущества использования керамических плавителей следующие:
большая технологическая гибкость, позволяющая получать стекла в широком диапазоне составов;
высокая производительность при минимальных объемах рабочей камеры аппаратов;
надежность и возможность относительно длительной (2-5 лет) эксплуатации плавителя;
гомогенность (т.е. высокое качество) получаемого стекла благодаря равномерному нагреву объема стеклоплава.
Рисунок 3 показывает схематично керамический плавитель, используемый при одностадийном процессе остекловывания радиоактивных отходов среднего и низкого уровня активности. Он имеет установленную мощность электрообогрева 150 кВт при температуре расплава 1150?1250C. При этом удельная производительность по стеклу составляет от 40 до 50 кг/м2час при удельном расходе энергии 3,2-3,4 кВт час/кг. Производительность плавителя составляет 50 кг стекла при остекловывании жидких отходов с концентрацией солей 200 г/л.
Существенные ограничения на применение керамического плавителя накладывают сложность его конструкции, большие габариты и масса, необходимость непрерывного режима работы и сложность ремонта и замены в случае выхода из строя. Тоже выведение такой установки из эксплуатации представляет собой важную проблему (демонтаж большой установки с высокими уровнями загразнения).
При использовании индукционного нагрева плавитель помещается внутри медного индуктора, вместе с конденсаторами образующего колебательный контур, соединенный с генератором.
Рис.3. Керамический плавитель для остекловывания радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности. 1-кожух, 2-выход отходящих газов, 3-ввод отходов, 4-слив расплава, 5-керамическая облицовка, 6-термоизоляция, 7-расплав стекла, 8-перегородка, 9-молибденовые электроды.
При подаче жидких отходов непосредственно в зону высоких температур расплава осуществляются процессы обезвоживания, кальцинации и плавления в одном аппарате. Водяной пар при конт?/p>