Кроме боросиликатных стекол для иммобилизации РАО используются фосфатные стекла с более низкой температурой варки (900−1000ºС), при получении которых к отходам добавляют фосфорную кислоту или фосфаты. Фосфатные стекла обладают более высокой способностью растворять оксиды металлов − компонентов отходов, в том числе MoO3, NaCl, NaSO4 (в случае боросиликатных стекол превышение пределов растворимости содержания в отходах сульфатов и хлоридов приводит к серьезной технологической проблеме: образованию на поверхности расплава отдельной фазы, так называемого хальмоза, обогащенного радионуклидами и обладающего высокой реактивностью). К недостаткам фосфатных стекол можно отнести более высокую склонность к расстекловыванию (кристаллизации), приводящую к снижению химической стойкости, повышенному уносу рутения из расплава. Кроме того, фосфатные расплавы обладают высоким коррозионным воздействием на керамические огнеупоры.
В качестве источника тепла на установках остекловывания используют печи сопротивления, индукционный средне- и высокочастотный и микроволновый нагрев, пропускание переменного тока через расплав и т.д. Использование печей сопротивления ограничено, поскольку сравнительно низкая теплопроводность расплавленной стекломассы (~3 Вт/(м·град)) препятствует равномерному распределению температуры в большом объеме расплава.
В установках остекловывания отходов используются керамические и металлические горячие и холодные (с охлаждением стенок) плавители. Наиболее распространенным является керамический плавитель (остекловывание РАО с их использованием проводится в США, ФРГ, Японии, России). Плавление стекломассы в нем осуществляется за счет тепла, выделяющегося при прохождении электрического тока, подводимого к электродам непосредственно через расплав. Длительная практика использования такого типа плавителей в производстве обычного стекла показала, что они позволяют проводить плавление очень сложных по составу стекол и получать конечный продукт высокого качества. Основные преимущества использования керамических плавителей следующие:
• большая технологическая гибкость, позволяющая получать стекла в широком диапазоне составов;
• высокая производительность при минимальных объемах рабочей камеры аппаратов;
• надежность и возможность относительно длительной (2-5 лет) эксплуатации плавителя;
• гомогенность (т.е. высокое качество) получаемого стекла благодаря равномерному нагреву объема стеклоплава.
Рисунок 3 показывает схематично керамический плавитель, используемый при одностадийном процессе остекловывания радиоактивных отходов среднего и низкого уровня активности. Он имеет установленную мощность электрообогрева 150 кВт при температуре расплава 1150−1250°C. При этом удельная производительность по стеклу составляет от 40 до 50 кг/м2час при удельном расходе энергии 3,2-3,4 кВт час/кг. Производительность плавителя составляет 50 кг стекла при остекловывании жидких отходов с концентрацией солей 200 г/л.
Существенные ограничения на применение керамического плавителя накладывают сложность его конструкции, большие габариты и масса, необходимость непрерывного режима работы и сложность ремонта и замены в случае выхода из строя. Тоже выведение такой установки из эксплуатации представляет собой важную проблему (демонтаж большой установки с высокими уровнями загразнения).
Вклад русских ученых в развитие экологии
Слово
«экология» образовано от греч. oikos, что означает дом (жилище, местообитание,
убежище), и logos - наука. В буквальном смысле экология - это наука об
организмах «у себя дома». Наука, ...
Оценка свойств примененного в работе магнитнозащитного материала
Актуальной проблемой физиологии, медицины, а так же молекулярной
биологии является изучение реакции организма на воздействие экстремальных
факторов. Одним из видов таких факторов является эл ...
Болезнетворные бактерии как регулятор численности человеческих популяций
На земном шаре не так уж много мест, где нет бактерий.
Бактерии были найдены в почве на глубине 5 м, в пресной и соленой воде и даже
во льдах ледников. Очень много бактерий в воздухе, в моло ...