МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ТА ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ПЛАЗМОВОЇ ПЕРЕРОБКИ РАДІОАКТИВНИХ ВІДХОДІВ

Анотація

Розглядається технологія плазмової переробки радіоактивних відходів (РАВ) як перспективний метод вирішення екологічних проблем, повʼязаних з їх утилізацією. Представлено основні принципи роботи плазмової технології, яка використовує високотемпературну плазму для переробки РАВ. Описано процес, при якому органічні сполуки розкладаються на газоподібні компоненти, а неорганічні речовини переходять у склоподібний шлак. Проаналізовано переваги методу, включаючи значне зменшення об'єму відходів (до 90%), екологічну безпеку та можливість утилізації енергії. Розглянуто основні недоліки технології, такі як технологічна складність та висока енергоємність процесу. Представлено математичну модель фізико-хімічних процесів у плазмовому реакторі, що базується на рівняннях Нав'є-Стокса та системі рівнянь Максвелла. Описано механізми розкладу радіоактивних сполук та кінетику процесів у плазмовому реакторі. Наведено результати чисельного моделювання, які демонструють ефективність процесу плазмової переробки РАВ. Представлено оптимальні режимні параметри роботи установки та їх вплив на продуктивність процесу. Проаналізовано енергетичні характеристики та масовий баланс процесу. Показано, що технологія забезпечує високий ступінь очистки газових викидів (99.95%) та низьку залишкову активність шлаку (<10⁻⁶ Кі/кг). Досліджено вплив температури на швидкість розкладу РАВ та ефективність іонізації. Представлено схему плазмової установки та описано її основні компоненти. Проаналізовано процеси тепло- та масопереносу в реакторі. Показано, що впровадження даної технології сприятиме вирішенню проблеми утилізації радіоактивних відходів та покращенню екологічної ситуації.