Фрилансеры предложат свои варианты уже через несколько минут!
Публикация заказа не займет много времени.

Исследовательский проект по ядерной химии

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение школа №412 Петродворцового района Санкт-Петербурга
Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение лицей №389 «Центр экологического образования» Кировского района Санкт-Петербурга



Возможность использования переменного электрического тока для деструкции органических комплексов при  очистке воды от радиоактивных отходов






Автор: Артеменко Андрей Александрович,
11«А» ГБОУ школа № 412

Научные руководители:
Профессор кафедры химической
технологии и катализа Лавров Б.А.
Магистрант кафедры Понин Д.А.



Руководители:
педагог дополнительного образования
ГБОУ лицея № 389 «ЦЭО»
Голованова О.В.,
учитель химии ГБОУ школа № 412
Лебедева Н.В.









Санкт-Петербург
2016-2017


СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….
3
1
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…………………………………………………..
4
1.1
Современные способы очистки отходов АЭС……………………………..
4
1.2
Двойной электрический слой, механизм образования…………………….
7
1.3
Антрацит как наполнитель установки……………………………………...
8
2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ………………………………………...
8
2.1
Описание установки двойного электрического слоя……………………...
8
2.2
Методика определения степени разложения оксалатных комплексов – рентгенофазовый анализ…………………………………………………….
9
2.3
Проведение эксперимента…………………………………………………..
9
2.4
Результаты……………………………………………………………………
10

ВЫВОДЫ …………………………………………………………………….
10

БЛАГОДАРНОСТИ………………………………………………………….
10

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ…………………………………….
11



















ВВЕДЕНИЕ

После эксплуатации атомных электростанций (АЭС), образуется большой объем жидких радиоактивных отходов (ЖРО), который не подлежит полной переработке. В настоящее время вопрос о переработке радиоактивных отходов стал одним из основных в атомной электроэнергетике, так как большинство АЭС в мире по условиям эксплуатации требуют демонтажа. (65 реакторов АЭС и 260 реакторов, эксплуатируемых в научных целях). В мире эксплуатируется более 400 ядерных энергоблоков, при этом большое количество реакторов работает на российском топливе, а значит, отработанное ядерное топливо возвращается на территорию РФ.
РАО образуется в результате дезактивации оборудования, использования моечных и обмывочных вод санпропускников. После нейтрализации эти отходы проходят выпарку, вследствие чего образуется радиоактивный кубовый остаток (РКО), который передается на хранение. Затем РКО консервируют в специальные хранилища, для того чтобы через неопределенное количество времени его переработать. Либо РКО цементируют или битумируют, и проводят их захоронение. В наши дни ученые многих развитых стран ищут различные методы по утилизации РАО. На данном этапе существующие методы утилизации РАО дороги и не предусматривают значительного сокращения количества утилизируемых отходов.
Цель: изучение возможности разложения оксалатов железа в гетерогенной системе под действие переменного электрического тока.
Задачи: определение возможности разложения оксалатов железа при различных электрических режимах работы реактора
Объект исследования: реактор двойного электрического слоя
Предмет исследования: возможность разложения оксалатов железа в гетерогенной системе под действие переменного электрического тока
Гипотеза: химические реакции, проходящие под действием переменного электрического тока в гетерогенной среде, могут быть использованы для деструкции органических комплексов, затрудняющих очистку воды.






1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
  • Способы очистки отходов АЭС


Отработанное ядерное топливо (ОЯТ) представляет смесь различных веществ (не переработанный – «невыгоревший» уран, продукты радиоактивного распада урана и трансурановые элементы), из них около 97,5 % составляют двуокиси изотопов урана (U– 238 и U–235) и плутония, энергоценные и пригодные в атомной энергетике и 2,5 % ОЯТ являются РАО, непригодные для дальнейшего использования. Обращение с ОЯТ является основной проблемой, а также опасностью из-за высокой радиоактивности.
За последние 60 лет удалось реализовать некоторые способы утилизации отходов АЭС, а именно газовых выбросов короткоживущих РАО, образовывающихся в процессе эксплуатации АЭС. Они проходят многоступенчатую очистку, в результате которой концентрация радионуклидов в них в 10 – 100 раз ниже предельно–допустимых уровней (ПДУ). После очистки газы выбрасываются в атмосферу.
РАО обычно подразделяют на отходы низкого, среднего и высокого уровня активности. Это могут быть газы, аэрозоли, жидкости и твердые вещества.
Теоретические способы очистки РАО:
– рассеивание короткоживущих изотопов в атмосфере, а для ликвидации долгоживущих изотопов предлагаются способы разбавления и рассевания в воде морей и океанов;
 – выбрасывание РАО в космос;
 – захоронения на дне морей; в ледниковых щитах Гренландии и Антарктиды; в пластах каменной соли; в могильниках, оборудованных в скальных породах и герметично изолированных от внешней среды;
 – «ликвидировать физически долгоживущие изотопы, переводя их в стабильные изотопы в мощных ускорителях или реакторах», т. е. проведение трансмутации изотопов, что, несомненно, станет одним из революционных открытий науки и приведет к техническому прогрессу атомной энергетики.
Другие способы очистки РАО:
-Радиоактивные вещества (РВ), растворенные в воде или жидкостях, можно удалить из раствора в виде осадков методами химического осаждения. Однако, очистив раствор, получаем твердые РАО.
-Удаление загрязнений, радиоактивными веществами, чугунного и стального оборудования, после его эксплуатации, путем обжига и переплавки, после чего уран в смеси со шлаком уносится.
-Полученныепутем сжигания, сплавления или переплавки твердые РАО подвергаются долговременному захоронению.
-использование щавелевой кислоты для очистки внутренних поверхностей стальных трубопроводов от накипи и ржавчины.
Основные цели очистки ЖРО:
- извлечение радионуклидов и получение воды с содержанием радионуклидов ниже допустимых норм, которая может быть сброшена в окружающую среду без нанесения ей ущерба или использована повторно;
- концентрирование радионуклидов в минимальном объеме;
- возможность последующей обработки отходов, направленной на перевод их в твердое, безопасное для окружающей среды состояние.
В рамках работ по обращению с ЖРО, кроме фильтрации, разрабатываются методы
коагуляции, каталитического окисления пероксидом водорода и мембранной технологии для очистки от органических соединений и радионуклидов. Достоинствами метода коагуляции являются: невысокая стоимость очистки; простота используемого оборудования; возможность удаления органических веществ и радионуклидов в ионной и коллоидной фазах; возможность переработки засоленных отходов.
Подземные захоронения
Очевидно, хранение жидких отходов в баках ненадежно и дорого. В то же время различные предполагаемые программы обезвреживания, долгосрочного хранения и удаления радиоактивных отходов находятся пока в стадии исследований и разработок. На большинстве АЭС ЖРО низкой активности просто сливаются в близлежащие водоёмы, при этом радионуклиды аккумулируются и концентрируются в донных осадках и водных организмах, попадая, таким образом, в пищевыецепи, конечными звеньями которых могут быть люди и животные. В настоящее время стратегия очистки жидких отходов атомной промышленности, а также водных бассейнов от радионуклидов, строится исходя из времени жизни радионуклидов концентрации, физико-химических свойств, обширности загрязнённых территорий, а также других факторов.
В настоящее время захоронения РАО могут размещаться в разработанных подземных полостях с возможностью доступа к ним через специальные туннели. (В Швеции и Финляндии подобные захоронения РАО созданы в кристаллической породе) или, как в различных странах мира (Германия, Россия, Бельгия),объектах, созданных в солевой породе или в глине. В этом случае отходы обычно размещаются под грунтовыми водами, и таким образом на всем протяжении периода эксплуатации подобного могильника вокруг его инженерных барьеров будет находиться насыщенная водой среда.
 По понятным причинам требования к месту строительства подобного подземного захоронения гораздо выше, чем при реализации варианта на поверхности или близко от поверхности земли, поэтому найти технически приемлемые места не так просто.
Создание подземных захоронений является более дорогим мероприятием, чем два предыдущих варианта. Преимуществом данного подхода является то, что подземное захоронение будет занимать меньше площади на поверхности, будет менее заметным. Однако существует проблема передачи информации о радиационной опасности следующим поколениям хранителей [2].
Методы обезвреживания радиоактивных отходов.
Переработка ЖРО направлена на решение двух главных задач: очистки основной массы отходов от радионуклидов и концентрирование последних в минимальном объёме. Для этого используют, как минимум, три группы методов: термические, сорбционные и мембранные.
Для сбора, переработки и долговременной локализации радиоактивных отходов создана централизованная система, включающая территориальные спецкомбинаты и пункты захоронения (ПЗРО) [1].Одним из перспективных путей кондиционирования, переработки и утилизации ЖРО, обеспечивающих снижение их мощности экспозиционной дозы (МЭД), на наш взгляд, является перевод ЖРО в твердые радиоактивные отходы (ТРО) низкой активности путемконцентрирования радионуклидов из ЖРО внутри железооксидной матрицы радиационно-защитных сорбентов (ионообменников).
Работа большинства реакторов химической электротермии и электрометаллургии основана на физико-химических процессах, сопровождающих протекание электрического тока через вещество, которые приводят к химическому превращению отдельных компонентов проводящей среды. При этом характер наблюдаемых химических явлений и масштаб их проявления зависят как от природы и структуры самого вещества, так и от параметров пропускаемого электрического тока. Как ...