Разработка мембранно-сорбционной технологии очистки трапных вод атомных электростанций с реактором типа ВВЭР
ВВЕДЕНИЕ
Одной из значимых проблем развития мировой атомной энергетики является поиск безопасных и экономически эффективных технологий переработки дебалансных сред, содержащих радионуклиды.
Трапные воды образуются при проведении различных технологических операций: дезактивации оборудования и помещений, регенерации фильтров системы продувочной воды первого контура, опорожнение различных систем механизмов и т.д.
На АЭС России в настоящее время трапные воды перерабатываются на установке СВО-3. С помощью системы СВО-3 осуществляется сбор трапных вод, их первоначальная очистка от механических и химических примесей и радионуклидов и упаривание до солесодержания порядка 150 – 200 г/дм3, далее радиоактивные кубовые остатки подвергаются кондиционированию или направляются на установку глубокого упаривания, продуктом эксплуатации которой являются солевые плавы.
Актуальность темы обусловлено тем, что существующие технологические решения, в случае появления запроектных радионуклидов, таки
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 7
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 8
1.1 Характеристика трапных вод АЭС 8
1.1.1Качественный состав трапных вод АЭС 9
1.2 Методы очистки ЖРО 11
1.2.1 Отстаивание 12
1.2.2 Фильтрация 16
1.2.3 Термические методы 17
1.2.4 Сорбционные методы 20
1.2.5 Мембранные методы 25
1.3 Система переработки трапных вод АЭС с ВВЭР СВО-3 30
1.4 Опыт внедрения систем ионоселективной очистки трапных вод от радионуклидов на блоках 1, 2 НВАС-2 32
1.5 Выводы по аналитическому обзору 34
2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ 35
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 36
3.1 Методология исследования 36
3.1.1 Объект исследования 36
3.1.2 Материалы и регенты 39
3.1.3 Приборы и оборудование 39
3.1.4 Метод контроля содержания радионуклидов в трапных водах 41
3.1.5 Общая схема очистки трапных вод 47
3.2 Испытание вариантов схем очистки трапных вод 50
3.2.1 Испытание стадии очистки трапных вод от механических примесей 50
3.2.2 Испытание стадии сорбционной очистки трапных вод 52
3.2.3 Испытание стадии очистки трапных вод методом обратного осмоса 53
3.3 Разработка принципиальной схемы мембранно-сорбционной очистки трапных вод АЭС с ВВЭР 58
3.4 Технологические параметры и расход реагентов 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 61
Список использованных источников 64
ПРИЛОЖЕНИЕ А 72
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 85
ПРИЛОЖЕНИЕ В 96
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 98
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 100
Список использованных источников
1. Онуфриенко С. В. Обращение с жидкими радиоактивными отходами в проектах АЭС нового поколения с реактором ВВЭР : Дисс. канд. техн. наук. — Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский научноисследовательский и проектно-конструкторский институт «Атомэнергопроект», 2002. 146 с.
2. Б.Е. Рябчиков. Очистка жидких радиоактивных отходов. – М.:ДеЛи принт, 2008 – 516 с.;
3. Никифоров А.С. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов / В.В. Куличенко, М.И. Жихарев. – М: Энергоатомиздат, 1985. – 184 с.
4. Б.Е. Рябчиков. Очистка жидких радиоактивных отходов. – М.:ДеЛи принт, 2008 – 516 с.;
5. Чугунов, А. С. Локальные системы для реализации концепции организации раздельного сбора и переработки жидких радиоактивных сред АЭС с ВВЭР / А. С. Чугунов, В. А. Винницкий // Радиоактивные отходы, 2021. – № 4(17). – С. 44 – 56.
6. С.В. Яковлев. Очистка производственных сточных вод: учеб. пособие для вузов/ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов; Под ред. С.В. Яковлева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М: Стройиздат, 1985. – 335 с.;
7. Ларионов С.Ю. Разработка технологии комплексной очистки жидких радиоактивных отходов: специальность 05. 23. 04 «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов»: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Ларионов Сергей Юрьевич. – Москва, 2011 – 174 с.
8. Патент № 2432629 Российская Федерация, МПК G21F 9/12. Способ переработки радиоактивных растворов, содержащих плутоний и америций / Елсуков С.Н., Перминов А.Н., Гужавин В.И. [и др.]; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие «Производственное объединение «Маяк». – 2010135131/07; зявл. 23.08.2010; опубл. 27.10.2011. – Бюл. №30. – 3с.;
9. Опыт и проблемы переработки ЖРО сложного химического состава ФГУП «ГХК» / П. М. Гаврилов, И. А. Меркулов, В. И. Мацеля, Д. В. Друзь // Радиоактивные отходы. – 2019. – № 1(6). – С. 62-68.
10. Патент № 106898403 Китайская народная республика, IPC G21F 9/10. Organic flocculating agent for removing nuclide uranium and application thereof / Yang Aili; Wu Junhong; Yang Peng; Zhu Yukuan; Li Ping. [and etc]; Institute of Materials, Chinese Academy of Engineering Physics. – 201710186367.X; appl. date 27.03.2017; publ. date 27.06.2017. – 7c.;
11. Д.П. Коростелев. Обработка радиоактивных вод и газов на АЭС. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 150с.;
12. Ключников А.А. Радиоактивные отходы АЭС и методы обращения с ними / А.А. Ключников, Э.М. Пазухин [и др.]; под ред. Ю.М. Шигеры. – Чернобыль, 2005.
13. Кузнецов Ю.В. Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений. / Ю.В. Кузнецов, В.Н. Щебетковский, А.Г. Труов. – М.: Атомиздат, 1974. 366 с.
14. Типы выпарных аппаратов // ИНТЕНТ. Инженерная переводческая кампания URL: http://www.intent93.ru/useruploads/files/Samples/Niro_Z613_2005.pdf (дата обращения: 27.09.2022);
15. Радиоактивные компоненты АЭС: обращение, переработка, локализация // Портал студенческих
Поскольку состав трапных вод может изменяться, в разделе 1.2 приводятся способы переработки ЖРО для выбора наиболее эффективного метода очистки.
Действующая система спецводоочистки трапных вод (раздел 1.3) достаточно эффективна, однако из-за изменения химического и радионуклидного состава невозможно достичь необходимых коэффициентов очистки по запроектным, нетехнологическим радионуклидам.
В разделе 1.4 представлена система переработки ЖРО на НВАС-2. Можно сделать вывод, что в настоящее время не существует универсальной схемы переработки ЖРО сложного и непостоянного химического и радионуклидного состава.
Для решения данной проблемы необходима разработка универсальных схем для очистки трапных вод АЭС.
Результаты аналитической работы служат основой для разработки плана практических исследований.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИЦелью работы является разработка мембранно-сорбционной технологии очистки трапных вод атомных электростанций с реактором типа ВВЭР, предполаг