 |
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: 181
Страна: Россия
| Спортсменки из ХГУ завоевали золото «УниверЛиги», Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 21:49, 11.03.2026, Россия68 |
| Студентки институтов естественных наук и математики и непрерывного педагогического образования Хакасского госуниверситета Анна Шулбаева и Ксения Васильченко заняли первое место на всероссийском фестивале студенческого спорта и здорового образа жизни «УниверЛига», который прошёл в Красноярске. |
| Феномен советских праздников исследовал учёный ХГУ, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 21:49, 11.03.2026, Россия105 |
| Кандидат исторических наук, доцент института истории и права ХГУ Михаил Степанов опубликовал в научном сборнике* статью «Феномен советского праздника: Понятие, генезис, эволюция», в которой проанализировал методы трансформации старых, преимущественно религиозных праздников в «новые пролетарские». |
| «А ну-ка, парни!» vs «А, ну-ка, девушки!»: В Алтайском ГАУ накануне Международного женского дня прошла спортивно-развлекательная эстафета, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:40, 11.03.2026, Россия113 |
| В Алтайском государственном аграрном университете прошла спортивно-развлекательной эстафета «А, ну-ка, парни» и «А, ну-ка, девушки» посвященная Дню защитника Отечества и Международному женскому дню. |
| Сувенирный проект студенток ХГУ о культуре Хакасии стал призёром международного конкурса, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 21:40, 11.03.2026, Россия111 |
| Студентки 3 курса инженерно-технологического института Хакасского госуниверситета, направления подготовки «Технология изделий легкой промышленности» Анастасия Парасюк и Алина Чухрова стали серебряными призёрами VI Международного конкурса молодых учёных в сфере интеллектуальной собственности «Интеллект». |
| В Алтайском ГАУ открылась музейная выставка «И мать, и жена, и сестра…», посвященная Международному женскому дню, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:48, 05.03.2026, Россия740 |
| 5 марта в Музее истории Алтайского государственного аграрного университета начала работу выставка, отражающая образ женщины XX века - хранительницы домашнего очага, труженицы, ученого и спортсменки. |
| В ХГУ выберут Мисс и Мистера вуза, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 22:42, 05.03.2026, Россия633 |
| Сегодня, 5 марта, в актовом зале Хакасского госуниверситета состоится финал самого яркого и долгожданного студенческого события весны – «Мисс и Мистер ХГУ–2026», приуроченного ко Дню защитника Отечества и Международному женскому дню. В этом году конкурс посвящен Году единства народов России, основная тема – «Голоса большой страны». |
| Спортивная «Студенческая весна» стартует в ХГУ, ХГУ им. Н.Ф. Катанова, 22:31, 05.03.2026, Россия115 |
| Сегодня, 4 марта, в рамках юбилейной двадцатой Универсиады Хакасского госуниверситета пройдут открытые соревнования по лёгкой атлетике «Студенческая весна». В них примут участие более 100 спортсменов республики. |
| Коллекция платьев «Душа степей» студенток ХГУ будет радовать модниц, Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 21:40, 27.02.2026, Россия458 |
| Будущие дизайнеры Дина Майнашева и Валерия Токарева из инженерно-технологического института Хакасского госуниверситета, участницы студенческого объединения «PRO Дизайн» получили патенты на промышленные образцы «Разработка коллекции современных платьев в этническом стиле «Душа степей». |
|
|
