Книга: Петров Г. А., Боровинская И. П., Петров А. Г., Чадов Д. И., Баринова Т. В. «Инновационные энергосберегающие технологии переработки радиоактивных отходов»

Книга посвящена разработке новых композиционных материалов, технологии формования минеральных матричных блоков расплавлением композиций радиоактивных отходов (РАО) и порошкообразных металлизированных топлив (ПМТ), а также проблемам кондиционирования жидких радиоактивных отходов (ЖРО) их выпариванием на базе объемных принципов нагрева растворов.
Рассматриваются вопросы разработок рецептур ПМТ как автономных источников энергии, работающие без подвода энергии извне, в термохимических реакторах получением высокотемпературных расплавов гетерогенных систем ПМТ+РАО.
Рассмотрены вопросы разработки нового класса ПМТ химически активными шлаками для связывания различных радионуклидов в матричных блоках, которые формируются непосредственно в глубинных скважинах горных пород. Рассмотрены вопросы переработки низкоактивных и среднеактивных ЖРО выпариванием в малогабаритных установках. Сформулированы структуры проблем и научнотехнические методы их решения в способах увеличения производительности парообразования, предложены модель насыщения продуктов сгорания топлива с воздухом парами воды, автоматически нагреваемый фильтрационный двухъярусный блок парогазокапельной смеси и автоматически съемный отстойник концентрированной части ЖРО от корпуса испарителя.
Для специалистов радиохимиков, занимающихся изысканием новых технологий переработки РАО и их отвержденных форм, а также для преподавателей, студентов и аспирантов химико-технологических и радиохимических вузов.

Содержание:

Предисловие...... 7 Введение...... 12 ЧАСТЬ I. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ МАТРИЧНЫХ БЛОКОВ РАСПЛАВЛЕНИЕМ КОМПОЗИЦИЙ ПОРОШКОВ РАО И ПМТ В ПРОЦЕССЕ ИХ БЕСПЛАМЕННОГО ГОРЕНИЯ ГЛАВА 1. Порошкообразные металлизированные топлива (ПМТ) для технологий формования матричных блоков...... 21 1. 1. Основные характеристики качества стеклоподобных и минеральных матриц с иммобилизованными РАО...... 21 1. 2. Основные методы оценки физико-химической стойкости матричных блоков...... 26 1. 2. 1. Иммобилизация РАО в стеклоподобные матричные блоки...... 48 1. 2. 2. Иммобилизация ВАО в минеральные матричные блоки...... 62 1. 3. Серийная технология формования матричных блоков с высокочастотными индукционным нагревом...... 74 1. 4. Технология формования крупногабаритных минеральных матричных блоков из высокотемпературных расплавов ПМТ...... 78 1. 5. Технология формования минеральных матричных блоков с дополнительной защитной оболочкой...... 89 1. 6. Формование матричного блока непосредственно в глубинных скважинах из расплава минералов смеси ПМТ с РАО...... 105 1. 7. Формование матричных блоков из керамических композиций в автоклаве высокого давления...... 121 1. 7. 1. Матричные блоки из керамических композициций с ПМТ, уплотненные в автоклаве без гидравлического пресса...... 121 1. 7. 2. Уплотнение квазитекучих материалов в горячем виде...... 129 1. 7. 3. Горячее прессование СВС композиций в гидравлическом прессе...... 131 1. 7. 4. Горячее прессование экзотермических керамических композиций в контейнер в разъемной пресс-форме...... 137 1. 7. 5. Горячее прессование экзотермических керамических композиций в разовом контейнере в автоклаве высокого давления...... 141 ГЛАВА 2. Концепция восстановления и фракционирования урана, нептуния, плутония в термохимическом реакторе системы ПМТ+ОПОЯТ в оксидной формах...... 144 2. 1. Особенности работы термохимического реактора, снаряженного тонкодисперсной однородной гетерогенной смесью ПМТ+ОПОЯТ...... 151 2. 2. Результаты фракционирования расплавов системы ПМТ+фрагменты листовой стали в термохимическом реакторе...... 152 2. 3. Перспективная технология фракционирования урана, нептуния, плутония из смеси ПМТ+ОПОЯТ в разовом термохимическом реакторе...... 154 Литература к части I...... 157 ЧАСТЬ II. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПАРИВАНИЯ ЖРО В МАЛОГАБАРИТНЫХ УСТАНОВКАХ ГЛАВА 3. Выпаривание жидких радиоактивных отходов в малогабаритных установках на базе объемных принципов нагрева жидкости контактным тепломассообменником «газ-жидкость»...... 168 3. 1. Вопросы переработки ЖРО выпариваем в малогабаритных установках...... 168 3. 2. Факторы, влияющие на производительность парообразования в выпарных аппаратах...... 173 3. 3. Аппараты погружного горения (АПГ) в технологиях прямого массотеплообмена в процессе выпаривания жидких отходов...... 179 3. 3. 1. Основные положения теории барботирования газов в объем растворов...... 179 3. 3. 2. Аппараты погружного горения (АПГ) в технологиях барботажной прямой теплопередачи в процессах переработки жидких отходов...... 190 3. 3. 3. О недостатках барботажного термоконтактного способа переработки ЖРО с применением АПГ, работающего на природном газе...... 197 3. 3. 4. Элементы надежности применения АПГ в технологиях переработки жидких отходов химических производств...... 199 ГЛАВА 4. Инновационные концепции проектирования малогабаритной выпарной установки...... 201 4. 1. Инновационные концепции, структура проблем в базовой конструкции выпарной установки ЖРО...... 201 4. 2. Технологическая схема выпарной установки с новой конструкцией нагревательно-барботажной системы...... 211 4. 3. Топлива для его сжигания с воздухом в мобильной установке выпаривания ЖРО...... 215 4. 4. Расчленение общего газового потока от теплогазогенератора до газовых струй в барботажном объеме...... 221 4. 5. Основы диспергирования газовых струй в пузырьковые потоки в барботажном объеме...... 224 4. 6. Научные основы трех способов увеличения производительности парообразования в выпарной установке...... 232 4. 7. Математическая модель метода насыщения сухого воздуха парами воды в барботажном объеме...... 239 ГЛАВА 5. Автоматически нагреваемый двухъярусный фильтрационный блок для сепарации парогазо-капельной смеси...... 243 5. 1. Основы процессов брызгоуноса и серийные сепараторы брызг...... 243 5. 2. Гетерогенная гидродинамика снизу вверх в барботажном объеме и в парогазо-капельном пространстве испарителя в фильтрационный блок...... 248 5. 3. Физические основы седиментации капель брызг в условиях гидродинамики парогазовой смеси над барботажным слоем испарителя...... 253 5. 3. 1. Кинетика осаждения капель брызг...... 253 5. 3. 2. Скорость осаждения мелких капель брызг в парогазовой среде...... 254 5. 3. 3. Осаждение брызг под действием электрического поля...... 255 5. 3. 4. Вопросы ионизации систем газ-капельки брызг в парогазовой среде...... 256 5. 4. Теория дробления и эффективность испарения капель, брызг в автоматически нагреваемом фильтрационном блоке...... 259 5. 5. Автоматически нагреваемые парогазо-капельные фильтры над поверхностью барботажного объема...... 268 ГЛАВА 6. Съемный отстойник установки выпаривания растворов для приема концентрированной части ЖРО (КЧЖ)...... 270 6. 1. Гетерогенная гидродинамика сверху вниз процессов концентрирования ЖРО в барботажном объеме испарителя...... 270 6. 2. Основные положения седиментации концентрированной части ЖРО (КЧЖ) в отстойник установки...... 281 6. 3. Седиментация локальных агрегатов КЧЖ в отстойник установки...... 282 6. 4. Вопросы ускорения скорости осаждения концентрированной части ЖРО...... 284 6. 4. 1. Кристаллизация – выделение твердой фазы солей из растворов в процессе их седиментации...... 285 6. 4. 2. Ускорение скорости концентрирования ЖРО перепадом температур от барботажного объема в отстойник...... 286 6. 5. Динамика увеличения концентрации раствора от производительности парообразования...... 289 6. 6. Автоматически съемный отстойник концентрированной части ЖРО...... 292 6. 6. 1. Съемный отстойник со струйным эжекторным насосом...... 292 6. 6. 2. Автоматически съемный отстойник – как технологическая емкость для дальнейшей переработки концентрированной части ЖРО...... 294 Литература к части II...... 298

Издательство: "Книжный мир" (2012)

ISBN: 9785804105786