Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Центрифужное осветление растворов ОЯТ используется за рубежом, например, во Франции. Основной недостаток данного метода состоит в наличии движущихся с большой скоростью деталей аппарата, что неизбежно провоцирует нештатные ситуации, повышенный износ, а в итоге вызывает трудности в эксплуатации, связанные с работой с высокоактивными растворами. Кроме того, среднескоростные центрифуги не обеспечивают достаточной полноты удаления мелких частиц. Для соответствия требованиям осветления к поступающим на экстракцию растворам (менее 5 мг/дм 3 твёрдой фазы) необходим высокий, примерно от 8000 до 10 000 фактор разделения. Достичь таких показателей можно только на высокоскоростных центрифугах, что неизбежно приводит к усложнению конструкции аппаратов и вызывает проблемы при эксплуатации. Осветление растворов ОЯТ на РТ-1 в настоящее время проводится на патронных и насыпных фильтрах. В обоих случаях перед процессом осветления требуется проводить обработку фильтруемого раствора флокулянтом. Указанные способы осветления имеют существенные недостатки. Применительно к патронным кольцевым фильтрам это: 1 ) ограниченный срок работы фильтрующих элементов из-за их разрушения; 2 ) низкий уровень механизации их замены, что приводит к повышенному облучению персонала; 3) использование вспомогательного фильтрующего материала — перлита, что увеличивает массу высокоактивных твердых отходов; 4) внезапный неконтролируемый выход из строя за счёт поломки элемента с существенной в этот момент миграцией твёрдой фазы и перлита из фильтра в головной экстрактор первого цикла, что приводит к заиливанию аппарата. При осветлении на насыпных фильтрах основной проблемой является существенный проскок твёрдой фазы в фильтрат, который возрастает с увеличением выгорания топлива. Для растворов топлива с высоким выгоранием насыпной фильтр не способен обеспечить требуемое качество осветления. Таким образом, существующие варианты осветления либо не отвечают современным требованиям, либо сложны в использовании. В качестве перспективной технологии осветления растворов ОЯТ рассматривается тангенциальная фильтрация. Технология осветления растворов ОЯТ методом тангенциальной фильтрации с использованием центрифуги для отмывки пульпы от ценных компонентов Азотнокислые растворы ОЯТ, направляемые после растворения на дальнейшую переработку, по типу относятся к высокодисперсным и малоконцентрированным суспензиям. Основным фактором, резко снижающим скорость осветления суспензий, является наличие в них коллоидной дисперсии. Содержание твёрдой фазы в растворах оксидного топлива энергетических реакторов составляет в среднем от 1до 2 г/дм3, в растворах на основе высокообогащённого урана— от 4 до 6 г/дм3. В настоящее время осветление растворов ОЯТ ВВЭР-440, ВВЭР-1000, РБМК на РТ-1 ведётся на насыпном фильтре, при этом перед осветлением раствор проходит подготовку (нагрев, обработку флокулянтом, охлаждение). Используемый в данный момент для фильтрации растворов ОЯТ насыпной тупиковый фильтр типа ФН-500 рассчитан на максимальное выгорание ОЯТ 30-35 ГВт-с/т U. При переработке растворов топлива с выгоранием 50 ГВт-с/т U и более наблюдается снижение фильтроцикла, сложности с регенерацией фильтра, а также существенный проскок взвесей, что приводит к отклонениям в работе экстракционного узла. Тангенциальная фильтрация — это баромембранный процесс разделения суспензий, при котором поток фильтруемой суспензии непрерывно движется продольно по каналу фильтра, на внутреннюю поверхность которого нанесён мембранный слой, а поток пермеата отводится с наружной поверхности фильтра перпендикулярно потоку фильтруемой суспензии. Мембранный слой препятствует проникновению частиц твёрдой фазы и коллоидов в пермеат. Фильтруемая суспензия циркулирует по замкнутому контуру (ёмкость для исходного раствора ^ насос ^ фильтр ^ ёмкость для исходного раствора) под давлением, создаваемым насосом, концентрат (не прошедшая через фильтрующую перегородку часть суспензии, содержащая твёрдую фазу) проходит по каналу фильтра и поступает снова в ёмкость Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 289-293. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 289-293. © Мелентьев А. Б., Самарина Н. С., Логунов М. В., Лукин С. А., 2024 290