Плазменная переработка урансодержащих твердых топлив: термодинамический анализ и эксперимент
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2020.v73.i2.08Ключевые слова:
Ключевые слова: плазменный реактор, урансодержащее топливо, пиролиз, газификация, синтез-газ.Аннотация
В данной работе представлены результаты термодинамического и экспериментального исследования плазменной переработки урансодержащих твердых топлив на примере Нижнеилийского бурого угля зольностью 12% и Эстонского диктионемового сланца зольностью 88%. Суть плазменной переработки урансодержащего твердого топлива заключается в превращении его органической массы в синтез-газ с одновременной газификацией урансодержащих соединений и последующей конденсацией урансодержащих компонентов из газовой фазы. Термодинамический анализ показал, что при температуре 1800 К урансодержащие соединения полностью переходят в газовую фазу в виде оксидов урана. При этой температуре газовая фаза продуктов плазменного пиролиза и паровой газификации твердых топлив более чем на 95% состоит из синтез-газа. Эксперименты по плазменному пиролизу и паровой газификации диктионемовых сланцев проводились в плазменном реакторе проточного типа. При плазменно-паровой газификации сланцев выход синтез-газа составил 86%, степень газификации углерода – 70,4% и степень выхода урана в газовую фазу – 83,6%. Результаты исследований свидетельствуют о невосприимчивости технологии плазменной переработки к качеству используемых топлив. Показано, что интегральные показатели плазменной газификации урансодержащих топлив выше, чем при их плазменном пиролизе.
Библиографические ссылки
2 Key World Energy Statistics 2017: International Energy Agency. OECD/IEA, 2017. p 95.
3 B.S. Pierce, and K.O. Dennen, (NCRA: U.S. Geological Survey Professional Paper 1625–F, 2009), 402 p.
4 http://www.worldcoal.org
5 http://ru.government.kz/docs/_644.htm
6 http://www.world-nuclear.org, Uranium and Nuclear Power in Kazakhstan
7 L.D. Ryabeva., Atomnyy Proekt SSSR: Dokumenty i materialy, (Moskva: izd-vo Fiziko – matematicheskaya literatura, T. II; Kn. 2, 2000), 553 p. (in Russ)
8 E.I. Karpenko and V.E. Messerle, Plazmenno-energeticheskie tekhnologii toplivoispol'zovaniya, (Novosibirsk: izd-vo Nauka, Sib. predpriyatie T 1, 1998) p 385. (in Russ)
9 V.Е.Messerle and А.B. Ustimenko, Plasma technologies for fuel Conversion, 2, 97–107 (2012).
10 J. Makansi Putting power plant wastes to work, Power, 7, 23–30 (1983).
11 V.E. Messerle, A.B. Ustimenko, and O.A. Lavrichshev, Comparative study of coal plasma gasification: Simulation and experiment, 164, 172–179 (2016).
12 V.E. Messerle, A.B. Ustimenko, and O.A. Lavrichshev, Plasma coal conversion including mineral mass utilization, 203, 877–883 (2017).
13 M. Gorokhovski, E.I. Karpenko, F.C. Lockwood, V.E. Messerle, B.G. Trusov and A.B. Ustimenko, Plasma Technologies for Solid Fuels: Experiment and Theory, Journal of the Energy Institute, 78 (4), 157–171 (2005).
14 I.B. Matveev, V.E. Messerle, and A.B. Ustimenko, Investigation of Plasma-Aided Bituminous Coal Gasification Plasma Science, IEEE Transactions on Plasma Science, 37 (4), 580–585 (2009).
15 Normativy vrednykh vybrosov, http://novostynauki.com/e-ntsiklopediya/e-kologiya/normativy-vrednyh-vybrosov/ (20.02.2020). (in Russ)
