Помощь студентам в учебе
Моделирование и исследование процесса плазменной обработки кубовых остатков ЖРО
|
Планируемые результаты обучения по ООП 2
Реферат 10
Определения 11
Обозначения и сокращения 13
Введение 14
1 Обзор литературы 16
1.1 Принципы обращения и классификация радиоактивных отходов,
образующихся при эксплуатации АЭС 16
1.2 Стадии обращения с радиоактивными отходами 21
1.4 Первичная характеристика радиоактивных отходов 23
1.5 Эксплуатационные отходы АЭС и методы их переработки 25
1.5.1 Термические методы 29
1.5.2 Сорбционные методы 30
1.5.3 Мембранные методы 32
1.6 Обработка жидких радиоактивных отходов на КолАЭС 33
2 Моделирование процесса плазменной переработки кубовых остатков
ЖРО 40
2.1 Расчёт показателей горения водно-солеорганических композиций на
основе кубовых остатков ЖРО 40
2.2 Расчёт равновесных составов продуктов плазменной обработки водно-
солеорганических композиций на основе кубовых остатков 44
3 Экспериментальное исследование процесса плазменной обработки кубовых
остатков в воздушной плазме ВЧФ-разряда 51
3.1 Описание схемы лабораторного плазменного стенда 51
3.2 Исследование и оптимизация режимов работы системы «ВЧГ-ВЧФ- плазмотрон» 53
3.2.1 Определение расхода плазмообразующего газа через разрядную камеру
ВЧФ-плазмотрона 56
3.2.2 Определение расхода воздуха через реактор и газоход 60
3.3 Экспериментальные исследования процесса плазменной обработки кубовых остатков 66
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение... 68
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 69
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 69
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 69
4.1.3 SWOT-анализ 71
4.2 Планирование управления научно-техническим проектом 73
4.2.1 Иерархическая структура работ проекта 74
4.2.2 Контрольные события проекта 74
4.2.3 План проекта 75
4.3 Бюджет научного исследования 78
4.3.1 Расчет материальных затрат 78
4.3.2 Расчёт затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 80
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы 80
4.3.4 Дополнительная заработная плата 83
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 83
4.3.6 Контрагентные расходы 84
4.3.7 Накладные расходы 84
4.3.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта ... 85
4.4 Организационная структура проекта 86
4.5 Матрица ответственности 87
5 Социальная ответственность 88
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 89
5.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней опасного и
вредного воздействия и устранению их влияния при работе на ПЭВМ и плазменном стенде на базе ВЧФ-плазмотрона 91
5.2.1 Организационные и технические мероприятия 91
5.2.2 Условия безопасности работы 94
5.3 Электробезопасность 96
5.4 Пожарная и взрывная безопасность 99
5.5 Охрана окружающей среды 101
Выводы 104
Заключение 105
Список использованных источников 106
Приложение А 109
Приложение Б 126
Приложение В 128
Приложение Г 136
Реферат 10
Определения 11
Обозначения и сокращения 13
Введение 14
1 Обзор литературы 16
1.1 Принципы обращения и классификация радиоактивных отходов,
образующихся при эксплуатации АЭС 16
1.2 Стадии обращения с радиоактивными отходами 21
1.4 Первичная характеристика радиоактивных отходов 23
1.5 Эксплуатационные отходы АЭС и методы их переработки 25
1.5.1 Термические методы 29
1.5.2 Сорбционные методы 30
1.5.3 Мембранные методы 32
1.6 Обработка жидких радиоактивных отходов на КолАЭС 33
2 Моделирование процесса плазменной переработки кубовых остатков
ЖРО 40
2.1 Расчёт показателей горения водно-солеорганических композиций на
основе кубовых остатков ЖРО 40
2.2 Расчёт равновесных составов продуктов плазменной обработки водно-
солеорганических композиций на основе кубовых остатков 44
3 Экспериментальное исследование процесса плазменной обработки кубовых
остатков в воздушной плазме ВЧФ-разряда 51
3.1 Описание схемы лабораторного плазменного стенда 51
3.2 Исследование и оптимизация режимов работы системы «ВЧГ-ВЧФ- плазмотрон» 53
3.2.1 Определение расхода плазмообразующего газа через разрядную камеру
ВЧФ-плазмотрона 56
3.2.2 Определение расхода воздуха через реактор и газоход 60
3.3 Экспериментальные исследования процесса плазменной обработки кубовых остатков 66
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение... 68
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 69
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 69
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 69
4.1.3 SWOT-анализ 71
4.2 Планирование управления научно-техническим проектом 73
4.2.1 Иерархическая структура работ проекта 74
4.2.2 Контрольные события проекта 74
4.2.3 План проекта 75
4.3 Бюджет научного исследования 78
4.3.1 Расчет материальных затрат 78
4.3.2 Расчёт затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 80
4.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы 80
4.3.4 Дополнительная заработная плата 83
4.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 83
4.3.6 Контрагентные расходы 84
4.3.7 Накладные расходы 84
4.3.7 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта ... 85
4.4 Организационная структура проекта 86
4.5 Матрица ответственности 87
5 Социальная ответственность 88
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 89
5.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней опасного и
вредного воздействия и устранению их влияния при работе на ПЭВМ и плазменном стенде на базе ВЧФ-плазмотрона 91
5.2.1 Организационные и технические мероприятия 91
5.2.2 Условия безопасности работы 94
5.3 Электробезопасность 96
5.4 Пожарная и взрывная безопасность 99
5.5 Охрана окружающей среды 101
Выводы 104
Заключение 105
Список использованных источников 106
Приложение А 109
Приложение Б 126
Приложение В 128
Приложение Г 136
Атомная наука и техника являются неотъемлемой частью научно-технического прогресса. Ядерные излучения, радиоактивные изотопы применяются во многих областях человеческой деятельности, например, промышленность и медицина, следовательно, появляются радиоактивные отходы, которые экологически небезопасны. Накопленные объемы таких отходов только в России достигают миллионов тонн, что представляет потенциальную опасность для человека и окружающей среды. В связи с этим обезвреживание и локализация радиоактивных отходов является крупнейшей технической, экономической и социальной проблемой [2].
В ходе эксплуатации атомных реакторов на АЭС накоплены и размещены в пристанционных хранилищах огромные объемы продуктов выпарки жидких радиоактивных отходов в виде кубовых остатков. В настоящее время хранилища многих АЭС заполнены на 80-90 %. Применяемые методы отверждения таких отходов многостадийны, требуют значительных энерго- и трудозатрат, экологически небезопасны и не обеспечивают значительного сокращения объемов конечного радиоактивного продукта [3].
С учетом вышесказанного ясно, что поиск новых решений данной проблемы является актуальным. В данной выпускной квалификационной работе будут представлены результаты исследований плазменной обработки кубовых остатков ЖРО в воздушной плазме ВЧФ-разряда.
Плазменная обработка отходов в виде диспергированных водносолевых растворов является одностадийным и гибким методом [4]. Основными достоинствами метода является: высокая скорость процесса; большое число каналов воздействия на физико-химические свойства целевых продуктов; а также возможность синтеза сложных оксидных соединений. Однако плазменная обработка только водно-солевых растворов требует значительных энергозатрат (до 4 кВт-ч/кг). Значительное сокращение энергозатрат (до 0,1 кВт-ч/кг) может быть достигнуто при плазменной обработке таких отходов в виде оптимальных по составу горючих ВСОК [5].
Цель данной работы заключается в исследовании возможности энергоэффективной обработки кубовых остатков ЖРО в виде горючих ВСОК в условиях воздушной плазмы ВЧФ-разряда.
Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие
задачи:
1. Провести обзор и анализ современных способов обработки РАО ЖРО, в том числе, в виде кубовых остатков ЖРО.
2. Определить оптимальные составы горючих ВСОК, обеспечивающих энергоэффективную плазменную обработку кубовых остатков ЖРО в виде горючих ВСОК.
3. Определить оптимальные режимы плазменной обработки горючих ВСОК на основе кубовых остатков.
4. Оценить энергозатраты на исследуемый процесс. Рассмотреть экономическую целесообразность плазменной обработки кубовых остатков ЖРО в виде горючих ВСОК.
В ходе эксплуатации атомных реакторов на АЭС накоплены и размещены в пристанционных хранилищах огромные объемы продуктов выпарки жидких радиоактивных отходов в виде кубовых остатков. В настоящее время хранилища многих АЭС заполнены на 80-90 %. Применяемые методы отверждения таких отходов многостадийны, требуют значительных энерго- и трудозатрат, экологически небезопасны и не обеспечивают значительного сокращения объемов конечного радиоактивного продукта [3].
С учетом вышесказанного ясно, что поиск новых решений данной проблемы является актуальным. В данной выпускной квалификационной работе будут представлены результаты исследований плазменной обработки кубовых остатков ЖРО в воздушной плазме ВЧФ-разряда.
Плазменная обработка отходов в виде диспергированных водносолевых растворов является одностадийным и гибким методом [4]. Основными достоинствами метода является: высокая скорость процесса; большое число каналов воздействия на физико-химические свойства целевых продуктов; а также возможность синтеза сложных оксидных соединений. Однако плазменная обработка только водно-солевых растворов требует значительных энергозатрат (до 4 кВт-ч/кг). Значительное сокращение энергозатрат (до 0,1 кВт-ч/кг) может быть достигнуто при плазменной обработке таких отходов в виде оптимальных по составу горючих ВСОК [5].
Цель данной работы заключается в исследовании возможности энергоэффективной обработки кубовых остатков ЖРО в виде горючих ВСОК в условиях воздушной плазмы ВЧФ-разряда.
Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие
задачи:
1. Провести обзор и анализ современных способов обработки РАО ЖРО, в том числе, в виде кубовых остатков ЖРО.
2. Определить оптимальные составы горючих ВСОК, обеспечивающих энергоэффективную плазменную обработку кубовых остатков ЖРО в виде горючих ВСОК.
3. Определить оптимальные режимы плазменной обработки горючих ВСОК на основе кубовых остатков.
4. Оценить энергозатраты на исследуемый процесс. Рассмотреть экономическую целесообразность плазменной обработки кубовых остатков ЖРО в виде горючих ВСОК.
1. Проведен анализ отечественных и зарубежных литературных источников, посвященных переработки РАО ЖРО, в частности кубовым остаткам. По результатам анализа рекомендован процесс плазменной обработке кубовых остатков ЖРО в виде горючих водно-солеорганических композиций.
2. По результатам расчета показателей горения водно- солеорганических композиций на основе кубовых остатков ЖРО определили оптимальные составы композиций, обеспечивающие их энергоэффективную обработку.
3. В результате термодинамического моделирования процесса плазменной обработки кубовых остатков ЖРО в виде горючих композиций определили для практической реализации оптимальные режимы для их энергоэффективной и экологически безопасной обработки в воздушной плазме.
4. Провели экспериментальные исследования и оптимизацию режимов работы плазменного стенда на базе ВЧФ-плазмотрона. Экспериментально подтверждена возможность энергоэффективной плазменной обработки кубовых остатков ЖРО в воздушной плазме в виде диспергированных водно-солеорганических композиций.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы при создании энергоэффективной технологии плазменной обработки кубовых остатков ЖРО АЭС в виде диспергированных водно-солеорганических композиций.
2. По результатам расчета показателей горения водно- солеорганических композиций на основе кубовых остатков ЖРО определили оптимальные составы композиций, обеспечивающие их энергоэффективную обработку.
3. В результате термодинамического моделирования процесса плазменной обработки кубовых остатков ЖРО в виде горючих композиций определили для практической реализации оптимальные режимы для их энергоэффективной и экологически безопасной обработки в воздушной плазме.
4. Провели экспериментальные исследования и оптимизацию режимов работы плазменного стенда на базе ВЧФ-плазмотрона. Экспериментально подтверждена возможность энергоэффективной плазменной обработки кубовых остатков ЖРО в воздушной плазме в виде диспергированных водно-солеорганических композиций.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы при создании энергоэффективной технологии плазменной обработки кубовых остатков ЖРО АЭС в виде диспергированных водно-солеорганических композиций.