Книга посвящена разработке новых композиционных материалов, технологии формования минеральных матричных блоков расплавлением композиций радиоактивных отходов (РАО) и порошкообразных металлизированных топлив (ПМТ), а также проблемам кондиционирования жидких радиоактивных отходов (ЖРО) их выпариванием на базе объемных принципов нагрева растворов.Рассматриваются вопросы разработок рецептур ПМТ как автономных источников энергии, работающие без подвода энергии извне, в термохимических реакторах получением высокотемпературных расплавов гетерогенных систем ПМТРАО.Рассмотрены вопросы разработки нового класса ПМТ химически активными шлаками для связывания различных радионуклидов в матричных блоках, которые формируются непосредственно в глубинных скважинах горных пород. Рассмотрены вопросы переработки низкоактивных и среднеактивных ЖРО выпариванием в малогабаритных установках. Сформулированы структуры проблем и научнотехнические методы их решения в способах увеличения производительности парообразования, предложены модель насыщения продуктов сгорания топлива с воздухом парами воды, автоматически нагреваемый фильтрационный двухъярусный блок парогазокапельной смеси и автоматически съемный отстойник концентрированной части ЖРО от корпуса испарителя.Для специалистов радиохимиков, занимающихся изысканием новых технологий переработки РАО и их отвержденных форм, а также для преподавателей, студентов и аспирантов химико-технологических и радиохимических вузов.

Предисловие......7Введение......12ЧАСТЬ I. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМОВАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ МАТРИЧНЫХ БЛОКОВ РАСПЛАВЛЕНИЕМ КОМПОЗИЦИЙ ПОРОШКОВ РАО И ПМТ В ПРОЦЕССЕ ИХ БЕСПЛАМЕННОГО ГОРЕНИЯГЛАВА 1. Порошкообразные металлизированные топлива (ПМТ) для технологий формования матричных блоков......211.1. Основные характеристики качества стеклоподобных и минеральных матриц с иммобилизованными РАО......211.2. Основные методы оценки физико-химической стойкости матричных блоков......261.2.1. Иммобилизация РАО в стеклоподобные матричные блоки......481.2.2. Иммобилизация ВАО в минеральные матричные блоки......621.3. Серийная технология формования матричных блоков с высокочастотными индукционным нагревом......741.4. Технология формования крупногабаритных минеральных матричных блоков из высокотемпературных расплавов ПМТ......781.5. Технология формования минеральных матричных блоков с дополнительной защитной оболочкой......891.6. Формование матричного блока непосредственно в глубинных скважинах из расплава минералов смеси ПМТ с РАО......1051.7. Формование матричных блоков из керамических композиций в автоклаве высокого давления......1211.7.1. Матричные блоки из керамических композициций с ПМТ, уплотненные в автоклаве без гидравлического пресса......1211.7.2. Уплотнение квазитекучих материалов в горячем виде......1291.7.3. Горячее прессование СВС композиций в гидравлическом прессе......1311.7.4. Горячее прессование экзотермических керамических композиций в контейнер в разъемной пресс-форме......1371.7.5. Горячее прессование экзотермических керамических композиций в разовом контейнере в автоклаве высокого давления......141ГЛАВА 2. Концепция восстановления и фракционирования урана, нептуния, плутония в термохимическом реакторе системы ПМТОПОЯТ в оксидной формах......1442.1. Особенности работы термохимического реактора, снаряженного тонкодисперсной однородной гетерогенной смесью ПМТОПОЯТ......1512.2. Результаты фракционирования расплавов системы ПМТфрагменты листовой стали в термохимическом реакторе......1522.3. Перспективная технология фракционирования урана, нептуния, плутония из смеси ПМТОПОЯТ в разовом термохимическом реакторе......154Литература к части I......157ЧАСТЬ II. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПАРИВАНИЯ ЖРО В МАЛОГАБАРИТНЫХ УСТАНОВКАХГЛАВА 3. Выпаривание жидких радиоактивных отходов в малогабаритных установках на базе объемных принципов нагрева жидкости контактным тепломассообменником «газ-жидкость»......1683.1. Вопросы переработки ЖРО выпариваем в малогабаритных установках......1683.2. Факторы, влияющие на производительность парообразования в выпарных аппаратах......1733.3. Аппараты погружного горения (АПГ) в технологиях прямого массотеплообмена в процессе выпаривания жидких отходов......1793.3.1. Основные положения теории барботирования газов в объем растворов......1793.3.2. Аппараты погружного горения (АПГ) в технологиях барботажной прямой теплопередачи в процессах переработки жидких отходов......1903.3.3. О недостатках барботажного термоконтактного способа переработки ЖРО с применением АПГ, работающего на природном газе......1973.3.4. Элементы надежности применения АПГ в технологиях переработки жидких отходов химических производств......199ГЛАВА 4. Инновационные концепции проектирования малогабаритной выпарной установки......2014.1. Инновационные концепции, структура проблем в базовой конструкции выпарной установки ЖРО......2014.2. Технологическая схема выпарной установки с новой конструкцией нагревательно-барботажной системы......2114.3. Топлива для его сжигания с воздухом в мобильной установке выпаривания ЖРО......2154.4. Расчленение общего газового потока от теплогазогенератора до газовых струй в барботажном объеме......2214.5. Основы диспергирования газовых струй в пузырьковые потоки в барботажном объеме......2244.6. Научные основы трех способов увеличения производительности парообразования в выпарной установке......2324.7. Математическая модель метода насыщения сухого воздуха парами воды в барботажном объеме......239ГЛАВА 5. Автоматически нагреваемый двухъярусный фильтрационный блок для сепарации парогазо-капельной смеси......2435.1. Основы процессов брызгоуноса и серийные сепараторы брызг......2435.2. Гетерогенная гидродинамика снизу вверх в барботажном объеме и в парогазо-капельном пространстве испарителя в фильтрационный блок......2485.3. Физические основы седиментации капель брызг в условиях гидродинамики парогазовой смеси над барботажным слоем испарителя......2535.3.1. Кинетика осаждения капель брызг......2535.3.2. Скорость осаждения мелких капель брызг в парогазовой среде......2545.3.3. Осаждение брызг под действием электрического поля......2555.3.4. Вопросы ионизации систем газ-капельки брызг в парогазовой среде......2565.4. Теория дробления и эффективность испарения капель, брызг в автоматически нагреваемом фильтрационном блоке......2595.5. Автоматически нагреваемые парогазо-капельные фильтры над поверхностью барботажного объема......268ГЛАВА 6. Съемный отстойник установки выпаривания растворов для приема концентрированной части ЖРО (КЧЖ)......2706.1. Гетерогенная гидродинамика сверху вниз процессов концентрирования ЖРО в барботажном объеме испарителя......2706.2. Основные положения седиментации концентрированной части ЖРО (КЧЖ) в отстойник установки......2816.3. Седиментация локальных агрегатов КЧЖ в отстойник установки......2826.4. Вопросы ускорения скорости осаждения концентрированной части ЖРО......2846.4.1. Кристаллизация – выделение твердой фазы солей из растворов в процессе их седиментации......2856.4.2. Ускорение скорости концентрирования ЖРО перепадом температур от барботажного объема в отстойник......2866.5. Динамика увеличения концентрации раствора от производительности парообразования......2896.6. Автоматически съемный отстойник концентрированной части ЖРО......2926.6.1. Съемный отстойник со струйным эжекторным насосом......2926.6.2. Автоматически съемный отстойник – как технологическая емкость для дальнейшей переработки концентрированной части ЖРО......294Литература к части II......298