ochistka

Импульсная лампа даст «зеленый свет»

Наука Автор
По результатам работы конкурсной комиссии Салона «Архимед-2017» разработка «Экспериментальный стенд для очистки жидких радиоактивных отходов от комплексонов и металлорганических комплексов с использованием комбинированной плазменно-оптической технологии» (Э8) была удостоена золотой медали.


Атомная энергетика сегодня необходима. Во многих странах ее доля в структуре выработки электроэнергии весьма высока. Например, во Франции более 70 %. В России чуть более 10. Наши ГЭС – еще около 20 %. Остальную энергию мы получаем, сжигая различное топливо, в итоге расходуя ресурсы, загрязняя землю и воду, нагревая атмосферу. Но атомные станции все-таки небезопасны. Кроме взрывов (наверное, самые известные из них – Чернобыль и Фукусима), опасность представляет и вода, используемая для охлаждения и дезактивационных работ. Как обезопасить ее, знают на кафедре Э-8.
На атомных электростанциях кроме необходимой электроэнергии попутно «нарабатываются» жидкие радиоактивные отходы. В частности, при уборке помещений и при стирке в специальных прачечных образуется вода, в которой содержатся радиоактивные элементы. Они связываются органическими веществами, входящими в состав моющих и дезактивирующих средств. Эти вещества очень хорошо «собирают» радиоактивные элементы, но очень трудно «отдают» обратно. Ионно-обменные фильтры перестают их задерживать и быстро выходят из строя.
– Используя наши технологии, эту ситуацию можно кардинально изменить, – говорит аспирант кафедры Э-8 Кирилл Малков. – При помощи окислителей и ультрафиолетового излучения, так называемыми комбинированными технологиями окисления, мы осуществляем глубокое окисление органических веществ. Результат – они не забивают фильтры, ресурс которых увеличивается в разы, а объем радиоактивных отходов во столько же раз снижается. Расход электроэнергии многократно окупается – экономический эффект таким образом положительный.
Очистка, предложенная бауманцами, используется на конечном этапе. До нее вода проходит 6-10 ступеней предварительной очистки, ведь видов отходов очень много.
– Мы очищаем трапные воды и воды после специальных прачечных, – рассказывает Кирилл. – Представьте себе картину: образовалась бочка с водой, которую надо куда-то вылить. Сначала идет грубая очистка – механическая, на мембранах. Так удаляют вещества средней активности. Вещества низкой активности сливать тоже нельзя – необходимо очищать дальше. Для этого применяют озонирование, но это очень дорого. Мы тоже можем применять озонаторы (добавляя различные варианты: ультрафиолет, ультразвук) и минимум в 10 раз ускоряем процесс, при этом снижая и энергозатраты.
Кирилл знает, что говорит. На кафедре в рамках прикладных научных исследований, проводимых по соглашению с Минобрнауки, создан прототип промышленной установки – лабораторный стенд. В него поступает вода, в которую дозированно добавляют окислители, например, самые простые, которые не требуют дальнейшего удаления – озон или перекись водорода. Далее вода поступает в фотохимический реактор, где расположены источники ультрафиолетового излучения, в частности, традиционные ртутные лампы и новые, ранее не применявшиеся источники – импульсные ксеноновые лампы. Бауманцы первыми предложили использовать их для новой конкретной задачи.
– Наш метод позволяет увеличить скорость очистки в разы, – продолжает Малков. – Все происходящие процессы направлены на генерацию ОН-радикалов. При этом есть конкретные условия, при которых этот процесс проходит наиболее оптимально. Мы эти условия исследовали и получили повторяемые результаты. В результате нашей очистки от загрязнений остаются углекислый газ, вода и другие экологически безопасные соединения. Радиоактивные элементы в виде нерастворимых гидроокислов выпадают в осадок и отфильтровываются стандартными фильтрами.
Смелое заявление должно иметь подтверждение. И оно есть. Создатели метода проводили глубокий анализ, применяя самые современные способы проверки. Например, хромато-масс-спектрометрию, которая позволяет видеть пикограммы (очень малые количества веществ). В результате получили полную схему протекания процесса: четко видели, какие вещества образуются, на что потом разделяются, что и в каком количестве остается в итоге. А остается мало. Содержание органики снижается на три порядка, то есть в тысячу раз.
– Наше ноу-хау – применение импульсных ламп, – говорит аспирант. – Так в мире никто еще не делал. Мы запатентовали именно это устройство для очистки воды от органически соединений. Там применяется фотохимический реактор, в который встроена шаровая импульсная ксеноновая лампа.
Казалось бы, для экономичной и эффективной установки должен загореться зеленый свет. Но пока горит желтый – режим ожидания. Росатом провел тендер на создание очистной установки для Ленинградской АЭС. Выделил более полумиллиарда рублей на создание установки с нуля. У инженеров с Э8 есть готовая технология, но по ряду причин они не смогли принять участие в тендере.
Первый блин, как и положено, оказался комом, но это никого не смутило. Кирилл говорит, что ученые-бауманцы ведут переговоры с Росатомом и убеждают в превосходстве их разработки.
А также работают над созданием опытного образца уже реальной установки.
Не заметить ее, думаем, не получится.

Елена Емельянова