Фазовый изотопный обмен как метод очистки воздуха от паров тритированной воды

• Автор: Марунич, Сергей Андреевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Литературный обзор
1Л. Современный подход к обеспечению тритиевой безопасности
1.2. Методы удаления трития, содержащегося в очищаемом
газе в виде молекулярного водорода
1.3. Методы удаления трития, содержащегося в очищаемом газе
в виде паров воды
1.4. Методы обращения с тритированной водой
1.5. Обоснование целесообразности исследования процесса фазового изотопного обмена воды как альтернативного метода
удаления НТО из газовых потоков
1.6. Выводы из литературного обзора
2. Предварительное исследование эффективности массообмена в
процессе ФИО применительно к процессу детритизации
2.1 Выбор типа насадки
2.2 Описание экспериментального стенда
2.3. Методика проведения экспериментов
2.3.1 Методика отбора и изотопного анализа проб
2.3.2 Определение эффективности счета на приборе СЖС-04к
2.4. Методика обработки экспериментальных данных
2.5. Результаты предварительных экспериментов и их обсуждение
2.5.1 Определение эффективности процесса фазового обмена
на насадке Зульцер
3. Исследование закономерностей процесса ФИО на сетчатой
насадке 8и1гсг СУ-типа, изготовленной из оксидированной меди
3.1 Гидравлическое сопротивление насадки
3.2 Зависимость эффективности массообмена от линейной
скорости газа
3.3 Зависимость эффективности массообмена от соотношения
потоков
3.4 Обсуждение полученных результатов
4. Исследование закономерностей процесса ФИО на спиральнопризматической насадке, изготовленной из оксидированной меди
5. Разработка метематической модели процесса ФИО
5.1 Постановка задачи и основные допущения
5.2 Описание экспериментального стенда по изучению
кинетических зависимостей
5.3 Результаты экспериментов по изучению
кинетических зависимостей
5.4 Сопоставление экспериментальных и расчетных данных

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Список литературы

Введение
Актуальность работы. Эксплуатация практически всех ядерных объектов сопряжена с образованием в больших или меньших количествах радиоактивного изотопа водорода - трития. Современный уровень развития радиационной защиты в ядерных объектах при штатных режимах их эксплуатации обеспечивает достаточно низкий уровень содержания трития в производственных помещениях и, следовательно, в вентиляционных выбросах. Однако, при проведении ремонтных работ и, особенно, в аварийных ситуациях уровень концентрации трития может повышаться на порядки и приводить к большим разовым выбросам трития в окружающую среду. Для решения этой проблемы необходимы соответствующие технологии обращения с тритийсодержащими сбросами (в частности, газовыми), обеспечивающие глубокое извлечение трития из них.
До недавнего времени на большинстве объектах атомной отрасли России проблема очистки от трития газовых выбросов в окружающую среду не решалась. Это, с нашей точки зрения, является одной из причин того, что допустимая к сбросу в окружающую среду концентрация трития в питьевой воде в России в соответствии НРБ-99/2009 [1] примерно на порядок величины больше, чем в США (7600 Бк/кг против 740 Бк/кг), и более чем в 75 раз выше, чем в странах Евросоюза (100 Бк/кг) [2]. Отечественные нормативы соизмеримы, пожалуй, только с установленными в Канаде (7400 Бк/кг [3]), где атомная энергетика, в отличие от российской, основана на использовании тяжеловодных реакторов САИЭи, при эксплуатации которых образуется на 2 порядка больше трития, чем в легководных реакторах [4].
Радиоактивный изотоп водорода - тритий - обладает мягким бета-излучением (Ер=0-18,6 кэВ, Еср=5,69-5,71 кэВ, период полураспада т1/2= 12,323±0,004 года, удельная активность 356,3 ТБк/г) [3,5]. В результате распада двухатомного газа трития образуется одноатомный газ - 3Не. Поэтому хранение

Рис. 1.10. Диаграмма Мак-Кабэ
Из условия материального баланса колонны ФИО
Ьн2о'(Хк - Хо) =оН2О(г0 - гк) (1.6)
следует, что для колонны ФИО с бесконечно большой величиной п, когда значение Хк= О-нтХь и величине фактора детритизации
минимальное количество вторичных отходов
Ьн20,тш= СН2о/«НТ (1-7)
Из уравнения 1.7 следует, что при использовании метода фазового изотопного обмена для детритизации газов количество вторичных отходов в виде жидкой воды может быть даже меньше, чем количество
тритированного водяного пара в очищаемом потоке.
Таким образом, метод ФИО представляется весьма перспективным для использования в рассматриваемом процессе. Отметим, что по своей сущности этот процесс занимает промежуточное положение между процессами
абсорбции и ректификации, которые всесторонне и давно изучены. Однако он одновременно имеет и свою специфику. Она определяется стремлением к минимизации количества вторичных отходов. Это приводит к тому, что колонна ФИО должна работать при очень малой плотности орошения водой. Например, при детритизации потока газа в 1000 м3/ч, насыщенного парами тритированной воды при температуре 298К, поток пара, подаваемый в колонну при давлении 0,1 МПа, составит