Аналіз методів утилізації відходів водопідготовки для сховища відпрацьованого ядерного палива.
Автор: Пінчук Роман Леонідович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Пінчук Р. Л., Матіко Г.Ф. (керівник). Аналіз методів утилізації відходів водопідготовки для сховища відпрацьованого ядерного палива. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2023. Розширена анотація В процесі зберігання відпрацьованого ядерного палива необхідно забезпечити безпеку і захист навколишнього середовища від радіоактивного забруднення. Для цього застосовуються спеціальні технології і заходи безпеки, які дають можливість мінімізувати ризики для людей і навколишнього середовища [1 - 4]. Переробка відпрацьованого ядерного палива також є важливим етапом роботи АЕС. В процесі переробки з відпрацьованого ядерного палива вилучаються цінні ресурси і знешкоджуються радіоактивні відходи. Це дає можливість знизити рівень радіаційного навантаження на навколишнє середовище і підвищити ефективність використання ядерної енергії. Вода в басейні витримки є невід’ємною частиною процесу зберігання відпрацьованих ядерних паливних елементів. Вона не тільки захищає від радіаційного випромінювання, але і приймає на себе зняте тепловиділення. Таким чином, вода стає важливим елементом в підтримці безпеки під час зберігання відпрацьованого ядерного палива. У разі тривалого зберігання, активність відпрацьованого ядерного палива може знизитися до 50 разів завдяки розпаду короткоживучих радіонуклідів. Але окрім цього, процес зберігання відпрацьованого ядерного палива супроводжується і іншими проблемами. Так, ТВЕЛ, в яких відбувається зберігання відпрацьованого ядерного палива, можуть піддаватися ядерному випромінюванню і набувати тріщин. І це у свою чергу може приводити до витікання відпрацьованого ядерного палива. Щоб уникнути подібних ситуацій, здійснюються заходи щодо водопідготовки. Вони дають можливість виконати екстракцію відпрацьованого ядерного палива з пульпи (суміш води і відпрацьованого ядерного палива). Зрештою, правильна водопідготовка є не тільки гарантією безпеки, але і дає можливість більш ефективно використовувати процес зберігання відпрацьованого ядерного палива. Об?єкт дослідження – процес повітряно-плазмової утилізації відходів водопідготовки для сховища відпрацьованого ядерного палива. Предмет дослідження – методичні підходи до вирішення задач розрахункового обґрунтування оцінювання різних методів утилізації відходів водопідготовки для сховища відпрацьованого ядерного палива. Мета дослідження: оцінювання можливості ефективної утилізації в повітряній плазмі відходів водопідготовки для сховища відпрацьованого ядерного палива. У магістерській кваліфікаційній роботі пропонується використовувати більш ефективний метод – одностадійну плазмову переробку відходів водопідготовки для сховища відпрацьованого ядерного палива. Вона дає можливість швидко і ефективно очистити воду від металів без необхідності регенерації іонообмінної смоли. Плазмова переробка відходів водопідготовки для «мокрого» зберігання відпрацьованого ядерного палива – процес, який заснований на використанні плазми, що проходить через систему реакторів. У цьому випадку відбувається окислення металів, що дає можливість швидко очистити воду від небезпечних домішок. Використання цього методу має ряд переваг: він економічно вигідний, при правильно підібраній сировині, значно зменшує кількість використаних ресурсів і витрат на енергію. В ході дослідження було проведено аналітичне оцінювання різних методів утилізації відходів водопідготовки для сховища відпрацьованого ядерного палива. За результатами цього дослідження було обрано процес плазмової утилізації водно-солеорганічних композицій, що містять органічний елемент. Виконано розрахунок показників горючості різних водно-солеорганічних складів на основі відходів водопідготовки, що містять етиловий і ацетоновий компоненти. В результаті цих розрахунків були отримані оптимальні композиції, що забезпечують енергоефективну утилізацію та володіють адіабатичною температурою горіння, рівною приблизно 1500 К. У магістерській кваліфікаційній роботі був проведений розрахунок процесу, який полягає в плазмовій утилізації відходів у вигляді водно-солеорганічних композицій, що містять відходи водопідготовки сховища відпрацьованого ядерного палива, в широкому діапазоні температур від 300 до 4000 К і масових часток повітряного плазмового теплоносія від 10 % до 90 %. Було оцінено вартість енергії, необхідної для проведення процесу утилізації, а також було визначено оптимальні умови для ефективного проведення процесу утилізації в повітряній плазмі. У розділі економічної частини визначено витрати на водопідготовку водно-солеорганічних композицій, що містять відходи водопідготовки сховища відпрацьованого ядерного палива. Термін окупності проекту складе 3,64 роки. У розділі автоматизації розроблено функціональну схему автоматизації випарювальної установки водної пульпи з солей металів після регенерації іонообмінних смол відходів водопідготовки для сховища відпрацьованого ядерного палива. Ключові слова: водопідготовка, відпрацьоване ядерне паливо, радіоактивні відходи, плазмова утилізація. Перелік використаних джерел літератури: 1. Білодід Є., Овдієнко Ю., Ковбасенко Ю., Дудка О., Єременко М., Жабін О., Макаренко М., Костюшко Я., Кучин О.. Сучасні підходи до аналізу безпеки систем поводження з ядерним паливом. Монографія. – 2022. с. 110. 2. Клюс, В.П (2023). Вибір і обґрунтування способів термічної утилізації радіоактивно забрудненої деревини. Ядерна та радіаційна безпека, 2(98), 61-68. 3. Ковальчук, В.І., Козлов, І.Л., Дорож, О.А. (2020). Основи поводження з радіоактивними відходами на атомних електростанціях. Принципи, технології, обладнання: навчальний посібник. – Одеса: Астропринт. – 372 с. 4. Тарнавський, А. Б., Сукач, Р. Ю., Сукач, Ю. Г., & Колісник, М. Я. (2013). Використання сухого сховища для зберігання відпрацьованого ядерного палива на Запорізькій АЕС. Науковий вісник НЛТУ України , 23 (1), 104 – 110.