Переработка твердых железосодержащих радиоактивных отходов в шахтных печах Князев, Игорь Анатольевич

Введение к работе

Актуальность темы. Технологические схемы предпр; ятий ядерной Енергетики и радиационной технологии предусматривают образование значительного количества радиоактивных отходов. В проблеме обращения с радооактивныул отходами достаточно много внимай;*.; уделяют отходам низкой удельной активности, объемы которых в согни раз превышают объе;':.; високоактивних отходов. По экономическим соображениям их невыгодно подвергать хранении. Особенностью твердих радиоактивных отходоз (ТРО) яиляется их сложний морфологический состав к изкененис з сяроких пределах процентного содержания компонентов ообїфаємьк отходов. Средний состав и объемное содержание отходов, образупг.гхся на АЗС .и поступавшие ка цектрализированные пункта захоронения и переработки, следующий, '*: бумага, текстиль, древесина - 21-45; полиаерн - 8-30; металлы и их сплавы - 10-15; теплоизоляция, стеклобой - 5-15; строительный мусор, грунт -5-35. Расчетноэ значение обьсмоз ТРО. собираемых и поступающих на хранение с одного блока АЭС 00 - 300 м³/год. Объем поступлення ТРО ка централизованные пункты захоронения отходов 2200 - 2С00 и³/год.

Большие объемы поступления отходов, отсутствие эффективной комплексной технологии, позволяющей охватить разнообразный состав собираема ТРО с экономически целесообразным коэффициентом сокращения объема отходов на пунктах переработки, требует разработки к. внедрения новых технологических процессов переработки. Зто пройде Есего высокотемпературные процессы, позволлш'ке максимально сократить начальный" объем отходов и обеспечить физико-химическую устойчивость конечного продукта переработки в округаккцей среде. 3 настоящее время при организации сксокотс-мпсратуряой термической переработки отходов (саігбжіе. .алавленнз) удаление в газовуз фазу' ¹³⁷Сз (основного носителя актегаос'та) по;;:ет достигать 70-901. Одной из вакнеГш:нх задач является включение а технологии переработки скрапа черных металлов, 'объем которого увеличится до 20 - 25%

от объема образующихся ТРО в-период плановых ремонтов и при демонтажних работ при выводе энергоблока АЭС с эксплуатации.

Цель работа. Разработка комплексной технологии и оборудования для высокотемпературнсй переработки железосодержащих твердых радиоактивных отходов (КТРО).

Научная новизна

1.Разработана технология получения шлако-металлических расплавов и компактированных про^.-стов для тепловой обработки СТО шахтной плазменной печи.

2.Определены способы управления тепловой работой шахтной печи с топливно-плазменными источниками нагрева (ТПИ).

1. Предложена методика расчета геометрии рабочего пространства шахтной печи для переработки ШУО.

2. Рассмотрены физико-химические процессы локализации ¹³⁷С: шлаковым расплавом для условий переработки отходов в шахтной печі с противоточным движением слоя отходов и теплоносителя.

3. Исследовано и обосновано распределение температур по длин настильной топливно-плазменной струи, развивающейся в ограничен ном пространстве.

Теоретическое и практическое.значение результатов работы 1. Разработаны технология и оборудование для термической пе реработки железосодержащих радиоактивных отходов в печи ііахтног типа с жидким шлакоудалением. Проведена экспериментальная провер ка на пилотных и опытно-промышленных установках. -

2.Выполнены проекты промышленных установок нового.типа перс работки ЖТРО в шахтной печи для АЭС повышенной безопасности плавления зольного остатка для Калининской АЭС (совместно с фщ мой "NUKEM" '(Германия) и переработки медицинских отходов для фщ мы "PR0METR0N" (Япония,ТОКИО).

4. Разработаны и внедрены в НПО "Радон" промышленные коне трукции топливно-плазменных источников нагрева в процессах терм ческой обработки и плавления материалов.

5. Разработаны конструкцій! малогабаритных шахтных печей имєі

щих: камеру выработки расплава, обогреваемую ТПИ, с возможным применением индукционных нагревателей; подовую часть шахты с наличием в ней фурменного пояса подачи воздушного дутья при использовании плазменного нагрева; водоохлаждаемую шахту "еременного сечения с наличием дополнительных фурм подачи тангенциа ь:ю направленного воздушного дутья.

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 29 работ, включая 7 патентов, 4 авторских свидетельства на изобретение.

Материалы диссертационной работы доложены на международных конференциях и симпозиумах: по теоретической и прикладной плазмо-химии (Riga, 1991). .АСТШпрз-93 (Santa Fe.. США). Scientific Basis for Nuclear Waste Management (Kioto, Япония, 1994), 5-ой Ежегодной Научно-Технической Конференции Ядерного общества России "Ядерная энергетика и промышленность" (Обкнкск:ФЭИ. 1994), Problem of modular information computer systems and networks (S-Peters-burg, 1995); Международной выставке "Экология -90" (Москва 1990).

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав к раздела выводов. Содержание работы изложено на.ПО страниц машинописного текста и включает 24 рисунка. 17 таблиц. Список использованных источников содержит 158 наименований работ.