 |
Разработка ученых ЛЭТИ повысит безопасность переработки и хранения радиоактивных отходов
Сегодня атомная энергетика является одной из важных сфер для получения электроэнергии. В частности, в России действуют более 16 атомных электростанций (АЭС), которые обеспечивают около пятой части всей генерации энергии в стране. Ее производство считается более дешевым и экологичным по сравнению с электростанциями, использующими углеводородное топливо. Однако при эксплуатации АЭС и других предприятий атомной промышленности образуются радиоактивные отходы, которые представляют опасность для окружающей среды.
Период полураспада многих радионуклидов составляет десятки, сотни и даже тысячи лет. При этом их нецелесообразно перерабатывать и хранить в земле, цементе, битуме, поскольку эти материалы могут попасть в грунтовые воды и атмосферу или расплавиться при хранении и, тем самым, создать серьезные проблемы для экологии. В качестве одной из альтернатив для переработки высокоактивных отходов используется технология остекловывания: радиоактивные вещества (радионуклиды) в специальных печах при высоких температурах включаются в стекло, которое блокирует утечки радионуклидов и выдерживает тепловыделения. Поскольку стекло имеет высокую химическую стойкость, радиоактивные отходы могут безопасно храниться сотни и тысячи лет.
«В мире существует большое количество технологий для остекловывания различных радиоактивных отходов. В частности, мы совместно с партнерами разработали установку с уникальными характеристиками – в ней используется индукционная печь с холодным тиглем (емкость для нагрева). Это позволяет в процессе остекловывания проводить бесконтактный нагрев расплава стекла, а низкая температура тигля делает его более долговечным», – рассказывает руководитель лаборатории ИПХТ (индукционной плавки в холодном тигле), доцент кафедры электротехнологической и преобразовательной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрий Борисович Лопух.
Установка состоит из металлического секционированного тигля конусной формы. Расплав внутри него нагревается бесконтактно высокочастотным магнитным полем индуктора (нагревателя), который питается от высокочастотного генератора. Данная технология позволяет плавить любые высокотемпературные материалы до 3700 ºС, а в случае остекловывания радиоактивных отходов нагревать расплав стекла до 1600 ºС (на поверхности – около 1250 ºС). При этом температура тигля составляет всего несколько десятков градусов Цельсия. Конусная форма холодного тигля обеспечивает успешное удаление тяжелых нерастворимых веществ при сливе расплава.
Поскольку температура внутри тигля слишком высокая и расплав стекла и атмосфера над ним являются химически агрессивными, то ее измерение с помощью термопар или пирометра невозможно. Для решения проблемы ученые ЛЭТИ разработали мониторинговую систему и программное обеспечение, которое с помощью специальных высокочастотных и других датчиков позволяет по косвенным параметрам контролировать температуру и другие процессы, происходящие в печи.
Процесс остекловывания представляет собой смешивание при высоких температурах радиоактивных отходов, которые подаются в печь в виде жидкости, и специальной стеклянной крошки (фритты). Все условия в печи подобраны таким образом, чтобы радиоактивные элементы незначительно испарялись. Из-за разницы температур снаружи и внутри тигля на его стенках образуется твердый слой стекла (гарнисаж), который, с одной стороны, защищает тигель от термохимического воздействия расплава, а с другой – препятствует взаимодействию самого расплава с материалом тигля. Полученное стекло размещается в специальных емкостях, и, таким образом, возможно длительное и безопасное хранение радиоактивных отходов.
«При создании данной установки ученые ЛЭТИ отвечали за проектирование индукционной печи с холодным тиглем и разработку другого высокочастотного оборудования установки остекловывания высокоактивных отходов. Требовалось разработать параметры генератора, который обеспечивает нагрев расплава, и фидерного устройства для соединения генератора с печью через толстую биологическую защиту. Для выполнения этих работ мы создали 3D математические модели и провели моделирование всех процессов, которые происходят при остекловывании. Затем на данной основе было разработано приборное и программное обеспечение для управления установкой».
Руководитель лаборатории ИПХТ (индукционной плавки в холодном тигле), доцент кафедры электротехнологической и преобразовательной техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрий Борисович Лопух
Разработка оборудования была выполнена по заказу индустриального партнера – Железногорского горно-химического комбината (Красноярский край), который входит в госкорпорацию Росатом. Предприятие занимается в том числе переработкой отходов АЭС. На сегодня успешно выполнена проверка системы дистанционногоуправления печи. В ближайшее время запланирован запуск оборудования на комбинате.
Сейчас ученые подали заявку на патент (№ 2022106411) для разработанной установки. Проект реализуется в рамках программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030».
Контактное лицо: Даря Бодак
Компания: СПбГЭТУ "ЛЭТИ"
Добавлен: 20:10, 21.09.2022
Количество просмотров: 120
Страна: Россия
| В годы войны главный вуз Хакасии стал госпиталем, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 23:58, 08.05.2024, Россия404 |
| Абакан стал городом-госпиталем с первых дней войны. Под лечебные учреждения выделили и корпуса нынешнего Хакасского госуниверситета. На месте здания административного корпуса располагался госпиталь. Медицинский колледж ХГУ, начавший свою историю как Абаканская Фельдшерско-акушерская школа (ФАШ) в 1934 году, а 1941 году, когда началась война, школу также взяли под госпиталь. |
| 83% студентов Института iSpring получили гранты на обучение, iSpring, 00:47, 08.05.2024, Россия344 |  |
| Институт iSpring, частный вуз нового поколения, выделил более 127 млн рублей на гранты студентам в 2023-2024 году. Грантовая программа Института дает всем талантливым абитуриентам равные возможности на качественное образование вне зависимости от дохода семьи. В 2023-2024 году с грантовой поддержкой обучается 83% студентов. |
| Во время войны ведущий вуз Хакасии готовил кадры для региона, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 00:43, 08.05.2024, Россия175 |
| Абаканский учительский институт – прародитель Хакасского госуниверситета был создан накануне войны (в 1939 году). Великая Отечественная война началась, когда в вузе завершался второй учебный год. |
| В ТГУ почтили память героев, Тольяттинский государственный университет, 00:42, 08.05.2024, Россия206 |
| В Тольяттинском государственном университете (ТГУ) состоялось торжественное мероприятие, посвящённое 79-й годовщине Победы в Великой Отечественной войне. |
| От советского оружия до эвакогоспиталя: в ХГУ откроются интерактивные площадки, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 00:42, 08.05.2024, Россия178 |
| Поиграть в городки и классики, пройти полосу препятствий, попрыгать на скакалке, окунуться в военное детство, увидеть исторические реконструкции, советское оружие и даже эвакогоспиталь – лишь малая часть того, что будет представлено на интерактивных площадках в университетском сквере Н.Ф. Катанова уже сегодня, 7 мая, с 13:00. |
| Студентка ХГУ выполнила норматив КМС по спортивному ориентированию, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 00:37, 08.05.2024, Россия118 |
| Ольга Кондратова из колледжа педагогического образования, информатики и права Хакасского госуниверситета приняла участие в чемпионате и первенстве Сибири по спортивному ориентированию, а также всероссийских соревнованиях «Сибирский азимут» в Минусинске. |
| Кикбоксёр из ХГУ завоевал Кубок России, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 01:47, 04.05.2024, Россия268 |
| Леонид Чебодаев из института естественных наук и математики Хакасского госуниверситета стал победителем Открытого Кубка России по кикбоксингу в Ульяновске. Студент стал лучшим в дисциплине «фулл-контакт» в весовой категории 54 кг. |
|
|
