Сокращения и обозначения 9
Введение 10
1 Обзор литературы 14
1.1 Происхождение ЖРО для различных производств 14
1.2 Методы обработки водно-солевых отходов 15
1.2.1 Цементирование 16
1.3.2 Битумирование 17
1.3.3 Витрификация 18
1.4 Плазменная переработка отходов 19
2 Расчет и оптимизация процесса плазменной обработки аммиачно-
хлоридных маточных растворов 22
2.1 Расчет показателей горения водно-солеорганических композиций на
основе аммиачно-хлоридных маточных растворов 22
2.2 Термодинамический расчет процесса плазменной обработки водно-
солеорганических композиций 24
2.3 Оценка удельных энергозатрат на процесс плазменной обработки водно-
солеорганических композиций в виде АХМР 29
3. Экспериментальное исследование процесса плазменной обработки водно- солевых отходов в виде АХМР 31
3.2 Исследование и оптимизация режимов работы плазменного стенда 32
3.2.1 Определение расхода плазмообразующего газа через разрядную камеру
ВЧФ-плазмотрона 35
3.2.2 Определение расхода воздуха через газоход и реактор плазменного стенда 37
3.2.3 Экспериментальные исследования процесса плазменной обработки модельных АХМР 38
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ... 41
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 41
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 41
4.1.2 SWOT-анализ 42
4.2 Планирование научно-исследовательской работы 46
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 46
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения НИР 47
4.2.3 Разработка графика проведения научного исследования 48
4.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 51
4.3.1 Расчет материальных затрат 52
4.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы 53
4.3.3 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 55
4.3.4 Накладные расходы 55
4.3.5 Контрагентные расходы 56
4.3.6 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 56
4.3.7 Расчет затрат на научные и производственные командировки 57
4.3.8 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта.... 57
4.4 Определение ресурсоэффективности исследования 58
5 Социальная ответственность 60
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 61
5.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней опасного и вредного воздействия и устранению их влияния при работе на ВЧФ- плазмотроне и ПЭВМ 63
5.2.1 Организационные мероприятия 63
5.2.2 Организация рабочего места оператора ПЭВМ 64
5.2.3 Условия безопасности работы 66
5.3 Электробезопасность 69
5.4 Пожарная и взрывная безопасность 72
Выводы 74
Приложение А 78
Приложение Б 81
В настоящее время одной из проблем ядерной энергетики является обращение с радиационно-загрязненными отходами. За время многолетней работы предприятий ядерного топливного цикла накоплены и ежегодно образуются огромные объемы низко- и среднеактивных водно-солевых отходов (азотнокислые экстракционные рафинаты, аммиачно-хлоридные маточные растворы, аммиачные маточные растворы и др.), которые размещаются в бассейнах-хранилищах [1].
По действующей технологии, в первую очередь направляют на переработку из бассейнов иловые отложения, которые подвергают обезвоживанию, термообработке (выпаривание и прокалка) для уменьшения объема, а затем на цементирование или битумизацию и далее на длительное хранение или захоронение. Данная технология многостадийна и требует значительных трудо-и энергозатрат на их обработку. Существенное снижение энергозатрат на процесс обработки таких отходов может быть достигнуто при их плазменной обработке в виде оптимальных по составу диспергированных горючих водно-солеорганических композиций (ВСОК).
Плазменная обработка является одностадийным, гибким и наиболее универсальным методом получения как простых, так и сложных оксидов металлов многоцелевого назначения [2].
Основными достоинствами способа является: высокая скорость процесса; большое число каналов воздействия на физико-химические свойства целевых продуктов; возможность синтеза сложных оксидных соединений, а также высокая химическая активность получаемых целевых продуктов.
В данной работе представлены результаты моделирования процесса обработки в воздушной плазме водно-солевых отходов в виде аммиачно- хлоридных маточных растворов, имеющих следующий характерный состав (г/л): N2H4O3, CaCl2, CaN2-O6, NH4Cl, ПАВ, U, воду, этиловый, метиловый и пропиловый спирты.
В результате расчетов определены оптимальные по составу модельные горючие композиции на основе спирта, имеющие адиабатическую температуру горения не менее 1200K и обеспечивающие их энергоэффективную плазменную обработку.
Результаты проведенных исследований могут быть использованы при создании технологии для ресурсоэффективной и экологически безопасной плазменной обработки аммиачно-хлоридных маточных растворов, а так же других водно-солевых отходов бассейнов-хранилищ ЖРО различного состава и происхождения.
