Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Декабря 2010 в 17:37, реферат
Характеристика и описание методов утилизации радиоактивных отходов.
Введение
1. Радиоактивные отходы
2. Уплотнение
3. Цементирование радиоактивных отходов
4. Разработка процесса утилизации радиоактивных отходов с использованием микроволновой энергии
Проблема защиты окружающей среды - одна из важнейших задач современности. Выбросы промышленных предприятий, энергетических систем и транспорта в атмосферу, водоемы и недра на современном этапе развития науки и техники достигли таких размеров, что в ряде районов, особенно в крупных промышленных центрах, уровни загрязнений в несколько раз превышают допустимые санитарные нормы.
Экологические исследования, проведенные в последние десятилетия во многих странах мира, показали, что всё возрастающее разрушительное воздействие антропогенных факторов на окружающую среду привело ее на грань кризиса. Среди различных составляющих экологического кризиса (истощение сырьевых ресурсов, нехватка чистой пресной воды, возможные климатические катастрофы) наиболее угрожающий характер приняла проблема незаменимых природных ресурсов - воздуха, воды и почвы - отходами промышленности и транспорта.
Проблема
охраны окружающей среды является комплексной
проблемой и имеет глобальный характер.
Дальнейшее развитие человечества невозможно
без комплексного учета социальных, экологических,
технических, экономических, правовых
и международных аспектов проблемы применительно
не только к конкретному производственному
циклу, но и в масштабах регионов, стран
и всего мира.
1. Радиоактивные отходы
1.
Сжигание
Технология сжигания (прокаливания) в основном используется для уменьшения объема горючих отходов низкого уровня активности. Это - технология, которая является также предметом беспокойства населения во многих странах, поскольку местных жителей волнует проблема образующихся при сжигании выбросов в атмосферу. Тем не менее, эта технология может использоваться для обработки как жидких, так и твердых отходов - древесины, бумаги, одежды, резины, а также органических отходов. Пока она используется согласно строгим нормам, установленным для выбросов в атмосферу. Процесс Современные системы сжигания - хорошо спроектированные, высоко технологичные процессы, разработанные для полного и эффективного сжигания отходов с минимальным количеством выделений. После отделения горючих отходов от негорючих составных частей, отходы сжигают (прокаливают) в специально спроектированной печи для обжига и сушки при температуре до ~1000oC. Любые газы, выделившиеся во время прокаливания, обрабатываются и отфильтровываются до их выпуска в атмосферу и должны контролироваться на предмет соответстветствия международным эталонам и национальным нормам выпуска выбросов в атомсферу. После прокаливания остается зола, которая содержит радионуклиды, для нее может потребоваться дальнейшее кондиционирование вплоть до удаления, например, посредством цементирования или битуминизации. Если это будет рентабельно, для дальнейшего снижения объема зольных отходов может также использоваться технология уплотнения. Достигнуты коэффициенты снижения объема вплоть до 100 в зависимости от плотности отходов. Другое применение технологии Прокаливание горючих отходов может применяться и к радиоактивным, и к другим видам отходам. В случае обращения с радиоактивными отходами оно используется для обработки низкоактивных отходов LLW атомных электростанций, предприятий ядерно-топливного цикла, исследовательских центров (типа центров биомедицинских исследований), медицинских учреждений и предприятий по переработке отходов. Прокаливание опасных (например, отработанные масла, растворители) и безопасных отходов (городские отходы, биомасса, шины, сточные воды, ил) также осуществляется во многих странах. |
2. Уплотнение
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. |
3. 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. |
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.