Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Experimentální technologická linka pro výzkum, vývoj a testování solidifikace kapalných radioaktivních odpadů s cílem minimalizace objemu Ing. Jana Dymáčková.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Experimentální technologická linka pro výzkum, vývoj a testování solidifikace kapalných radioaktivních odpadů s cílem minimalizace objemu Ing. Jana Dymáčková."— Transkript prezentace:

1 Experimentální technologická linka pro výzkum, vývoj a testování solidifikace kapalných radioaktivních odpadů s cílem minimalizace objemu Ing. Jana Dymáčková Centrum výzkumu Řež s.r.o

2 Obsah Radioaktivní odpady a solidifikační technologie Projekt SUSEN Experimentální technologická linka RAO (ETL)

3 Radioaktivní odpady Jaderné elektrárny Průmyslová výroba Zdravotnictví Výzkum Produkce radioaktivních odpadů Celkový konečný objem pevných radioaktivních odpadů (zpevněných kapalných, pevných slisovaných nebo nestlačitelných) by neměl být větší než 50 m 3 na MWe za rok normálního provozu elektrárny Nakládání s radioaktivními odpady se řídí zákonem č. 18/1997 Sb

4 Radioaktivní odpady 4x VVER 440 s tlakovodními reaktory typu V V213 – výkon 510MWe EDU - Štěpné a aktivační radionuklidy – primárný okruh - Kontaminované plynné a kapalné média a pevné materiály - Potenciálně radioaktivní vody - Kaly ze sedimentačních nádrží a přesycené ionexy ETE 2x VVER-1000 s tlakovodními reaktory typu V320 – výkon 1055 MWe Zdroje radioaktivních odpadů

5 Solidifikační technologie imobilizace kapalných radioaktivních koncentrátů dobrá vyluhovatelnost (při obsahu 30 – 40% solnosti koncentrátů) nízká pevnost v tlaku a riziko samovolného vznícení v případě, že jsou v odpadu přítomny oxidační látky, matrice vylučují emise obsahující heterocyklické a polycyklické aromatické uhlovodíky, což jsou karcinogenní prvky Bitumenace Vitrifikace imobilizace zbytků z přepracování vyhořelého paliva imobilizace nízko a středně aktivních radioaktivních odpadů nízká hodnota vyluhovatelnosti a výrazná redukce objemu výsledných produktů jsou vysoké náklady pro optimalizaci procesu, energetická náročnost, a vznik toxických či radioaktivních plynů, které musí postoupit další čištění

6 Solidifikační technologie vhodná pro fixaci pevných odpadů a práškových materiálů např. popílků ze spalování kontaminovaných pevných materiálů a drobných pevných nespalitelných materiálů nenáročnou na technologické vybavení a vlastní provoz, nejpoužívanější fixační metoda kompatibilita s odpadem zvyšuje objem výsledného produktu, při vysokém naplnění produktu solemi (45 %) je získaný produkt nekvalitní a nestálý (nízká pevnost a odolnost), přítomnost boritanových iontů retardujících proces tuhnutí cementového produktu mohou při vysoké koncentraci vést až k trvalé plasticitě cementového produktu, limitující je také obsah organických látek obsažených v cementové směsi, loužitelnost kontaminantů je závislá na obsahu naplnění, poměru vody k cementu a dalších faktorech, voda může do cementu pronikat a kontaminanty, které jsou cementem pouze obklopeny při kontaktu s vodou můžou difundovat do okolního prostředí výzkum a vývoj se zaměřuje na zlepšování vlastností matric na bázi cementů přídavkem např. alkalicky aktivovaných směsí (alkalických popílků), strusky, kaolinických látek a fosfátů. Cementace

7 Solidifikační technologie imobilizace kapalných a semikapalních radioaktivních koncentrátů, technologie zpracování stejná jako cementace vysoká mechanická pevnost, vysoká hydrolytická odolnost, odolnost proti vlivům geologického prostředí, tepelná stabilita až do 1400°C, vysoká záchytná schopnost pro kationy těžkých kovů a radionuklidů, solidifikace kalů pomocí geopolymerní matrice byly vykázány vnikající výsledky (60% obj. odpadu ve fixované matrici, nízká vyluhovatelnost a hodnota pevnosti v tlaku výsledné matrice až 18 MPa ) solidifikace ionexů ukázala výrazné problémy týkající se výsledné stability materiálů ve vodě při testech vyluhovatelnosti, Fixace do geoplymerů Fixace do syntetických organických polymerů nízká hodnota vyluhovatelnosti, solidifikace může probíhat při okolní teplotě, vhodnost pro imobilizaci vysušených odpadů (70% obj odpadu ve fixované matrici) dosud není vhodný a ověřený způsob fixace odpadů s vyšší vlhkostí (max. 5%) a kapalných koncentrátů

8 Struktura projektu SUSEN a JPC program Výzkum a vývoj nových materiálů a principů pro efektivnější a bezpečnější ukládání RAO Vývoj pokročilých technologií a technologických postupů pro zneškodňování RAO a minimalizaci jejich objemu Vývoj nových technologií palivového cyklu jaderných reaktorů nových generací založených na fluoridových technologiích Vytvoření vědecko-technické základny pro podporu výstavby hlubinného úložiště v ČR Vývoj nových metod detekce velmi nízkých aktivit dlouhodobých radionuklidů ve velmi malých objemech vzorků Získání souboru poznatků o chování Coria pro účely zvýšení bezpečnosti jaderných reaktorů v post-havarijních stavech

9 Laboratoř pro nakládání s odpady Vývoj pokročilých technologií a technologických postupů pro zneškodňování RAO a minimalizaci jejich objemu Technologie Studený Kelímek Technologie MSO Experimentální technologická linka RAO (ETL) 12/2011: schválení 09/2015: ukončení výstavby 12/ /2020: VV výstupy a prokázání udržitelnosti Průběh projektu SUSEN 09/2015: ukončení výstavby

10 Experimentální technologická linka RAO (ETL) Technologická linka bude sloužit pro výzkum, vývoj a testování v oblasti solidifikace kapalných a semi- kapalných radioaktivních odpadů s cílem minimalizace výsledných objemů odpadů. Vzhledem k výborným výsledkům z hlediska minimalizace výsledných objemů budou primárně studovány geopolymerní a polysiloxanové matrice. Studium se zaměří na samotné metody fixace a zároveň na formy odpadů vstupujících do procesu solidifikace (zejména formy koncentrátů z odparek) a procesy probíhající v jednotlivých zařízeních, s cílem ověření možnosti záměny fixačních médií v komerčně využívaných zařízeních. Výzkum bude soustředěn na kapalné a semi- kapalné odpady s dominantní složkou kyseliny borité, což jsou odpady z jaderných elektráren v ČR a SR. Uvažuje se však také o využití této linky, nebo některých částí linky i pro solidifikaci jiných odpadů např. z reaktorů GEN IV.

11 Experimentální technologická linka RAO (ETL) výstupy v SUSEN Vývoj pokročilých technologií a technologických postupů pro zneškodňování RAO a minimalizaci jejich objemu. Realizace demonstračního zařízení pro minimalizaci objemu kapalných RAO na pětinu stávající produkce. Termín 06/2015. Projektové podklady pro nakládání s RAO na nových blocích JE s plánovanou produkcí RAO v konečné formě pro ukládání max. 50 m3/1000MWe/rok. Termín 12/2017. Certifikované analytické metody stanovení velmi nízkých koncentrací (aktivit) dlouhodobých radionuklidů v minimálně 3 různých matricích radioaktivních a přírodních materiálů. Termín:12/2018. Výstupy pro SUSEN Navazující projekty Genuin (H2020) -vVývoj způsobu fixace radioaktivních koncentrátů do geopolymerní matrice – testování v aktivních podmínkách MSO (TaČR) - Vývoj způsobu fixace nasycených ionexů do boritanových solí Eurofusion - Výzkum a vývoj v oblasti separace a záchytu Tritia

12 Experimentální technologická linka RAO (ETL) Odpařovací zařízení Extruder Fixační zařízení Technologická linka se bude skládat z těchto zařízení: Technologická linka bude provozována v několika solidifikačných větvích

13 Experimentální technologická linka RAO (ETL) – Odpařovací zařízení 6 1. stupeň - odpařovací část Nádrže a zásobníky pro výstupní a výstupní média včetně dopravních systémů, potřebných armatur a čerpadel, Těleso odparky opatřeno míchadlem, otopný systém - elektr. ohřev, odlučovač kapek (cyklon), kondenzátor, kondenzační nádrž (kondenzační nádrž bude společná), vývěva pro vytvoření vakua a vakuový systém pro krystalizační část zařízení Propojovací potrubí (potrubní trasy) včetně armatur, čerpadel a ohřevu Tepelné a protihlukové izolace Odpařovací zařízení se bude skládat ze dvou odparek (standardní odparka + krystalizační odparka – pracující ve vakuu), které budou moc být provozovány jako jedno dvoustupňové zařízení, tak i samostatně. 2. stupeň – krystalizační část Nádrže a zásobníky pro výstupní a výstupní média včetně dopravních systémů, potřebných armatur a čerpadel, Těleso odparky opatřeno míchadlem, otopný systém - elektr. ohřev, odlučovač kapek (cyklon), kondenzátor + chladič (v případě potřeby na dochlazení kondenzátu), vývěva pro vytvoření vakua Propojovací potrubí (potrubní trasy) včetně armatur, čerpadel a ohřevu Tepelné a protihlukové izolace

14 Experimentální technologická linka RAO (ETL) - Odpařovací zařízení Solnost na vstupuObjem koncentrátu na vstupu 10 g/l3200 l 160 g/l200 l Teplota na vstupu 15 – 30 °C Hustota (při 15-30°C) 1000 – 1200 kg/m 3 pH 6 – 11,5 Vodivost mS/cm Aktivita gama z á řen í 0,1 – 10 kBq/l 6 Vstupní parametry Průběh experimentů :Neaktivní experimenty Experimenty se simulovanou aktivitou Aktivní experimenty Navazuj í c í fixace v m é diu: BitumenPolysiloxan, geopolymer Solnost na výstupu ze zař í zen í 300 g/l1200 g/l Objem na výstupu ze zař í zen í 5 – 10 l15 – 20 l Výsledn í forma Koncentrát Granul á t / matečný louh Procento vody obsažen é v roztoku % 0,5 – 5 % Frakce (velikost č á stic) ----Max. 3 mm Výstupní parametry

15 Experimentální technologická linka RAO (ETL) – Fixační zařízení V zařízení bude probíhat homogenizace směsi a následný monitoring průběhu tuhnutí při různých podmínkách (teplotní profil) Fixace bude probíhat přímo v sudu (objem sudu 50l). Sud bude hermeticky uzavřen do segmentů se zabudovaným elektrickým ohřevem. Jednotlivé části budou spojeny mezi sebou těsným přírubovým spojem. Tyto spoje budou navržený takým způsobem, aby umožnily bezpečnou a snadnou manipulaci se zařízením. Víko bude opatřeno míchadlem, umožňujícím pohyb/ míchání vertikálně i horizontálně. Teplota20 – 120°C Tlak5Pa – 1kPa Objem sudu50 l Parametre zařízení: Popis provedení:

16 Experimentální technologická linka RAO (ETL) – Fixační zařízení Tepeln á odolnost-50 – 180 °C Line á rn í smr š těn í max. 0,5% Tažnost 120 – 130 % Pevnost v tahu4 – 5 MPa Tvrdost20 -25°ShA Hustota980kg/m 3 Viskozita 2000 – 2500 mPa.S Př í davek kataliz á toru2 – 4 hmot. % Relativn í vlhkost (při 25°C) 50% Doba tuhnut í po vulkanizaci Min. Dávkovací poměry: Poměr dávkování granulátu a polysiloxanu budou předmětem výzkumu (napr. 7:1 až 1:5) Poměr dávkování granulátu (ionexu al. Mat. louhu), geopolymeru a aktivátoru geopolymerové směsi budou předmětem výzkumu (napr. 7:0,5:0,5 až 1:2,5:2,5) Fixační média: Parametre polysiloxanu Tepeln á odolnost200 – 1400 °C Line á rn í smr š těn í max. 10% Pevnost v tlaku 4 – 80 MPa Tvrdost20 -25°ShA Hustota kg/m 3 Parametre geopolymeru

17 Experimentální technologická linka RAO (ETL) – Fixační zařízení Fixační zařízení Segmentové zařízení se zabudovaným míchadlem a elektrickým ohřevem, včetně dávkovacího systému granulátu, dávkovacího systému ionexu, dávkovacího systému matečných louhů z procesu krystalizace, dávkovacího systému směsi polysiloxanu, dávkovacího systému směsi geopolymeru, dávkovacího systému aktivátoru geopolymerů) – dávkovací systémy můžou být zaměnitelné pro napojení na jednotlivé vstupy Kondenzátor Propojovací potrubí (potrubní trasy) včetně armatur, vývěva pro vytvoření podtlaku Tepelné a protihlukové izolace Stínící prvky

18 Experimentální technologická linka RAO (ETL) – Extruder V extruderu budou probíhat minimálně tyto procesy: Homogenizace směsi Odpařování volné vody Odpařování chemicky vázané vody Zhutňování směsi Teplota °C Objem sudu výsledného produktu50 l Parametre zařízení: Zařízení slouží pro fixace: Granulátu v polysiloxanové směsi Zahuštěného koncentrátu v bitumenové směsi Zónování, délka (resp. L/D), tvar a počet šneků, stupňování atd. bude navrhnuto takým způsobem, aby extruder byl schopen obsáhnout minimálně všechny výše uvedené procesy.

19 Experimentální technologická linka RAO (ETL) – Extruder Extruder Systém pro dopravu bitumenu (zásobní nádrže včetně dopravního systému bitumenu, armatur, čerpadel a ohřevu) a systém dávkování koncentrátu, systém dávkování polysiloxanu a systém dávkování granulátu - dávkovací systémy můžou být zaměnitelné pro napojení na jednotlivé vstupy Extruder Kondenzátor Propojovací potrubí (potrubní trasy) včetně armatur, čerpadel a ohřevu Tepelné a protihlukové izolace Stínící prvky

20 Experimentální technologická linka RAO (ETL) – Dispozice

21 Děkuji za pozornost


Stáhnout ppt "Experimentální technologická linka pro výzkum, vývoj a testování solidifikace kapalných radioaktivních odpadů s cílem minimalizace objemu Ing. Jana Dymáčková."

Podobné prezentace


Reklamy Google