Выщелачивание кориума аварийного реактора.

[pirol]

Такое предложение по аварийному блоку Фукусимы., реально ли это?

 

В ближней от блока акватории огораживается шпунтовыми сваями (в два ряда с земляной перемычкой посередине) территория, например, 200 на 200 метров. Глубина моря выбирается 15 – 20 метров. Образуется замкнутый изолированный бассейн объемом 500 тыс кубов. Из этого бассейна берется вода на охлаждение объекта, сюда же сливается использованная вода.

Твердые взвеси садятся на дно, растворимые соли (по результатам периодических хим. анализов) осаждаются также на дно с помощью специально подбираемых реагентов.

 

На аварийном блоке начинается выщелачивание активной зоны и соприкасающихся с ней конструкций подачей через имеющиеся проемы или специально пробуренные скважины активных растворов необходимого состава. Выщелачивание проводится до полного удаления активности.

По мере растворения объекта все радиоактивные осадки ложатся на дно бассейна равномерно на площади в 4 га. Слой воды поглощает излучение, тепло рассеивается в толще воды и уходит через ее поверхность.

 

Процесс не требует непосредственного контакта персонала с активной субстанцией. После окончания работ но месте бассейна организуется мусорный полигон мощностью в 50 метров, поверхность острова рекультивируется до зеленой лужайки.

[Winvlados]

оградку-то тяжеловато будет организовать. Это море, а не озеро. К тому же автоматика для подачи реагентов...Вообщем все это трудозатратное мероприятие имеет еще один минус - время постройки+отверстия в активной зоне придется делать отнюд не роботам, так что контакта не избежать. Кстати, что вы там озеленять собрались? Там лет двадцать теперь как минимум расти ничего не будет

Изменено 30 Октября, 2011 в 19:33 пользователем Winvlados

[pirol]

оградку-то тяжеловато будет организовать. Это море, а не озеро. К тому же автоматика для подачи реагентов...Вообщем все это трудозатратное мероприятие имеет еще один минус - время постройки+отверстия в активной зоне придется делать отнюд не роботам, так что контакта не избежать. Кстати, что вы там озеленять собрались? Там лет двадцать теперь как минимум расти ничего не будет

 

На глубокой воде волнение выражается в основном, как вертикальное перемещение масс воды, разрушающее, ударное воздействие волн не так значительны, как от берегового прибоя, где волна ломается и приобретает горизонтальную направленность.

Автоматики никакой не требуется, реагенты подаются трансбойтами с судна.

В активную зону забуриваться не нужно, доступ к кориуму откроется по мере разрыхления и выщелачивания породы.

«Зеленая лужайка» - это скорей метафора.

[Winvlados]

На глубокой воде волнение выражается в основном, как вертикальное перемещение масс воды, разрушающее, ударное воздействие волн не так значительны, как от берегового прибоя, где волна ломается и приобретает горизонтальную направленность.

Автоматики никакой не требуется, реагенты подаются трансбойтами с судна.

В активную зону забуриваться не нужно, доступ к кориуму откроется по мере разрыхления и выщелачивания породы.

«Зеленая лужайка» - это скорей метафора.

Я повторюсь. Это море! Как бы трудно представить себе достаточно большой и причем идеально изолированный бассейн. Мусорный полигон как перспективное использоване этого дорогостоящего отстойника тоже отпадает, ибо гидроизоляция в таких условиях не то что не долговечна, она не будет идеальной, следовательно и без того убитая экосистема превращается в огромный пруд-охладитель,который все называют Тихим океаном. Все таки ваша идея пока утопична.

Изменено 31 Октября, 2011 в 21:47 пользователем Winvlados

[pirol]

Я повторюсь. Это море! Как бы трудно представить себе достаточно большой и причем идеально изолированный бассейн. Мусорный полигон как перспективное использоване этого дорогостоящего отстойника тоже отпадает, ибо гидроизоляция в таких условиях не то что не долговечна, она не будет идеальной, следовательно и без того убитая экосистема превращается в огромный пруд-охладитель,который все называют Тихим океаном. Все таки ваша идея пока утопична.

 

Вопрос построения бассейна в море – это вторичный вопрос, в конце концов, можно выкопать котлован и на берегу. Меня больше интересует сама возможность медленного выщелачивания железобетонной конструкции проточным раствором, содержащим небольшую концентрацию недорогого химического агента.

Например, имеется железобетонная плита, такие компоненты, как песок и гравий пускай остаются на месте в виде более или менее рыхлой массы, важно растворить арматуру и связывающий монолитную конструкцию цемент. Собственно цемент более уязвим, на него действуют и соляная, и уксусная, и лимонная, и ортофосфорная кислоты. В строительной практике есть такое понятие, как «химическое фрезерование бетона». Ряд фирм предлагают составы, растворяющие наплывы старого цемента с целью лучшего сцепления основы с новым слоем бетона. Возможно ли за пару недель превратить эту плиту в рыхлую груду песка и щебенки.

По поводу гидроизоляции Вы не правы: она не нужна. На дно бассейна осаждаются радиоактивные, но нерастворимые в воде химические соединения, никуда дальше они вымываться не будут. Это захоронение, и слой воды, а в последующем слой твердых материалов изолирует их от распространения и от проникающей радиации.

[Shah]

идея хоть и сложная, но всяко лучше нынешнего положения дел, когда вода просто утекает в море

[pirol]

идея хоть и сложная, но всяко лучше нынешнего положения дел, когда вода просто утекает в море

 

Основным конструкционным материалом, который труднее всего химически удалить из аварийного реактора, является железобетон. Компоненты железобетона – гравий, железорудные окатыши, песок и арматуру связывает в единое целое так называемый цементный камень. Изначально в состав цемента входят такие составляющие:

Алит - 50-70%. трехкальциевый силикат, Са3SiO5, состав и структура которого модифицированы за счет размещения в решетке инородных ионов, особенно Mg2+, Al3+ и Fe3

Белит - 15-30%. двукальциевый силикат Ca2SiO4, также модифицированный инородными ионами

Алюминатная фаза - 5-10% Са3Al2O6, измененный по составу, а иногда и по структуре, за счет инородных ионов, особенно Si4, Fe3+, Na+ и К+.

Ферритная фаза - 5-15% четырехкальциевый алюмоферрит Ca2AlFeO5

Под действием воды в свежеприготовленном бетоне происходят химические превращения, приводящие к образованию плотного и прочного искусственного камня со сложной поликристаллической структурой. Процесс идет вначале быстро, потом все медленнее, причем система даже в зрелом бетоне остается неравновесной. На цементный камень целесообразнее всего воздействовать дешевой соляной кислотой, для которой при повышенной температуре и длительном воздействии становится доступными кальций, алюминий и железо. Хлориды этих металлов вымываются раствором и бетон разрыхляется. На приведенном рисунке представлена схема выщелачивания аварийного атомного реактора. На приведенном рисунке представлена схема выщелачивания аварийного атомного реактора.

 

На площадке АЭС забиваются шпунтовые сваи по контуру, например, 50х50 метров, сваи закрепляются оттяжками на наружу и откапывается котлован глубиной в 10 метров. Это бассейн захоронения, грунт в последствии потребуется для его же засыпки. Кроме бассейна захоронения строится небольшой оперативный бассейн, облицованный кислотоупорным покрытием, например, свинцом, размерами, например, 5х5х5 метров.

Синими линиями показаны трубопроводы, а цифрами обозначены насосы. Большой бассейн одновременно служит для отвода тепла из аварийного реактора, поэтому в малом бассейне находится теплообменник. Бассейны заполняются водой, в оперативный бассейн добавляется соляная кислота до оптимальной концентрации. Включаются насосы 1 и 2, начинается процесс выщелачивания. Кроме того в зону разрушения помещается мощный ультразвуковой вибратор. Это позволит щебень, песок и разрыхленный силикатный остаток цементного камня превращать в шлам и выводить током воды в оперативный бассейн. После нескольких дней промывки процесс переходит в следующую фазу. В оперативный бассейн добавляется едкий натр и хлористый калий переводится в осадок. После этого включается насос 3 и осажденный кальций, вместе с вынесенными из зоны и осевшими на дно силикатами перекачивается в бассейн захоронения. Далее процесс многократно повторяется до полного удаления металлических и железобетонных конструкций из аварийного блока. За полгода на дно бассейна захоронения можно осадить около полуметра шлама, что для указанных размеров составит 2 500 кубометров или больше пяти тысяч тонн радиоактивного осадка. Ранее вынутый грунт закрывает 10 метровым слоем активные материалы, железобетон бассейна не допускает вымывание активности грунтовыми водами.

Адрес картинки:

http://rulev-igor.narod.ru/f-schema2.jpg

[Winvlados]

пардон, замечательная схема, но химикаты через и пишется :unsure:

[pirol]

пардон, замечательная схема, но химикаты через и пишется :unsure:

 

Исправлять грамматические ошибки, - это хорошо, правильное это дело. Но меня больше волнуют химические непонятки.

К Вам персональный вопрос. Упростим ситуацию:

 

в выщелачиваемом объекте только железо, концентрация растворов в оперативном бассейне и в объеме объекта одинаковая, но температуры разные, - в реакторе, например, 80 градусов, а в охлаждаемом теплообменником оперативном бассейне, допустим, 40 градусов. По мере растворения железных конструкций концентрация катионов железа нарастает. Соляную кислоту можно добавлять по необходимости. Вопрос.

 

Настанет ли такой момент, когда в оперативном бассейне начнет осаждаться хлорное или хлористое железо, и можно ли таким путем, т. е., не переводя соль металла в нерастворимое состояние, удалять из объекта серьезные объемы металла?

[pirol]

Металл деталей реактора и кальций из железобетона конструкций можно относительно просто постепенно растворить в соляной кислоте, затем перевести в нерастворимое состояние в оперативном бассейне с помощью щелочи. Одновременно нерастворимые силикаты, входящие в состав наполнителя железобетона (песок, щебень), измельченные из-за взаимного трения в силовом поле вибраторов, в виде тонкой взвеси также будут выноситься в оперативный бассейн, и оседать в нем на дно. Осадок периодически перекачивается в бассейн захоронения, где он равномерно распределяется на дне. Едкий натр, добавлявшийся в оперативном бассейне, создаст в бассейне захоронения слабощелочную среду, благоприятную для сохранности железобетона конструкций бассейна.

В реализуемости этой процедуры особых сомнений нет. Но как быть с радиоактивными изотопами - веществами, которые в очень незначительной концентрации обладают огромной активностью и создают условия, не совместимые с присутствием человека. Возьмем для примера наиболее неудобные радиоизотопы: стронций-90 и цезий-137. Стронций аналог кальция, он ведет себя подобно кальцию и в организме человека и в лабораторной пробирке. Поэтому есть надежда, что большую его часть удастся вместе с кальцием упрятать на дно бассейна захоронения.

Сложнее с цезием. Это активнейший щелочной металл, попадая в кровь человека, его ионы циркулируют вместе с калием, для него проницаемы мембраны всех тканей, он практически не выводится ни почками, ни печенью. Также неуловим и подвижен цезий в окружающей среде: мигрирует по местности, создавая неожиданные опасные «пятна» с высоким уровнем активности, концентрируется в растениях и живых организмах, активно перемещаясь по «пищевым цепочкам».

Химия со времен алхимиков полна чудес и неоднозначностей. Как то я попал в разрушенную перестройкой хим-лабораторию качественного анализа. Меня поразили в рабочих журналах бесчисленные записи-шпаргалки, похожие на тщательно подбираемые кулинарные рецепты. Оказалось, что для выявления отдельных химических элементов, радикалов и соединений до сих пор используются рецепты химиков столетней давности, - ведь такие реакции должны быть как можно более селективны и высокочувствительны. Какое это имеет отношение к теме. Берлинская лазурь, краска, которой с завидным постоянством на протяжении двухсот лет окрашивались прусские мундиры, или обыкновенная синька или обыкновенный гексацианоферрат имеет странную «любовь» или сродство к высокоактивному цезию, она давно используется как антидот при отравлении солями таллия и цезия, переводя эти элементы в нерастворимое состояние.

здесь

Сейчас японцы на Фукусиме активно используют этот дешевый препарат для дезактивации почвы по цезию-137 в зоне аварии. Возможно, имеются подобные средства для вывода из раствора и захоронения на дне бассейна других опасных радиоактивных элементов.