Оптимизация процесса детритизации газов с относительной влажностью меньше 100% методом фазового изотопного обмена

• Автор: Букин, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Современные методы удержания трития

1.2. Формы тритий содержащих отходов

1.3. Методы детритизации твердых радиоактивных отходов

1.4. Методы детритизации жидких радиоактивных отходов

1.5. Методы детритизации газовых потоков

1.5.1. «Сухой» метод очистки радиоактивных газов

1.5.2 «Мокрый» метод очистки радиоактивных газов

1.6. Каталитическое окисление водорода

1.7. Удаление паров тритированной воды
1.7.1 Возможность использования мембранной осушки газов применительно к детритизации воздуха
1.7.2. Детритизация воздуха адсорбционным методом
1.7.3. Детритизация воздуха методом фазового изотопного обмена
1.8. Выводы из литературного обзора
Глава 2. Методическая часть
2.1. Схема установки и ее описание
2.2. Методика тепловых экспериментов и расчет коэффициента теплопередачи
2.3. Методика проведения массообменных экспериментов и обработка полученных результатов
2.4. Методика проведения изотопного анализа и оценка возможных экспериментальных погрешностей
2.4.1 Расчет ошибок при определении мольного соотношения потоков..

2.4.2 Расчет ошибок при определении массообменных характеристик процесса
Глава 3. Предварительные эксперименты по изучению теплового и гидродинамического режимов скрубберной колонны
3.1. Тепловые эксперименты
3.2. Способы подготовки насадки
3.3. Динамическая задержка воды в колонне и ее зависимость от параметров проведения процесса
Глава 4. Детритизация воздуха с ЮТ<100% методом ФИО
4.1. Рассмотрение вариантов детритизации ненасыщенного воздуха
4.2. Сравнительное исследование режимов детритизации ненасыщенного воздуха, содержащего пары третированной воды
Глава 5. Оптимизация условий детритизации ненасыщенного парами воды воздуха методом ФИО
5.1. Зависимость эффективности процесса детритизации от температуры
5.2. Влияние соотношения потоков на эффективность процесса детритизации
5.3. Зависимость эффективности детритизации от величины газового потока
5.4. Зависимость эффективности процесса детритизации от диаметра колонны ФИО
Заключение
ВЫВОДЫ
Список литературы:

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время за счет активных международных усилий, в том числе с участием России, проводится работа, направленная на реализацию идеи о крупномасштабном использовании термоядерной энергии в рамках проекта экспериментального реактора ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, г. Кадараш, Франция). Переход на термоядерную энергию позволит уменьшить количество вредных выбросов, характерных для тепловых и атомных электростанций. Основное отличие термоядерной энергии от ядерных реакторов, с точки зрения безопасности, заключается в отсутствии продуктов деления. Если на АЭС энергия выделяется входе контролируемой реакции распада ядер урана, то топливом для термоядерного реактора являются элементы с малыми порядковыми номерами, энергия выделяется, например, в результате реакции слияния атомов водорода:
?Н + ?Н -» |Не (3,5 МэВ) + In (14,1 МэВ) (1.1)
По оценкам экспертов, в сравнении с реакторами синтеза освоение термоядерной энергии позволит в 5-7 раз улучшить экологические показатели энергетики [1]. Основным источником опасности на термоядерных объектах являются активированные под действием мощного нейтронного облучения конструкционные детали реактора и возможные утечки в окружающую среду радиоактивного изотопа водорода (трития). В силу малой энергии p-распада трития (E(i=0-18,6 кэВ, Еср=5,69-5,71 кэВ, период полураспада Ti/2=12,323±0,004 года, удельная активность 356,3 ТБк/г [2,3]), испускаемые электроны хорошо задерживаются даже простейшими преградами типа одежды или резиновых хирургических перчаток. При выбросе трития в окружающую среду в форме воды происходит загрязнение водоемов и почвы. Тритированная вода поглощается животными и растениями, происходит образование тритий содержащих органических соединений [4]. Усвоение трития в окружающей среде может происходить и
1.7. Удаление паров тритированнон воды
Для детритизации газа, содержащего только пары воды, могут быть применены промышленные методы осушки газов. В настоящее время для осушки атмосферного воздуха используются мембраны с большой пропускной способностью и селективностью В системе N2/1-120 и высокопористые адсорбенты. Такие методы, как барботирование через слой чистой воды и вымораживание, из-за маломасштабности процессов применимы только для отбора пробы из части газового потока. Перспективным методом детритизации является также фазовый изотопный обмен между жидкой водой и третированными парами, протекающий в скрубберных колоннах [63]. Проведем сравнительный анализ крупномасштабных систем удаления НТО.
1.7.1 Возможность использования мембранной осушки газов применительно к детритизации воздуха
Мембранная технология осушки воздуха нашла широкое применение в промышленности [64]. Данный процесс является непрерывным, низкотемпературным и не требует сложного аппаратурного оформления. Осушаемый воздух в режиме протока пропускается через мембранный блок, пары воды селективно диффундируют через мембрану и удаляются с помощью вакуумного оборудования. Работа с тритированной водой в условиях разряжения делает данный метод перспективным для безопасного удаления трития. Выбор материала мембраны зависит от ее пропускной способности, селективности по отношению к компонентам разделяемой смеси и радиационной стойкости. Для удаления паров воды из воздуха используют мембраны на основе полидиметилсилоксана или ацетата целлюлозы, поскольку они обладают приемлемой селективностью в системе Н20/№ и высокой проницаемостью для паров воды [65]. Повышение уровня