ГНУ "ОИЭЯИ-Сосны" НАН Беларуси | Лаборатория форм радионуклидов (металл-ионов) в растворах #06

ГНУ "ОИЭЯИ-Сосны" НАН Беларуси

Лаборатория форм радионуклидов (металл-ионов) в растворах #06

Лаборатория была создана в 1969 г. в Институте ядерной энергетики АН БССР.
Основным научным направлением деятельности лаборатории является исследование состояния радионуклидов (металл-ионов) в растворах и объектах окружающей среды с целью создания эффективных методов решения различных экологических проблем.

Контактная информация:

Заведующий лабораторией:

ТОРОПОВА Валентина Владимировна

e-mail: valen.toropova@mail.ru

тел.: +375 (17) 3911845;

факс: +375 (17) 3911335

Основные направления научных исследований:

  • Состояние радионуклидов (металл-ионов) в водных растворах;
  • Гидролиз (взаимодействие с водой) катионных форм металл-ионов с образованием моноядерных и полиядерных гидроксокомплексов;
  • Влияние на гидролиз металл-ионов различных факторов: рН раствора, температура, концентрация радионуклида, концентрация и природа комплексообразующих анионов (NO3-, ClO4-, Cl-, SO42-, PO43-, CO32-, C2O42-, EDTA и др.) присутствие и концентрация посторонних катионов в растворе;
  • Исследование состава, структуры и заряда полиядерных гидроксокомплексов;
  • Состояние радионуклидов в почвах и грунтах;
  • Сорбционно-десорбционное поведение радионуклидов в системе “раствор-почва”.

Научные данные нашли свое применение при решении ряда прикладных задач и успешно используются предприятиями и организациями в следующих областях:.

  • Исследование и разработка методов очистки жидких радиоактивных отходов и сточных вод различного происхождения;
  • Исследование и разработка методов дезактивации различных поверхностей, загрязненных радионуклидами;
  • Разработка эффективных технологий очистки сточных вод промышленных предприятий от тяжелых металлов;
  • Разработка составов для очистки оборудования промышленных предприятий и теплоэнергетического оборудования от железоокисных, карбонатных, силикатных, гряземасляных, лакокрасочных и др. загрязнений;
  • Водоподготовка (бытовой и промышленный сектор).

Проекты, научные программы

  • Государственная программа «Научное сопровождение развития атомной энергетики в Республике Беларусь на 2009-2010 годы и на период до 2020 года»: разработка комбинированной технологии обращения с ЖРО, новых дезактивирующих композиций для оборудования и помещений АЭС; водоподготовка.
  • ГПНИ «Научное обеспечение развития атомной энергетики, перспективных ядерных и радиационных технологий, методов обращения с радиоактивными отходами и отработанным ядерным топливом» (Атомная энергетика, ядерные и радиационные технологии): исследование физико-химических характеристик основных радионуклидов и активированных продуктов коррозии в растворах в присутствии анионов, являющихся компонентами дезактивирующих растворов и жидких радиоактивных отходов АЭС.
  • ГНТП «Ядерно-физические технологии для народного хозяйства Беларуси» Подпрограмма «Разработка и использование изотопных технологий в народном хозяйстве»: разработка технологий переработки ЖРО, образующихся в результате деятельности научно-исследовательских лабораторий, предприятий по производству изотопной продукции; разработка дезактивирующих композиций для оборудования и помещений по производству изотопной продукции.
  • Программы, связанные с разработкой проекта мобильной АЭС: дезактивация контура и помещений; захоронение РАО; переработка ЖРО (замена метода испарения), водоподготовка.
  • Ликвидация последствий аварии на ЧАЭС (методы «сухой» дезактивации, анализ загрязненности и дезактивация почв, переработка ЖРО).
  • Программы Республиканского фонда фундаментальных исследований.
  • Надежность и безопасность (Разработка методов обеспечения экологической безопасности промышленных сточных вод сложного химического состава).
  • Энергетика (Разработка научных основ создания экологически безопасных энергетических источников и энергосберегающих теплообменных технологий и техники).
  • Водород-07 (Поиск катализаторов для процесса электрохимического выделения водорода).
  • Энергетическая безопасность РБ (Растворы для очистки теплоэнергетического оборудования).

Международные проекты

  • 2010-2012 гг – «Создание центра развития, оптимизации и тестирования водных технологий», 2 кв. 2010-1 кв. 2012 г, партнерский проект МНТЦ В-1786.
  • 2004-2007 гг – «Разработка комбинированной технологии дезактивации и реабилитации почвы, основанной на применении методов гидросепарации, химического выщелачивания и внесения  природных органических и минеральных сорбентов», проект МНТЦ В-859.
  • 2006-2008 – «Разработка и демонстрация методологии и программного обеспечения для процессов планирования реабилитации земель и поддержка принятия решений, основанных на оценках риска», Проект МНТЦ № 3549.
  • 2004 – Договор о научно-техническом сотрудничестве по проблемам очистки сточных вод, Visby programme (Швеция).
  •  2004 — 2005 – «Исследование гидролиза катионов хрома в растворе с образованием полиядерных гидроксокомплексов и влияния комплексообразующих анионов на этот процесс», INTAS YS Fellowship.
  •  2003 -2007 – «Разработка нового сорбционно-мембранного процесса для удаления радиоактивных анионов из «проблемных» ЖРО», проект МАГАТЭ.
  • 2001 – «Регенерация солянокислых сточных вод предприятий по производству цинковых плат, содержащих ионы цинка и железа», NATO Science for Peace programme.
  • POO «Институт эколого-технологических проблем», г. Москва, Россия. Разработка технологий переработки ЖРО различного состава.
  • 1998 – 2001 – «Высоэффективные процессы для удаления радионуклидов из радиоактивных отходов» проект European Commission INCO-Copernicus programme.
  • 1997 – «Использование солей железа для переработки жидких радиоактивных отходов», исследовательский проект с Ливерморской национальной лабораторией (США).
  • 1994-1998 – «Новые методы и технологии дезактивации для целей эксплуатации или снятия с эксплуатации», проект МАГАТЭ.
  • 1994-1998 – «Стратегия дезактивации». Экспериментальный совместный проект ЕСР-4. Совместная программа ЕС-СНГ. КЕС, Директорат 12. Партнеры – Дания, Франция, Россия, Украина.

Важнейшие достижения

Центр оптимизации водных технологий

Центр оптимизации водных технологий создан в рамках проекта МНТЦ В-1786 «Pilot installation for development of technologies for water treatment» для разработки, оптимизации и экспертизы технологий водоподготовки и водоочистки.

Центр оптимизации водных технологий оказывает консалтинговые услуги на рынке водоподготовки и очистки сточных вод. Центр объединил профессионалов: исследователей, инженеров и консультантов, специализирующихся в следующих направлениях:

– очистка воды;

– очистка промышленных сточных вод;

– оборотные водные циклы;

– котловая вода;

– дезинфекция;

– очистка конструкционных поверхностей от различных загрязнений.

Центр располагает всем необходимым лабораторным оборудованием, а также стендовой установкой, которая состоит из отдельных узлов, имитирующих все известные процессы, используемые в настоящее время для водоподготовки и очистки сточных вод.

 

 Стенд для оптимизации водных технологий

 

На стендовой установке можно отрабатывать различные комбинации методов водоочистки:

· Коагуляция

· Флокуляция

· Механическая фильтрация

· Сорбционные процессы ( активированный уголь, ионообменные смолы и др.)

· Мембранные процессы (микро-, ультра-, нанофильтрация, обратный осмос)

· Окислительные процессы (ультрафиолетовое излучение, озонирование, электроокисление и т.п.)

 

Наш центр готов предложить следующие услуги:

- Разработка, оптимизация,  и демонстрация технологий водоподготовки и водоочистки;

- Тестирование технологий и материалов (сорбенты, реагенты и.т.д.);

- Технический аудит водного цикла промышленных предприятий;

- Разработка технологического регламента;

- Экономическое обоснование выбора технологий, оборудования и материалов;

- Разработка и обоснование схем и программ автоматизации;

- Обучение: краткосрочные курсы повышения квалификации, тестирование персонала;

- Сервис оборудования: организация контроля качества входящей/выходящей воды, химические промывки оборудования.

Установка позволяет протестировать предложенную технологию, сравнить эффективность разных технологий и обосновать эксплуатационные расходы как в лабораторных условиях, так и непосредственно на объекта.

Установка по переработке жидких радиоактивных отходов

В рамках задания ГНТП «Ядерно-физические технологии для народного хозяйства Беларуси» разработана технология и создана установка по переработке ЖРО неизвестного состава, образовавшихся в результате многолетней деятельности научно-исследовательских лабораторий, УП ЖРО.

УП ЖРО – это комплекс, представляющий собой собственно установку, блок приемки ЖРО, блок очистки и концентрирования ЖРО, блок цементирования, а также вспомогательные службы, обеспечивающие жизнедеятельность установки. Кроме того, в систему переработки ЖРО входит транспортная емкость, предназначенная для доставки низкоактивных и среднеактивных жидких радиоактивных отходов по территории института от места хранения к установке переработки ЖРО.

УП ЖРО состоит из различных модулей, которые можно использовать в нескольких технологических режимах.

Модули установки:

  • · Механическая фильтрация
  • · Коагуляция
  • · Разделение фаз (макрофильтрация)
  • · Сорбционные процессы (селективные сорбенты, активированный уголь, ионообменные смолы и др.)
  • · Мембранные процессы (микрофильтрация, обратный осмос).

На установке переработана опытная партия ЖРО объемом 50 м3.

 Эффективные дезактивирующие покрытия

Поверхность углеродистой стали до дезактивации

Сотрудниками лаборатории разработаны эффективные дезактивирующие композиции, в том числе способы «сухой» дезактивации и предупреждения распространения загрязнений с применением полимерных покрытий, фиксирующих составов и дезактивирующих паст:

Поверхность углеродистой стали после дезактивации

Поверхность углеродистой стали после дезактивации

– дезактивация оборудования и помещений АЭС и производств по изготовлению источников ионизирующиего излучения;

– дезактивация строительных материалов;

– дезактивация и защита сельскохозяйственных машин и транспортных средств;

– дезактивация вентиляционных систем промышленных предприятий.

 

Важнейшие публикации

Результаты проведенных исследований отражены более чем в 200 научных работах: 2 монографии, статьи в научных журналах, более 20 патентов, тезисы докладов конференций.

 

  1. Давыдов Ю.П. Состояние радионуклидов в растворах – Минск, Наука и техника, 1978; 1986, Япония.
  2. Давыдов Ю.П., Давыдов Д.Ю Формы нахождения металл-ионов (радионуклидов) в растворе – Минск, Беларуская навука, 2011. – 302 с.
  3. А.И. Ратько, А.И. Иванец, И.О. Сахар, Д.Ю. Давыдов, В.В. Торопова, А.В. Радкевич.  Сорбент на основе природного доломита для извлечения радионуклидов кобальта / Радиохимия, 2011, т. 53, N 6, c. 534–537
  4. Давыдов Ю.П., Торопова В.В. Переработка жидких радиоактивных отходов, образующихся при эксплуатации АЭС/Энергетическая стратегия, №8 (14), март-апрель 2010.Д.Ю.
  5. Давыдов, А.В. Радкевич, Л.М. Земскова. Выбор оптимальных условий выделения радионуклидов Fe (III) из растворов/ Радиохимия 2010, Т.52, №4, с. 359-362
  6. N. Torapava, A.Radkevich, D. Davydov, A. Titov, I. Persson. Composition and Structure of Polynuclear Chromium(III) Hydroxo Complexes/ Inorg. Chem. 2009, 48, 10383–10388.
  7. D. Davydov, A. Titov, N. Toropova The effect of complexing anions on the formation of polynuclear hydroxocomplexes of Cr(III) in aqueous solution// Journal of molecular liquids. – 2007. – Vol.131-132. – P.168-172.
  8. Ю.П. Давыдов, Н.И.Вороник, Д.Ю.Давыдов, А.С.Титов. Состояние радионуклидов Cr(III) в растворах/ Радиохимия. 2006. Т. 48. № 4.
  9. Ю.П.Давыдов, И.Г.Торопов. Влияние посторонних катионов на процесс гидролиза металл-ионов с образованием полиядерных гидроксокомплексов в растворе/ Журн. неорг. хим., 2005, Т. 50, №7, с. 1199-1203.
  10. D.Yu.Davydov, Yu.P.Davydov, I.G.Toropov, J.John, K.Rosikova, A.Motl, M.Prazska  Development of a method for regeneration of spent electrochemical decontamination solution on the basis of data on speciation of radionuclides in solution/ Czechoslovak Journal of Physics, Vol.53 (2003), Suppl.A.
  11. D.Yu. Davydov, N.E. Prokshin, I.G. Toropov, Yu.P.Davydov Application of radioactive anions for determination of polynuclear complexes charge/ Czechoslovak Journal of Physics, Vol. 49 (1999), Suppl. S1, pp.909-913.
  12. Торопов И. Г., Давыдов Ю.П., Торопова В.В., Сацукевич В.М. Гидролиз Th4+-катионов с образованием полиядерных гидроксокомплексов в растворах/ Журн. неорг. хим., 1996, Т.41, № 1, с. 126-130.

 Важнейшие патенты

1. Способ получения водного электролита. Патент РБ № 11109, 24.06.2008.

2. Способ получения водорода. Патент РБ № 12146. 21.04.2009

3. Способ извлечения радиоиода из водных растворов. Патент РБ № 8275, 04.04.2006.

4. Способ регенерации низко активного дезактивирующего раствора. Патент РБ № 6406, 14.04.2004.

5. Способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов. Патент РБ № 2651, 25.09.1998.

6. Способ очистки почвы от радионуклидов. Патент РБ № 1867, 15.05.1997.

7. Композиция для дезактивации оборудования от компонентов и продуктов деления ядерного топлива. Патент РБ №2630, 24.09.1998.

8. Композиция для дезактивации оборудования от компонентов ядерного топлива. Патент РБ №2047, 15.10.1997.

 

Международное сотрудничество

В настоящее время лаборатория выполняет:

– партнерский проект МНТЦ В-1786 «Pilot installation for development of technologies for water treatment» («Создание центра развития, оптимизации и тестирования водных технологий») для разработки, оптимизации и экспертизы технологий водоподготовки и водоочистки. Программа Партнерства по закрытым ядерным центрам, Великобритания. Партнер – Отдел Энергетики и Изменения Климата Вликобритании.

– подготовку Концепции Программы Союзного государства «Дезактивация и переработка радиоактивных отходов, образующихся при эксплуатации атомных электростанций» «Отходы АЭС». Партнер – ФГУП «Радиевый институт им. В.Г.Хлопина», Санкт-Петербург, РФ.

 Коллектив лаборатории приветствует любое сотрудничество и приглашает к совместным исследованиям другие институты и организации, специализирующиеся в данной области знаний!