Плазмохімічна установка очищення трапних вод АЕС

Abstract

Вступ. В результаті роботи атомних електростанцій утворюються рідкі радіоактивні відходи (РРВ), в структурі яких значне місце займають трапні води. Технології та технічні засоби очищення трапних вод мають низку недоліків, які роблять процес очистки довготривалим і затратним. Проблематика. Одним з найбільш перспективних сучасних способів очищення РРВ є плазмохімічний метод, який у вітчизняній практиці поводження з РРВ не використовується. Виконано експериментальне дослідження застосування плазмохімічних методів в процесі поводження з радіоактивними відходами АЕС для безпечної та ефективної обробки РРВ до стану, придатного для тимчасового зберігання. Мета. Розробка сучасного вітчизняного обладнання для концентрування і вилучення радіоактивних елементів із розчинів комплексного сольового складу. Матеріали й методи. При створені плазмохімічної установки використано методи математичного і комп'ютерного моделювання, натурного макетування, машинного проектування. Для дослідження технічних характеристик розробленої плазмохімічної установки, її особливостей виготовлено спеціальні розчини, що містили іони Cs⁺, Sr²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, а також розчини з органічними компонентами. Результати. Створено та досліджено експериментальну електророзрядну установку з використанням плазмохімічних технологій для очищення РРВ, зокрема, трапних вод, та визначено її характеристики. Висновки. Розроблена експериментальна установка дозволяє проводити глибоку переробку РРВ та істотно зменшувати їх об'єми. Завдяки одностадійності процесу плазмохімічний метод є ефективним при вирішення проблем утилізації РРВ.Introduction. As a result of the operation of nuclear power plants, liquid radioactive waste (LRW) is formed, which consist mainly of drain water. Technologies and technical means of drain water treatment have a number of disadvantages that make the treatment long and expensive. Problem Statement. One of the most promising advanced methods of LRW treatment is the plasma chemical method that has not been used in domestic practice. An experimental study of plasma chemical method for the treatment of radioactive waste from nuclear power plants has been performed for ensuring safe and efficient treatment of liquid radioactive waste in order to make it suitable for temporary storage. Purpose. Development of modern domestic equipment for concentrating and removing the radioactive elements from solutions of complex salt composition. Materials and Methods. When creating a plasma chemical plant, methods for mathematical and computer modeling, full-scale prototyping, and machine design have been used. Special solutions containing s⁺, Sr²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, and Mn²⁺ions, as well as solutions with organic components, have been prepared to study the technical characteristics of the developed plasma chemical plant and its features. Results. An experimental electric discharge plant for using the plasma chemical technologies for the treatment of liquid radioactive waste, in particular, drain water, has been created and studied; its characteristics have been determined. Conclusions. The developed prototype plant enables to carry out integrated treatment of LRW and to significantly reduce its volume. Due to one-stage process, the plasma-chemical method is effective in solving the problems of LRW utilization.Введение. В результате работы атомных электростанций образуются жидкие радиоактивные отходы (ЖРО), в структуре которых значительное место занимают трапные води. Технологии и технические средства очистки трапных вод имеют ряд недостатков, которые делают процесс очистки длительным и затратным. Проблематика. Одним из наиболее перспективных современных способов очистки ЖРО является плазмохимический метод, который в отечественной практике обращения с ЖРО не используется. Выполнено экспериментальное исследование применения плазмохимических методов в процессе обращения с радиоактивными отходами АЭС для обеспечения безопасной и эффективной обработки ЖРО до состояния, пригодного для временного хранения. Цель. Разработка современного отечественного оборудования для концентрирования и извлечения радио активных элементов и растворов комплексного солевого состава. Материалы и методы. При создании плазмохимической установки использовались методы математического и компьютерного моделирования, натурного макетирования, машинного проектирования. Для исследования технических характеристик разработанной плазмохимической установки, ее особенностей были изготовлены специальные растворы, содержащие ионы Cs⁺, Sr²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, а также растворы с органическими компонентами. Результаты. Создана и исследована экспериментальная электроразрядная установка по использованию плазмохимических технологий для очистки ЖРО, в частности, трапных вод, и определены ее характеристики. Выводы. Разработанная экспериментальная установка позволяет проводить глубокую переработку ЖРО и существенно уменшать их объемы. Благодаря одностадийности процесса плазмохимический метод эффективен при решении проблем утилизации ЖРО.