Разработка процесса утилизации радиоактивных отходов с использованием микроволновой энергии

 

2.4.плотнение

Уплотнение - зрелая, высокотехнологичная и надежная технология уменьшения объема, которая используется при переработке РАО, главным образом, при обращении с  твердыми промышленными отходами низкого уровня активности (LLW). Некоторые страны (Германия, Великобритания и США) также используют эту технологию для уменьшения объема промышленных отходов промежуточного уровня активности ILW/трансурановые (TRU). Диапозон установок для уплотнения может быть достаточно широк: от систем уплотнения с низкой силой давления  (~5 тонн или выше) до прессов с силой уплотнения более 1000 тонн, которые называются суперуплотнителями. Коэффициенты уменьшения объема обычно находятся между 3 и 10, в зависимости от обрабатываемых отходов. Процесс Уплотнение с низкой силой давления осуществляется на  гидравлических или пневматических прессах для сжатия отходов в подходящие для этого контейнеры, например, металлические бочки емкостью в 200 литров. Для достижения суперуплотнения большой гидравлический пресс сминает непосредственно металлическую бочку  или другой приемный резервуар, содержащий различные формы твердых отходов низкого или промежуточного уровня активности (LLW или ILW). Металлическая бочка или контейнер удерживается в пресс-форме в течение уплотняющего хода суперуплотнителя, который до минимума уменьшает  наружный размер бочки или контейнера. Сжатая металлическая бочка затем снимается с пресс-формы, и процесс повторяется. Две или больше смятых бочек, также называемые таблетками, затем герметизируются внутри контейнера для промежуточного хранения и/или окончательного удаления. По своей конструкции установка суперуплотнения может быть передвижной или стационарной, снабженной как базовой системой ручного управления, с минимумом вспомогательного оборудования, так и детально разработанной системой компьютерного управления, которая выбирает металлические бочки, предназначенные для обработки, измеряет вес и уровни излучения, сжимает бочки, размещает сжатые бочки в наружные контейнеры, герметизирует наружные контейнеры, записывает данные о содержании бочек и наружных контейнеров в автоматизированные системы памяти.

Каждый год по всему миру уменьшается объем десятков тысяч металлических бочек, и они хранятся с отходами, объем которых уменьшен  таким образом до 5 раз. Другое применение технологии Уплотнение при низком давлении обычно применяется для прессования пакетов с мусором, чтобы облегчить их транспортировку или дальнейшее уплотнение  на  установках переработки отходов с целью хранения / удаления. При использовании технологии суперуплотнения в ряде случаев отходы сортируется на сгораемые и несгораемые материалы. Сгораемые отходы затем сжигаются, а негорючие отходы суперуплотняются. Нередко зола и пепел на установках для сжигания отходов также суперуплотняются, чтобы достичь максимального уменьшения объема.

 

2.5. Цементирование радиоактивных отходов

Цементирование с помощью жидких цементных растворов, приготовленных по специальным рецептам, позволяет обеспечивать  иммобилизацию радиоактивных материалов, находящихся в твердом виде, в виде ила и осадков / гелей или активированных материалов. Как правило, твердые отходы помещаются в контейнеры. Затем  в этот контейнер заливается жидкий цементный раствор, где он и схватывается. Далее контейнер с теперь уже монолитным блоком бетона / отходов пригоден для хранения и удаления. В случае если отходы находятся в виде ила и хлопьев, в контейнер, куда они помещаются, добавляется порошковая цементная смесь. Эти два компонента смешиваются внутри контейнера и оставляются для схватывания бетона, также как и при обращении с отходами в твердом виде. Этот процесс использовался, например, для отходов среднего уровня активности в небольших бочках из-под нефтепродуктов и в 500-литровых контейнерах, затем его применение было расширено на половину контейнеров ISO (Международная организация по стандартизации) для отходов низкого уровня активности.

 

3. Радиоактивные  отходы отправят на Солнце

В перспективе, радиоактивные отходы, включая отработанное ядерное топливо, можно будет хоронить на Солнце. Во всяком случае, в России разработан подобный проект. Как сообщает ИТАР-ТАСС, об этом рассказал президент Ракетно-космической корпорации "Энергия" Юрий Семенов. Заявление об этом Семенов сделал на заседании круглого стола, проходящего в рамках международного симпозиума, посвященного пятнадцатилетию сотрудничества России и Европы в области пилотируемой космонавтики.

По словам Семенова, отходы на Солнце смогут доставлять ракеты типа "Энергия". Одна такая ракета "Энергия" может вывозить с Земли до 20 тонн отходов, то есть в год можно отправлять на уничтожение до 100 тонн радиоактивных материалов.

"Экология и  жизнь заставят нас заняться  глобальной энергетической системой. Необходимо в будущем перевести  в космос энергетические и  особо опасные производства", - заявил руководитель российской  космической корпорации.

4. Разработка  процесса утилизации радиоактивных  отходов с использованием микроволновой  энергии

Описание_технологии 
В настоящее врем во всем мире, в том числе и в России, проблема переработки и утилизации радиоактивных отходов является весьма актуальной. Традиционные способы (битумирование, цементация, закачка в подземные горизонтальные слои и т.д.), как показала практика, малоэффективны и являются ненадежными способами утилизации радиоактивных отходов. Проведенный анализ показал, что наиболее перспективной и надежной формой хранения является включение их в стеклообразующую матрицу. Ярко выраженные потенциальные технико-экономические преимущества имеет способ СВЧ остекловывания отходов в металлическом сменном тигле-контейнере разового использовния, предназначенном для их последующего хранения. Процесс остекловывания отходов в 1,5 - 3 раза экономичнее, чем процессы цементирования с использованием портландцемента, смеси портландцемента и диатомита, отверждения с использованием полиэтилена и полистирола. Остеклованные отходы, в отличие от цементированных, могут быть захоронены в наземных хранилищах, что является основным преимуществом процесса СВЧ остекловывания в контейнере. Предварительные испытания созданной в НИКИМТе экспериментальной установки СВЧ остекловывания с использованием металлического контейнера подтвердили простоту процесса остекловывания и компактность оборудования. В установке СВЧ остекловывания только три узла размещены в горячей камере -каньоне: сменный тигель-контейнер, стационарная штатная крышка и подъёмный механизм для подачи контейнера. Для реализации процесса остекловывания отходов в стальном контейнере необходимо, чтобы температура варки стекла была не выше 1000 градусов. С этой целью разработана легкоплавкая стекломатрица на основе ультрафосфатного стекла с температурой варки 900 градусов, которая обеспечивает удержание в стекле летучих соединений радионуклидов, химическую инертность расплава по отношению к стальному контейнеру при сохранении требуемой гидролитической устойчивости, химическую и механическую прочность стекла.

 

 

 

 

Заключение

 

Подводя итог всему вышесказанному, можно сказать, что, несмотря на длительность изучения настоящей проблемы, утилизация и  переработка  отходов по-прежнему не ведется на должном уровне.

Острота проблемы, несмотря на достаточное количество путей решения, определяется увеличением уровня образования и накопления промышленных отходов. Усилия зарубежных стран направлены, прежде всего, на предупреждение и минимизацию образования отходов, а затем на их рециркуляцию, вторичное использование и разработку эффективных методов окончательной переработки, обезвреживания и окончательного удаления, а захоронения только отходов, не загрязняющих окружающую среду. Более эффективно и целесообразно предотвращать образование отходов, начиная со стадии добычи полезных ископаемых и заканчивая потреблением готовой продукции. Достичь этого можно путем разработки и внедрения технологий рационального использования природных ресурсов, выделения ценных компонентов из побочных продуктов производства и отходов.

В советские годы длительное время существовала ориентация промышленности нашей страны на ресурсосберегающие технологии, однако это отображало скорее экономические цели производства, нежели попытку предотвратить вредное воздействие на окружающую среду. В наше время разнообразие продукции, которая при современном развитии науки и техники может быть безотходно получена, весьма ограничено и достижимо лишь на ограниченном числе технологических циклов и только на высокорентабельных отраслях и предприятиях.

     Многостороннее  и глубокое освоение безотходных  производств –     долговременное  и кропотливое дело, которым предстоит  заниматься ряду поколений ученых, инженеров, техников, экологов, экономистов, рабочих разного профиля и  многих других специалистов. Полностью  безотходное производство – далекая  перспектива, но необходимо уже  сейчас решать эту задачу, как  на общеэкономическом уровне, так  и в отдельных отраслях хозяйства. Для этого необходимо предельно  корректно и профессионально  вести учет и оценку промышленных  отходов начиная со стадии  разработки технологических схем, в которых неизбежно образование  отходов, и заканчивая мероприятиями  по их утилизации, переработке  и возможному дальнейшему использованию  в данном производственном цикле  или в других отраслях.

 

 

Список литературы

1. http://www.gintsvetmet.ru
2. http://www.ecoms.ru
3. http://www.Minatom.ru
4. Максимов И.Е. Состояние и перспективы использования экозащитных систем в решении проблем отходов // Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995, серия Экология.
5. Багрянцев Г.И., Черников В.Е. Термическое обезвреживание и переработка промышленных и бытовых отходов // Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и вторичной переработки - аналитические обзоры. Новосибирск, 1995, серия Экология.
6. Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М., Химия, 1990.