Geum.ru

Атомная наука и промышленность

Вид материалаДокументы

Содержание


Достижения в области создания новых фильтроматериалов и фильтровального оборудования для аэс
Рыбкин Н.И.
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   19

ДОСТИЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ФИЛЬТРОМАТЕРИАЛОВ И ФИЛЬТРОВАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ АЭС


Ягодкин И.В., Мартынов П.Н., Паповянц А.К., Осипов В.П., Мельников В.П., Посаженников А.М., ГНЦ РФ-ФЭИ им. А.И.Лейпунского

Кулюхин С.А., ИФХЭ РАН

Рыбкин Н.И., ОФ НИФХИ им. Л.Я.Карпова


В ГНЦ РФ-ФЭИ при кооперации со смежными организациями в рамках Госконтрактов с Роснаукой и Росатомом за период 2005-2006 гг. выполнен комплекс НИОКР по разработке новых технологий, методов и средств очистки газоаэрозольных сред от радиотоксичных загрязнений применительно к потребностям предприятий атомной, радиохимической и других отраслей промышленности. Представляемые ниже основные результаты этих работ касаются следующих направлений:
  • новые сорбенты и фильтроматериалы;
  • фильтр-сорбер с выемной секцией; фильтр-сорбер складчатый;
  • аэрозольный двухступенчатый фильтр с выемной секцией;
  • испытания установки фильтровальной комбинированной на Калининской АЭС;
  • пассивная система фильтрации для АЭС.

1. Новые сорбенты и фильтроматериалы. При разработке одного из перспективных сорбентов – «Физхимин» принималось во внимание, что входящий в его состав силикагель является более термостойким материалом по сравнению с углём. Задача заключалась в отработке оптимальной методики импрегнирования силикагеля. Такая методика была создана в содружестве ГНЦ РФ-ФЭИ с ОЦНТ и ИФХЭ РАН. Из испытанных материалов для импрегнирования (Zn, Cu, Ag, Ni и др.) наилучший результат получен для комбинации Ag + Ni.

Результаты испытаний «Физхимина» показали, что при максимальной рабочей температуре t = 200 оС эффективность очистки по молекулярному йоду составила величину не ниже 99,95% и метилйодиду не ниже 99,2%, а динамическая ёмкость соответственно 4,5 и 1,0 мг на 1 г сорбента.

Гидрофобизация активированного угля СКТ-3 фтороорганическими полимерами типа ПФ (ГНЦ РФ-ФЭИ, ОЦНТ, ОФ НИФХИ) позволила увеличить его термостойкость в воздушной среде до 160 оС, увеличить ёмкость по йоду и возможность работы в условиях повышенной влажности воздуха (до 95%). При этом выявлен оптимальный состав модифицированного комплекса импрегнации (К2[HgI4] + ТЭДА + ПФ), который обеспечивает эффективность по молекулярному йоду, равную 99,95–99,97%.

2. Фильтр-сорбер с выемной секцией; фильтр-сорбер складчатого типа. Разработана и изготовлена новая конструкция фильтра-сорбера АУИ-1500ВМ с выемной секцией, обеспечивающей простую и быструю замену отработанного сорбента.

Конструктивно АУИ-1500ВМ выполнен с сохранением габаритов и присоединительных размеров фильтра-аналога АУИ-1500, что позволяет в случае необходимости избежать дорогостоящей реконструкции вентсистем АЭС.

Был создан также опытно-промышленный образец малоёмкого йодного фильтра СМ складчатого типа на основе импрегнированного (AgNO3 + ТЭДА) углеполотна с рабочей поверхностью ~ 20 м2. Эффективность по молекулярному йоду составляет 99,9%, а по органическому йоду – 99,0%.

Оба фильтра-сорбера успешно прошли Государственные приёмочные испытания и разработана технология их изготовления.

3. Аэрозольный фильтр двухступенчатый с выемной секцией. Функциональные возможности ранее разработанного в ГНЦ РФ-ФЭИ двухступенчатого фильтра ФАС-3500Д были расширены за счёт реализации созданной расчётной программы по оптимизации конструирования подобных фильтров, учитывающей ожидаемый спектр и концентрацию аэрозольных частиц в очищаемой среде. В зависимости от этих параметров соотношение фильтрующих поверхностей секций высокоэффективной и предварительной очистки выбирается в пределах от 3:1 до 14:1.

Первая секция созданного фильтра ФДВ-3500 является съёмной и выполняется, как правило, по всему входному сечению с использованием объёмного фильтроматериала толщиной 50÷150 мм (класса G3-G4) на основе стекловолокна, либо в варианте гофрированного фильтроматериала класса F8-F9. Наличие съёмной секции позволяет по мере забивания проводить её оперативную замену в процессе эксплуатации фильтра и тем самым увеличить ресурс высокоэффективной секции.

Для секции предварительной очистки создан также отечественный фильтроматериал на полимерной основе из бикомпонентного полотна (стержень, оболочка), который позволил создать объёмную структуру повышенной пылеёмкости. Полотно выдерживает регенерацию методом многократной импульсной продувки, которая существенно увеличивает срок службы фильтровального материала.

Высокоэффективная секция фильтра ФДВ-3500 выполнена из стеклобумаги методом миниплиссировки без использования алюминиевых сепараторов. Отказ от металлических деталей позволяет утилизировать фильтр путём сжигания, что весьма важно для ряда технологий.

4. Испытания опытно-промышленного образца УФК-3500 на Калининской АЭС. На Калининской АЭС в мае 2006 г. были проведены пуско-наладочные работы, касающиеся установки фильтровальной комбинированной УФК-3500 [1], которая была смонтирована в составе вытяжной ремонтно-аварийной системы 1ТL70 в помещении ВС-150.

По результатам работы был сделан вывод о готовности УФК-3500 к опытно-промышленной эксплуатации в составе ремонтно-аварийной системы АЭС. В дальнейшем проведенная опытно-промышленная эксплуатация УФК-3500 полностью подтвердила её проектные характеристики.

5. Пассивная система фильтрации на АЭС. В проектах АЭС нового поколения, в том числе и в проекте АЭС-2006, предусматривается установка в верхней точке внешней защитной оболочки обогреваемого фильтра пассивной системы фильтрации (ПСФ) для обеспечения организованного выброса парогазовой среды из межоболочечного пространства (МОП) при запроектных авариях с полным отключением источников электропитания.

Ключевой проблемой при разработке фильтровальной установки ПСФ явился выбор и экспериментальное обоснование фильтрующего и сорбционного материалов. Указанные материалы должны обеспечить очистку парогазовой смеси от радиоактивных аэрозолей (с эффективностью не менее 99,9%) и летучих соединений радиойода (с эффективностью не менее 99,9% по молекулярному йоду и не менее 99,0% по органическим соединениям йода) при заданных значениях проектных нагрузок по аэрозолям (пылеёмкости) и летучим соединениям радиойода (динамической сорбционной ёмкости). Одновременно эти материалы должны обладать малым аэродинамическим сопротивлением (не более 50 Па) при номинальном расходе в температурном диапазоне от 20 до 280 оС.

Для удовлетворения этих требований аэрозольная ступень очистки фильтровальной секции установки ПСФ была оснащена фильтрующим материалом предварительной очистки класса F8-F9, обеспечивающим проектную пылеёмкость, и тонкой очистки, класса Н10-Н11, обеспечивающим проектную эффективность очистки по аэрозолям. Для снаряжения сорбционной ступени очистки фильтровальной секции признано целесообразным использовать сорбент марки «Физхимин KKL-7G(Fe)300».

Испытания изготовленного опытного образца фильтровальной секции ПСФ в условиях, моделирующих условия запроектной аварии, показали, что её основные характеристики в полной мере соответствуют требованиям как по аэродинамическому сопротивлению в рассматриваемом температурном диапазоне, так и по эффективности очистки парогазовой среды от радиоактивных аэрозолей и летучих соединений радиойода.

Создание комплекса фильтровального оборудования и технологий изготовления новых сорбентов и фильтроматериалов с улучшенными технико-экономическими характеристиками позволяет реально приступить к этапу серийного производства и коммерциализации разработанной продукции.

Литература:

1. Мартынов П.Н., Ягодкин И.В., Мельников В.П., Паповянц А.К., Осипов В.П., Кушнарёв Р.А. Фильтровальные комбинированные установки применительно к нормальным режимам работы и вывода из эксплуатации АЭС/ Доклад на Международной научно-практической конференции «Аэрозоли и безопасность - 2005», г. Обнинск, 2005.