Разработка новой энергоэффективной и ресурсосберегающей технологии переработки отходов содержащих отработанные ионообменные смолы

Ионообменные смолы (ИОС) играют важную роль в технологических процессах очистки теплоносителей ядерных энергетических установок и водных сред других объектов атомной промышленности. В процессе эксплуатации атомной электростанции происходит накопление значительных объемов отработанных радиоактивных ионообменных смол, переработка которых достаточно сложна технологически и зачастую приводит к увеличению объема радиоактивных отходов. Например, в зависимости от водно-химического режима, на энергоблоке мощностью 1300 МВт ежегодно образуется 3×10*3 м3 отработавших ионообменных смол. Основными дозообразующими радионуклидами, сконцентрированными в ИОС, являются изотопы 134Cs,137Cs, 60Co и 90Sr. Уровни удельной активности могут варьироваться от 10*3-10*4 Бк/кг до 10*9 Бк/кг, что обуславливает отнесение отработавших смол как к низкоактивным, так и к высокоактивным отходам, по классификации, принятой в нормативной базе РФ.Поскольку жидкостная регенерация, используемая в общепромышленных технологиях, обычно не рентабельна и на АЭС почти отсутствует, отработавшие ИОС необходимо утилизировать как радиоактивные отходы. Из-за высокого содержания воды в ИОС свыше 50%, прямое цементирование не позволяет получать качественный компаунд пригодный для долговременного хранения. Кроме того, в состав ИОС входят органические вещества, в связи с чем возникает необходимость оценки вероятности возгораемости компаунда и выделения из него газов, вызванного радиолизом и другими химическим воздействиями, а также оценки его термостойкости.Существует ряд технологических решений, призванных обеспечить выполнение требований нормирующих документов, позволяющих решить проблему переработки радиоактивных ИОС. −сушка, с последующей иммобилизацией обезвоженных ИОС, не обеспечивает снижения объема отходов и не решает большинства вышеперечисленных проблем;−прямое цементирование ИОС связано с выделением большого количества аминов, увеличением объема отходов, подлежащих захоронению, а также низкой огнестойкостью конечного продукта с выделением газов в результате радиолиза;−включение в полимерную матрицу (ПВХ, полиэтилен, эпоксидную смолу) весьма затратный способ, также увеличивающий объем радиоактивных отходов и не устраняет проблемы воспламеняемости и радиолиза;−сжигание технически сложно осуществимо ввиду низкой горючести материала и присутствия большого количества воды, в том числе химически связанной. Для поддержания процесса горения необходима подача большого количества воздуха, содержащего кроме кислорода азот и другие вещества, при окислении которых образуются экологически опасные токсичные газы, в том числе радиоактивные (летучие изотопы цезия, тритий, углерод 14).Соответственно, существует необходимость в процессе, который обеспечивал бы снижение объема отходов и получение инертного или минерализованного конечного продукта при возможности подачи чистого и/или возобновляемого окислителя, относительной технологической простоте процесса и минимальными газовыми выбросами.Кроме того, полученный в результате переработки таким способом инертный или минерализованный продукт, может быть не пригодным по своим химическим и физическим свойствам для долговременного хранения в специальных хранилищах. В этом случае необходима разработка рецептуры отверждения инертного или минерализованного конечного продукта в компаунд пригодный для долговременного хранения.В результате выполнения ПНИ должны быть разработаны эффективные и экологически безопасные методы решения наиболее важных задач, переработки отходов, содержащих радиоактивные ионообменные смолы, за счет применения новых технологических решений, использование которых позволит значительно повысить экономический потенциал нашей страны и эффективность использования специальных хранилищ для хранения радиоактивных отходов.В целом выполнение проекта позволит решить следующие задачи:-повысить энергоэффективность процесса переработки отходов, содержащих ионообменные смолы, в том числе радиоактивные за счет внедрения новых технологических решений, обеспечивающих прямоконтактный подвод тепла к перерабатываемым отходам;-повысить экологическую и радиационную безопасность при переработке отходов, содержащих ионообменные смолы, в том числе радиоактивные за счет внедрения новых технологических решений, при которых обеспечивается минимизация газовых выбросов в окружающую среду;-обеспечить ресурсосбережение процесса переработки отходов, содержащих ионообменные смолы, в том числе радиоактивные без применения дополнительных реагентов и/или катализаторов, увеличивающих объем вторичных радиоактивных отходов;-способствовать развитию производственно-технологического, кадрового, инфраструктурного и институционального потенциала Российской Федерации в области обращения с радиоактивными отходами;-повысить эффективность использования специальных хранилищ Российской Федерации;-поддержать стратегию импортозамещения страны, обеспечив производства РФ технологией переработки отечественных ионообменных смол; –обеспечить своевременную переработку новых и ликвидацию «исторических»отходов, содержащих радиоактивные ионообменные смолы с целью устойчивого развития атомной энергетики страны.