Атомная энергетика
<<  Вопросы атомной энергетики Развитие атомной энергетики  >>
Перспективы применения нанокавитантов в атомной энергетике
Перспективы применения нанокавитантов в атомной энергетике
Пульсар
Пульсар
Использование нанокавитантов
Использование нанокавитантов
Возможность применения нанокавитантов
Возможность применения нанокавитантов
Основные требования
Основные требования
Новый класс веществ
Новый класс веществ
Механизм действия
Механизм действия
Заряженные ионы
Заряженные ионы
Разрушающее действие
Разрушающее действие
Комплексное действие препаратов
Комплексное действие препаратов
Изомеры
Изомеры
Испытания технологии дезактивации
Испытания технологии дезактивации
Разработка и внедрение передовых технологий
Разработка и внедрение передовых технологий
Испытания
Испытания
Общая коррозия
Общая коррозия
Технология малореагентной дезактивации
Технология малореагентной дезактивации
Показатели
Показатели
Испытания технологии очистки
Испытания технологии очистки
Выбор рецептуры
Выбор рецептуры
Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов
Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов
Способ очистки
Способ очистки
Отработанный раствор
Отработанный раствор
Эффективность технологии
Эффективность технологии
Раствор
Раствор
Технологический регламент
Технологический регламент
Расход реагентов
Расход реагентов
Количество
Количество
Предварительные исследования
Предварительные исследования
Предварительные расчеты
Предварительные расчеты
Благодарю за внимание
Благодарю за внимание

Презентация: «Технологии атомной энергетики». Автор: . Файл: «Технологии атомной энергетики.ppt». Размер zip-архива: 163 КБ.

Технологии атомной энергетики

содержание презентации «Технологии атомной энергетики.ppt»
СлайдТекст
1 Перспективы применения нанокавитантов в атомной энергетике

Перспективы применения нанокавитантов в атомной энергетике

С.Б. Хубецов, ОАО «ВНИИАЭС», г. Москва Е.К. Арефьев, ОАО «ВНИИАЭС», г. Москва, В.А. Максимец, ООО НПК «БИОЭКОПРОМ» г. Москва

2 Пульсар

Пульсар

ООО НПК «БИОЭКОПРОМ», НТЦ по обращению с РАО и ОЯТ АЭС

ООО НПФ «Пульсар»

2

Исследования применения в атомной энергетике технологий с использованием рецептур на основе нанокавитантов

ОАО «ВНИИАЭС», НТЦ по обращению с РАО и ОЯТ АЭС

Участники разработки

Участники разработки

Участники разработки

3 Использование нанокавитантов

Использование нанокавитантов

3

Объекты исследования применения технологии с использованием нанокавитантов на НВАЭС

Использование нанокавитантов для дезактивации металлических радиоактивных отходов (МРАО); Использование нанокавитантов для дезактивации технологического и контурного оборудования; Использование нанокавитантов для очистки греющих поверхностей теплообменного оборудования.

4 Возможность применения нанокавитантов

Возможность применения нанокавитантов

Цели и задачи исследований

4

Возможность применения нанокавитантов в атомной энергетике для проведения дезактивации контурного, технологического оборудования и МРАО; Сравнительные испытания испытания эффективности технологии дезактивации с использованием нанокавитантов и штатных технологий дезактивации, применяемых на АЭС; Экспертная проверка и адаптация дезактивирующих рецептур на основе нанокавитатантов, определение технологических режимов процесса дезактивации; Возможность альтернативного применения нанокавитантов для очистки греющих поверхностей технологического оборудования АЭС с использованием нанокавитантов; Повышение безопасности при обращении с РАО; Продление сроков эксплуатации технологического оборудования АЭС; Повышение рентабельности производства тепловой и электрической энергии за счет снижения себестоимости технологических процессов и повышения их эффективности.

5 Основные требования

Основные требования

Основные требования, предъявляемые к технологическим процессам дезактивации

5

Основными требованиями, предъявлямыми к процессам дезактивации являются: Высокая эффективность; Низкая скорость коррозии; Минимальное количество вторичных радиоактивных отходов после дезактивации и возможность их переработки; Экологическая безопасность и экономическая обоснованность процесса при его реализации.

6 Новый класс веществ

Новый класс веществ

Новый класс веществ, объединенных под названием «Нанокавитанты» ( «Нанотранзиты»)

6

Нанокавитанты и их модифицированные аналоги (нанотранзиты) представляют собой направленно- ориентированные макромолекулярные изомеры на основе высокомолекулярных хелатных соединений, катализаторов и иммобилизированной перекиси водорода в буферной стабилизирующей среде. Наночастица обеспечивает аномально высокое концентрирование действующего вещества (пероксид) в зоне гетерофазной реакции и принципиальное изменение кинетики реакции. В состав рецептуры для дезактивирующего раствора входят: - перекись водорода или перекисьгенерирующий препарат; - иммобилизирующие матрицы- носители – полифосфаты с фиксированной длиной цепи, комплексоны и краун-эфир; - буферная смесь фосфатов и воды.

7 Механизм действия

Механизм действия

Новый класс веществ, объединенных под названием «Нанокавитанты» ( «Нанотранзиты»)

7

Механизм действия При иммобилизации перекиси водорода на матрицах-носителях образуются новые комплексные соединения с измененной кинетикой химических и физико-химических реакцией. При каталитическом распаде, инициируемом автокаталитическими реакциями взаимодействия с отложениями, температурой или химическим способом нанокавитанты образуют локальные зоны повышенного и пониженного давления – «зоны микровзрывов и кавитации» с разрушающим действием расклинивающего типа на нереакционные коррозионные отложения, содержащие радионуклиды.

8 Заряженные ионы

Заряженные ионы

Новый класс веществ, объединенных под названием «Нанокавитанты» ( «Нанотранзиты»)

8

Положительно- заряженные ионы, высвобождаемые из отложений, связываются в неадсорбционную водорастворимую форму. Присутствующие в нанокавитантах полифосфаты оказывают антикоррозионное действие путем покрытия обрабатываемых поверхностей высокоустойчивой полифосфатной пленкой, оказывая в отдельных случаях реставрационное воздействие на микрощели на обрабатываемой поверхности металлов. При возрастании температуры и концентрации эффективность очистки увеличивается. Рабочий диапазон температур для очистки от минус 30 до плюс 1500 С.

9 Разрушающее действие

Разрушающее действие

Новый класс веществ, объединенных под названием «Нанокавитанты» ( «Нанотранзиты»)

9

Разрушающее действие эффективно как для неорганических отложений (окисидные, карбонатные, селикатные и т.д.), так и на отложения биологического характера (биопленки, пирококсы, парафины, конгломераты микро- и макро-организмов и т.д.). При этом, биологические организмы, высвобождаемые из конгломератов, уничтожаются биоцидным хелатно- перекисным комплексом, а неорганические примеси переводятся в неадсорбционную форму. Препараты разработаны с учетом эффектов «чувства кворума микроорганизмов» и открытий механизмов их адаптации к химиопрепаратам, т.е. свойств микроорганизмов, ответственных за лавинообразное накопление биоминерализуемых нереакционных отложений.

10 Комплексное действие препаратов

Комплексное действие препаратов

Новый класс веществ, объединенных под названием «Нанокавитанты» ( «Нанотранзиты»)

10

При этом у биологических организмов не возникает привыкания к препаратам, а извлечение оксидных и других неорганических радиоактивных отложений с загрязненных поверхностей существенно облегчается технологически. Принципиальным отличием технологии от аналогов (в т.ч. Штатных технологий дезактивации, применяемых на АЭС) является одностадийное комплексное действие препаратов, связывание примесей и их «транзитный» проход на переработку ЖРО и антикоррозионная обработка внутренних поверхностей оборудования и коммуникаций

11 Изомеры

Изомеры

Новый класс веществ, объединенных под названием «Нанокавитанты» ( «Нанотранзиты»)

11

СТРОЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ Наночастицы – кавитанты – направленно-ориентированные элементоорганические макромолекулярные изомеры на основе хелатных и полимерных соединений, катализаторов и перекиси водорода в буферной стабилизирующей среде.

Линейное Хелатное Сетчатое

12 Испытания технологии дезактивации

Испытания технологии дезактивации

Результаты исследований Испытания технологии дезактивации оборудования (МРАО) с использованием нанокавитантов

12

Место проведения испытаний технологии – узел дезактивации 3 энергоблока Нововоронежской АЭС. Испытания проводились персоналом Нововоронежской АЭС (ЦД) с участием сотрудников ЗАО «РАОТЕХ». Научно-техническое сопровождение работ при проведении испытаний - ОАО «ВНИИАЭС». Основными целями испытаний ставились: - определение эффективности разработанной технологии малореагентной дезактивации с использованием рецептур, содержащих нанокавитанты как основного технологического оборудования, так и металлических радиоактивных отходов действующих и выведенных из эксплуатации энергоблоков АЭС;

13 Разработка и внедрение передовых технологий

Разработка и внедрение передовых технологий

Результаты исследований Испытания технологии дезактивации оборудования (МРАО) с использованием нанокавитантов

13

- разработка и внедрение передовых технологий дезактивации с достижением высоких коэффициентов и снижением коррозионной активности дезактивирующих растворов; - оптимизация состава дезактивирующих растворов и условий проведения процесса дезактивации; - отработка рабочих режимов малореагентной дезактивации технологического оборудования и МРАО с использованием нанокавитантов для разработки технологического регламента дезактивации; - определение сравнительных данных по эффективности дезактивации при использовании традиционных химических методов и методов, основанных на применении рецептур, содержащих нанокавитанты.

14 Испытания

Испытания

Результаты исследований Испытания технологии дезактивации оборудования (МРАО) с использованием нанокавитантов

14

Испытания технологии проводились на реальных образцах элементов технологического оборудования энергоблока № 2, представляющих фрагменты трубопроводов компенсатора объема (КД), имеющих фиксированное загрязнение радионуклидами Cs, Sr, Co и др. с мощностью дозы гамма-излучения от 0,10 мЗв/час (2 образца – фрагмента трубопроводов впрыска КД, Ду 200, высотой 0,15 м с заранее снятыми показателями - удельная активность радионуклидов в поверхностных отложениях (Бк); поверхностная плотность загрязнения радионуклидами (Бк/м2); мощность дозы ?-излучения на расстоянии 1 м от образца и 0,1 м от образца).

15 Общая коррозия

Общая коррозия

Результаты исследований Испытания технологии дезактивации оборудования (МРАО) с использованием нанокавитантов

15

№ П.П

№ П.П

Реагент

Реагент

% Масс.

% Масс.

Темпе-ратура, ?С

Темпе-ратура, ?С

Время обработки, ч

Время обработки, ч

Мощность дозы, мЗ/ч

Мощность дозы, мЗ/ч

Общая коррозия, мкм

Общая коррозия, мкм

Кд

Кд

До дезакт.

После дезакт

1 –й цикл дезактивации

1 –й цикл дезактивации

1 –й цикл дезактивации

1 –й цикл дезактивации

1 –й цикл дезактивации

1 –й цикл дезактивации

1 –й цикл дезактивации

1 –й цикл дезактивации

1 –й цикл дезактивации

1

«Нанокавитант-1П»

25

60-70

60-70

60-70

2

2

2

0,8-1

0,8-1

0,8-1

0,03

0,03

0,03

13,2

13,2

13,2

30

30

30

2

Азотная кислота (HNO3)

0,5

3

Чистый конденсат

0,75

2 –й цикл дезактивации

2 –й цикл дезактивации

2 –й цикл дезактивации

2 –й цикл дезактивации

2 –й цикл дезактивации

2 –й цикл дезактивации

2 –й цикл дезактивации

2 –й цикл дезактивации

2 –й цикл дезактивации

1

«Нанокавитант-1П»

25

60-70

60-70

60-70

2

2

2

0,8-1

0,8-1

0,8-1

0,02

0,02

0,02

13,2

13,2

13,2

45

45

45

2

Азотная кислота (HNO3)

0,5

3

Чистый конденсат

0,75

16 Технология малореагентной дезактивации

Технология малореагентной дезактивации

Результаты исследований Испытания технологии дезактивации оборудования (МРАО) с использованием нанокавитантов

16

Выводы Технология малореагентной дезактивации оборудования АЭС с применением дезактивирующих растворов (ДР), содержащих нанокавитанты показала высокую эффективность. Результаты испытаний могут служить основанием для внедрения технологии и разработки технологического регламента дезактивации оборудования АЭС и МРАО. Технология дезактивации с применением ДР, содержащих нанокавитанты, имеет несомненное преимущество перед химическими способами дезактивации, так как позволяет сократить расход реагентов и поступление солей в ЖРО в 2 – 4 раза. Технология реализуется на штатном оборудовании и не требует применения специальных установок и дополнительного оборудования

17 Показатели

Показатели

Результаты исследований Испытания технологии дезактивации оборудования (МРАО) с использованием нанокавитантов

17

При проведении испытаний технологии достигнуты высокие показатели по коэффициенту дезактивации (Кд), на порядок боле высокие - в случае применения химических (кислотных) методов дезактивации, сравнимые - при применении механических и комбинированных методов (ультразвук, электрохимия). Технология, очевидно, применима и при проведении контурных дезактиваций (промывок), что позволит при значительно более высокой эффективности исключить промывки с использованием ДР на основе агрессивных коррозионноопасных неорганических кислот. Технология обеспечивает возможность многократного использования ДР (3 – 4 раза, после восстановления концентрации реагентов), что позволит значительно снизить количество вторичных РАО, образующихся в процессе дезактивации.

18 Испытания технологии очистки

Испытания технологии очистки

Результаты исследований Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

18

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ Работы проводились на тестовых отрезках трубчатки конденсатора турбины Курской АЭС с выраженными эксплуатационными неорганическими отложениями длинной 0,15 м специалистами ООО «НПК «БИОЭКОПРОМ» с участием представителя ОАО «ВНИИАЭС» (научный руководитель) с использованием рецептур, содержащих нанокавитанты различного состава. ОСНОВНЫМИ ЦЕЛЯМИ ИСПЫТАНИЙ СТАВИЛИСЬ: - определение эффективности воздействия рецептур на основе нанокавитантов на нереакционные прочнофиксированные эксплуатационные отложения на внутренней поверхности трубчатки конденсатора турбины;

19 Выбор рецептуры

Выбор рецептуры

Результаты исследований Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

19

- выбор рецептуры на основе нанокавитантов и определение оптимального процентного содержания рецептур на основе нанокавитантов в реакционном растворе; - оценка возможности адаптации технологии очистки теплообменного оборудования на АЭС с РБМК и замены дорогостоющей импортной технологии «шарикоочистки». Примечание: Рецептуры на основе нанокавитантов разработаны ООО «НПК «БИОЭКОПРОМ» и представляют собой стабилизированные в буферной среде иммобилизированные перекисные высокомолекулярные комплексы в с добавлением катализаторов запуска автокаталитической реакции, антикоррозионных препаратов и препаратов герметизации микротрещин металла.

20 Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

Результаты исследований Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

20

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ До очистки После очистки

21 Способ очистки

Способ очистки

Результаты исследований Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

21

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ Нанокавитационный способ очистки с использованием рецептур на основе нанокавитантов позволяют провести полную очистку трубчатки конденсатора турбины от нереакционных отложений в режимах экстренной очистки в течение 10-60 минут в рециркуляционном режиме в течение 3-8 часов. Продолжительность технологического цикла (время обработки) зависит от состава препарата и его концентрации и проходит в режиме регулируемого кавитационного разрушения отложений. Нокавитанты обеспечивают режим пролонгированной превентивной защиты поверхностей трубчатки от коррозионных и неорганических отложений (соли жесткости) после предварительной очистки путем введения малых доз (1-1,5% от массы оборотной воды) в оборотную воду теплообменного контура.

22 Отработанный раствор

Отработанный раствор

Результаты исследований Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

22

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ Отработанный раствор представляет собой гетерогенную смесь нерастворимых частиц в водном растворе неорганических солей. Очистка оборотной воды и концентрирование отходов может быть достигнуто использованием штатных методов. Нанокавитационный способ очистки не требует дополнительного специального оборудования и демонтажа оборудования, подвергаемого очистке. Нанокавитанты позволяют провести «герметизацию» микротрещин поверхностей черных металлов и легированной стали (других сплавов), а также образуют защитную антикоррозионную пленку на поверхности металлов, предположительно представляющую собой металлополимерный (металлокомпозитный) состав.

23 Эффективность технологии

Эффективность технологии

Результаты исследований Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

23

ВЫВОДЫ Результаты испытаний показали высокую эффективность технологии очистки теплообменного оборудования от коррозионных и неоргнических нереакционных прочнофиксированных отложений. Органолептические и приборные наблюдения показали полное отсутствие отложений на внутренних поверхностях трубчатки после проведения цикла очистки. Для внедрения технологии очистки теплообменного оборудования с использованием нанокавитантов необходимо проведение полномасштабных испытаний на теплообменном оборудовании АЭС с РБМК с изучением:

24 Раствор

Раствор

Результаты исследований Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

24

ВЫВОДЫ - механизмов нанокавитации на греющих поверхностях, кинетике протекающих реакций; - физикохимического состава и количества образующихся вторичных отходов, способам их переработки и концентрирования; - антикоррозионного воздействию рецептур, состава образующихся антикоррозионных покрытий, металлографических исследований; - оптимальных параметров технологического процесса с определением процентного состава вводимых в раствор рецептур, содержащих нанокавитанты, рН среды, температуры раствора, времени обработки и т.д.; - воздействия «чистых» отработавших растворов на экологическую обстановку при сбросе в очистные сооружения.

25 Технологический регламент

Технологический регламент

Результаты исследований Испытания технологии очистки теплообмнного оборудования с использованием нанокавитантов

25

При положительных результатах испытаний необходимо разработать технико-экономическое обоснование внедрения технологии . При принятии решения на внедрение технологии необходимо разработать и согласовать технологический регламент.

26 Расход реагентов

Расход реагентов

Заключение

26

Представленные и испытанные технологии малореагентной дезактивации оборудования АЭС и очистки теплообменного оборудования от отложений с применением рецептур, содержащих нанокавитанты показала высокую эффективность. Проведенные исследования и испытания могут служить основанием для ее внедрения и разработки технологического регламента дезактивации оборудования АЭС, как находящегося в эксплуатации, так и выводимого из эксплуатации. Малореагентная технология дезактивации с применением рецептур, содержащих нанокавитанты, имеет несомненное преимущество перед химическими способами дезактивации, так как позволяет сократить расход реагентов и поступление солей в ЖРО в 2 – 4 раза пр достижении гораздо более высоких Кд.

27 Количество

Количество

Заключение

27

При проведении испытаний достигнуты высокие показатели по коэффициенту дезактивации (практически до фоновых значений), что, очевидно, позволит в условиях реализации технологии в промышленных условиях сократить количество средне- и низкоактивных металлических радиоактивных отходов и вывести их в разряд промышленных отходов соответствии с требованиями ОСПОРБ-99-2010, значительно снизить дозовые нагрузки на персонал при проведении ППР и обслуживании контурного оборудования АЭС . Проведенные исследования и испытания подтвердили эффективность предлагаемого состава ДР и возможность его многократного использования (3 – 4 раза, после восстановления концентрации реагентов), что позволит значительно снизить количество РАО, образующихся в процессе дезактивации.

28 Предварительные исследования

Предварительные исследования

Заключение

28

Испытания позволяют сделать вывод о том, что внедрение технологии дезактивации с использованием нанокавитантов в значительной степени будет способствовать повышению безопасности эксплуатации АЭС и обращении с РАО. Предварительные исследования показывают возможность применения нанокавитантов в установках переработки РАО (установки ионселективной сорбции) с исключением сложного, дорогостоющего и ненадежного узла озонирования. Уникальные физико-химические свойства нанокавитантов и нанотранзитов, обеспечивающие прологированную защиту технологического оборудования и коммуникаций от коррозионных и других отложений в значительной степени позволят снять проблему снижения теплоотдчи на теплообменном оборудовании АЭС

29 Предварительные расчеты

Предварительные расчеты

Заключение

29

Предварительные расчеты показывают, что экономический эффект только от внедрения технологии на АЭС с РБМК очистки теплообменного оборудования с использованием нанокавитантов, могут составить десятки млн руб.

30 Благодарю за внимание

Благодарю за внимание

30

«Технологии атомной энергетики»
http://900igr.net/prezentacija/fizika/tekhnologii-atomnoj-energetiki-57539.html
cсылка на страницу

Атомная энергетика

12 презентаций об атомной энергетике
Урок

Физика

134 темы
Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Атомная энергетика > Технологии атомной энергетики