Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice și Izotopice Ramnicu Valcea

<tr”>


Solutie inovatoare de proces CECE in scopul promovarii unei noi tehnologii de decontaminare a deseurilor lichide, slab concentrate in tritiu si de recuperare a deuteriului


         Obiectivul principal al proiectului il constituie promovarea unei solutii inovatoare de proces de separare izotopica CECE(Combined Electrolysis Catalytic Exchange), parte componenta a unei noi tehnologii de decontaminare a deseurilor lichide, slab concentrate in tritiu, generate de reactoarele nucleare, asigurand cresterea gradului de recuperare a izotopilor deuteriu si tritiu.

Obiective

  • Completarea bazei de date cu privire la performanta umpluturii catalitice mixte, dezvoltate de ICSI;
  • Modificarea procesului de electroliza cu un electrolizor cu electrolit solid polimeric(PEM-Polymer Electrolyte Membrane) pentru utilizarea adecvata in procesarea deseurilor radioactive de tritiu;
  • Realizare cod de calcul complex pentru separarea izotopilor hidrogenului prin procesul CECE;
  • Punerea in functiune a instalatiei tehnologice bazate pe o solutie inovatoare de proces CECE;
  • Teste experimentale pe instalatia tehnologica CECE pentru evaluarea performantelor in modurile de operare: detritiere apa usoara, detritiere apa grea si reconcentrare apa grea. Studii parametrice privind optimizarea eficientei de separare;
  • Validarea codului de calcul pentru separarea izotopilor hidrogenului prin procesul CECE;
  • Promovare proiect conceptual pentru realizarea unei instalatii pilot demonstrative de separarea a deuteriului si tritiului bazat pe o solutie inovatoare de proces CECE.

Responsabil proiect: Dr. Ing. Bornea Anisia

Scop

         Proiectul are ca scop final realizarea unei instalatii pilot demonstrative, de separarea a deuteriului si tritiului bazat pe o solutie inovatoare de proces CECE, prin atingerea urmatorilor pasi:

  • detritiere deseuri de apa tritiata de tipul HTO slab concentrate, in vederea cresterii gradului de recuperare a tritiului, produs valorificabil in special pentru punerea in functiune a reactoarele de fuziune, ca si combustibil;
  • detritiere apa grea tritiata (DTO), cu concentratii scazute de deuteriu si tritiu , avand doi produsi tritiul valorificat in principal pentru reactoarele de fuziune, extras in forma gazoasa si apa grea care se reintroduce in circuitele reactorului de fisiune;
  • deconcentrare apa grea prin extinderea domeniului apei grele recuperata (sub 1%D2O).

Faze

ANUL 2019

FAZA 1Realizare sistem de prelevare probe gaz si conversie la apa in vederea masurarii concentratiilor izotopice.

Termen de predare:15.06.2019

Obiective etapa:

  • proiectarea si realizarea unui sistem de prelevare probe gaz si conversie la apa, cuplat la coloana de schimb izotopic catalizat, cu scopul determinarii concentratiei de tritiu in gaz, care se va masura in faza lichida prin conversia gazului la apa;
  • elaborarea schemei de modificare a electrolizorului, tinandu-se cont ca elementele care sunt inlocuite trebuie sa respecte ceritele de calificare pentru domeniul nuclear;
  • modificarea instrumentatiei si controlul electrolizorului, activitate care presupune identificarea si clasificare a functiilor de instrumentatie si control, necesare pentru operarea in conditii de siguranta a electrolizorului;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare.

FAZA 2Experimente in vederea calibrarii masuratorilor pe gaz si apa prin trasabilitate la un standard comun.

Termen de predare: 15.10.2019

Obiective etapa:

  • calibrarea masuratorilor pe gaz si apa in vederea reducerilor incertitudinilor concentratiilor izotopice masurate, care se reflecta in erorile de bilant de masa si implicit in erorile de evaluare experimentala a procesului de separare izotopica;
  • realizare set-up experimental pentru comanda, control si achizitia de date pentru testarea microreactorului;
  • testarea unui microreactor catalitic in vederea demonstrarii viabilitatii solutiei tehnologice de cuplare cu coloana de stripare oxigen;
  • determinarea performantei coloanei de stripare oxigen cu privire la schimbul izotopic prin distilare intre vaporii de apa si apa lichida;
  • elaborare proiect tehnic de instrumentatie si control electrolizor;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare.

FAZA 3Investigatii experimentale pentru completarea bazei de date existente cu privire la performanta de transfer a deuteriului (HD-H2O) prin schimb izotopic catalizat, pe domenii extinse de concentratii, diferite temperaturi si diferite rapoarte de debite G/L, pe umplutura catalitica mixta dezvoltata de ICSI.

Termen de predare: 10.12.2019

Obiective etapa:

  • investigatii experimentale in vederea determinarii performantei de transfer a deuteriului prin schimb izotopic catalizat, pentru umplutura catalitica mixta ICSI, pe domenii de concentratii scazute, reprezentativ procesului CECE;
  • realizarea schemei detaliate de automatizare a electrolizorului pana la nivel de conexiune;
  • realizarea schemei de interconectare cu sistemul de control al instalatiei CECE;
  • definirea interfatei HMI pentru controlul si monitorizarea locala a electrolizorului utilizand panoul Magelis de la distanta in Citect SCADA;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare.

ANUL 2020

FAZA 4Investigatii experimentale pentru completarea bazei de date existente cu privire la performanta de transfer  a tritiului (HT-H2O) prin schimb izotopic catalizat, pe domenii extinse de concentratii, diferite temperaturi si diferite rapoarte de debite G/L, pe umplutura catalitica mixta dezvoltata de ICSI.

Termen de predare: 15.06.2020

Obiective etapa:

  • investigatiilor experimentale cu privire la performanta umpluturii catalitice, urmarind transferul tritiului(HT-H2O);
  • reconfigurarea electrolizorului PEM in conformitate cu cerintele de securitate nucleara, in vederea procesarii apei tritiate incluzand si instalare PAC (Programmable Automation Controller) de control electrolizor si instalatie CECE;
  • realizare software pentru controlul operarii electrolizorului, in noile conditii de reconfigurare (hold-up-uri de lichid tritiat/deuterat si gaze in electrolizor;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare.

FAZA 5Realizare proceduri experimentale bazate pe analiza proceselor combinate de schimb izotopic catalizat si electroliza, si purificare fluide de proces

Termen de predare: 15.09.2020

Obiective etapa:

  • realizarea procedurilor experimentale pentru instalatia CECE, aflate in stransa legatura cu analiza proceselor combinate de schimb izotopic catalizat si purificare fluide de proces;
  • elaborarea instructiunilor si procedurilor de utilizare a sistemului de control al electrolizorului si instalatiei;
  • dezvoltarea unei aplicatii software de control al instalatiei CECE;
  • punerea in functiune a instalatiei tehnologice CECE si realizarea experimentelor preliminare;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare.

FAZA 6Cod de calcul complex pentru separarea izotopilor hidrogenului prin procesul CECE

Termen de predare: 10.12.2020

Obiective etapa:

  • realizarea modelului matematic, care este un model de separare multicomponent, relatiile de bilant izotopic si de echilibru izotopic incluzand cele 6 specii izotopice ale hidrogenului pe cele trei faze, lichida, vapori si gaz.
  • reprezentarea matematica a separarii izotopice prin electroliza si a distilarii apei in procesul de purificare oxigen;
  • dezvoltarea unui cod de calcul pentru reprezentarea teoretica a acestor procese de separare izotopica combinate;
  • optimizarea sistemelor de control pe baza testelor efectuate;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare/raport anual.

ANUL 2021

FAZA 7Teste de functionare in vederea evaluarii performantelor si a optimizarii functionarii electrolizorului

Termen de predare: 14.05.2021

Obiective etapa:

  • testarea functionalitatii electrolizorului pentru evaluarea performantelor si optimizarea functionarii acestuia;
  • masurarea puritatii gazelor hidrogen si oxigen, punandu-se in evidenta urmele de apa in cei doi curenti si a hidrogenului in curentul de oxigen, precum si a altor impuritati in stransa legatura cu caracteristicile fizico-chimice ale apei electrolizate;
  • realizarea testelor experimentale pe instalatia tehnologica CECE, in modul de operare detritiere apa usoara;
  • corelarea datelor furnizate de codul de calcul cu datele experimentale, in vederea verificarii modelului si asigurarii unei acurateti ridicate reprezentarii procesului de separare izotopica CECE;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare.

FAZA 8Teste experimentale pe instalatia tehnologica CECE, in modurile de operare detritiere apa grea si reconcentrare apa grea

Termen de predare: 10.12.2021

Obiective etapa:

  • realizarea testelor experimentale pentru modurile de operare detritiere apa grea si reconcentrare apa grea;
  • realizarea corelarii datelor rezultate din codul de calcul cu cele experimentale;
  • investigarea influentei concentratiei deuteriului asupra difuziei tritiului cocurent si contracurent cu deuteriul in fluxurile din coloana de schimb izotopic catalizat;
  • implementarea unor solutii de imbunatatire a sistemului de automatizare si control pentru a compensa impactul factorului uman (Human Factor) asupra operarii instalatiei;
  • implementarea modificarii hardware si software pentru a imbunatati ergonomia sistemului de control, reducand riscul aparitiei erorilor umane in operare;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare/raport anual.

ANUL 2022

FAZA 9Studii parametrice privind optimizarea eficientei de separare izotopica

Termen de predare: 15.06.2022

Obiective etapa:

  • optimizarea procesului de separare pe baza unor studii parametrice;
  • realizarea unui raport de demonstrare a functionalitatii instalatiei tehnologice de separare izotopica CECE;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare.

FAZA 10Validarea codului de calcul pentru separarea izotopilor hidrogenului prin procesul CECE si intercomparare

Termen de predare: 09.12.2022

Obiective etapa:

  • validarea codul de calcul pentru procesul CECE prin intercomparare;
  • promovarea proiectului conceptual pentru realizarea unei instalatii pilot demonstrative, de separarea a deuteriului si tritiului bazat pe o solutie inovatoare de proces CECE;
  • diseminare rezultate;
  • raport cercetare/raport anual/raport final.

© 2019 I.C.S.I. Rm. Vâlcea 

Prin accesarea site-ului nostru sunteți de acord cu utilizarea cookie-urilor, ceea ce ne permite să analizăm preferințele și să vă propunem servicii personalizate adaptate nevoilor dumneavoastră.