Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
Реакция полностью осуществляется в закрытой камере высокого давления (реакторе), содержащей растворенные реагирующие вещества, так что теплота реакции поглощается растворителем. Температуру в реакторе можно поддерживать на любом желаемом уровне, обычно в диапазоне 400-650 0C. Примерно через одну минуту реакции смесь охлаждают в теплообменнике и снижают давление. Нерастворимые частицы нетрудно отделить простой фильтрацией из водного потока. Сам поток далее подвергают полимерной фильтрации, а затем повторно используют или удаляют как промышленные отходы.
Мы провели несколько серий экспериментов с использованием различных матриц отходов. В одной из серий загрязненные актиноидами органические смеси реагировали в 30 мае. % H2O2. Общая концентрация органических компонентов на входе в камеру высокого давления менялась от 1800 до 25000 мг/л в зависимости от органической смеси. В этих условиях содержание остаточных органических компонентов было менее 20 мг/л и в большинстве случаев менее 5 мг/л. На основании испытаний сделан вывод, что эффективность разрушения органических компонентов составляет более 99,9%. Проводились и эксперименты с ионообменными смолами, включая смолу Reillex HPQ. В этих экспериментах смолу смешивали с водой и небольшим количеством соли натрия - карбоксиметилцеллюлозой, которая является повышающим вязкость веществом, улучшающим характеристики прокачки смесей. Вязкость смеси высокая, и крупинки смолы не отстаиваются в течение суток. Через одну минуту в результате реакции образовались диоксид углерода, вода, азот и соляная кислота. Уровни органического углерода были снижены почти до пределов обнаружения - 6 мг/л.
На основе “горячего” блока и “холодного” опытного блока получены данные о функционировании полномасштабного блока, пуск в эксплуатацию которого ожидается в 2001 году.
452
Los Alamos Science Number 26 2000
Видение переработки плутония, безопасной для окружающей среды
Усиленный пиролиз для преобразования полистирола или целлюлозных полимеров
Д. Дж. Kamuoc
Усиленный пиролиз приводит к значительному разложению твердых полимерных материалов. Эта технология появилась непосредственно в результате НИР 94-1, в рамках которой перед исследователями площадки ТА-55 ставилась задача разработать метод без прокаливания для стабилизации почти двух тысяч кубов из полистирола, пропитанных плутонием и ураном (“поликубов”), хранящихся на Хэнфордском объекте. Эти поликубы были произведены в начале холодной войны для исследований критичности. В настоящее время они представляют собой доставшийся в наследство материал, который необходимо перерабатывать. Сотрудники площадки ТА-55 создали систему, преобразующую свыше 99% поликубов в углерод, диоксид углерода и воду, остается небольшое количество устойчивого актиноидного материала. В связи с успешной переработкой поликубов с использованием системы пиролиза возникла идея ее применения для переработки горючих материалов на площадке ТА-55.
Как видно на фотографии, опытная система состоит из камеры пиролиза (сгорания), камеры повторного испарения и каталитического преобразователя. В камеру пиролиза загружают горючий полистирол или целлюлозу и нагревают до 750 0C в проточной атмосфере аргона. При высокой температуре органические полимеры распадаются на множество жидких и газообразных компонентов. В коллекторе собираются жидкие побочные продукты, а летучие газы поступают непосредственно в камеру повторного испарения. Собранные жидкие компоненты перекачивают насосом при контролируемой скорости в газовый поток в камере повторного испарения. Жидкие компоненты поступают в газовую фазу, и комбинированные газовые фракции впрыскиваются в каталитический преобразователь, где они окисляются с образованием в основном CO2.
В целом процесс преобразования полистирола и целлюлозы представлен на схеме, на которой показан состав потока, выходящего из каталитического преобразователя. Кубы из пропитанного актиноидами полистирола преобразуются в углерод, CO2, воду и небольшое количество содержащего актиноид остатка с эффективностью более 99%. В случае целлюлозного материала эффективность процесса составляет более 93%.
Система контролируется и управляется с помощью компьютера, что способствует повышению безопасности процесса. Вся установка благоприятна с точки зрения организации труда, требует минимального обслуживания, что уменьшает риск облучения и воздействия на работников каустических побочных продуктов. Две аналогичные системы планируется направить на Хэнфорд-ский объект, а третья система уже установлена в перчаточном боксе на площадке ТА-55.
COp
Горячий воздух
УТ
Воздухонагреватель
------------------ь-
Воздух
Пар
п
Пар
Жидкость
Tft
Отходные газы і—і
Аргон
п
Л/
E
О.
/V
!/с°г I
Теплооб- Каталитическим Камера Насос коллектор Камера
* повторного
менник преобразователь испарения пиролиза
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
О
-500
Ввод аргона (воздуха)
Кубы
полистирола
