Managementul deseurilor radioactive de apa tritiata

• Nr.proiect: 72170/01.10.2008
• Titlu proiect: Managementul deseurilor radioactive de apa tritiata;
Concentrator de tritiu
• Coordonator: Institutul National de Cercetare Dezvoltare
pentru Tehnologii Criogenice si Izotopice-
INC-DTCI-ICSI RM.VALCEA
• Director de proiect: Dr.Ing.Anisia Bornea
Evaluarea stadiului implementarii
decembrie 2010 1

Date initiale
• Parteneri in consortiu:
P1- Universitatea Politehnica din Bucuresti-Centrul
de cercetari
energetice si de protectia mediului;
P2- Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica si
Inginerie Nucleara “Horia
Hulubei”
• Buget/cofinantare: 2000000 lei/0 lei;
• Adresa web a proiectului: http://www.icsi.ro/pncdi2/72-170
Evaluarea stadiului implementarii
decembrie 2010 2

Date initiale
•Obiectivul: Rezolvarea unor probleme complexe legate de procesarea deseurilor
de apa tritiata, , cu continut scazut de tritiu, , in vederea reducerii stocurilor si
concentrarii tritiului.
Deseurile cu continut scazut de tritiu nu pot fi prelucrate eficient in instalatiile de detritiere; aceste instalatii sunt
proiectate in special pentru concentratii mari de tritiu. Managementul deseurilor de apa tritiata impune reducerea
stocurilor, iar prelucrarea acestora se realizeaza cu dublu scop: pentru extragerea tritiului sau al tritiului si
deuteriului, acolo unde este cazul, , in vederea recuperarii si utilizarii ulterioare. Tritiul poate fi utilizat in special ca
si combustibil pentru reactoarele de fuziune, iar deuteriul se reintoarce in apa grea al reactoarelor CANDU.
•Rezultat
final al proiectului: promovarea unei tehnologii si a unui produs- “ Concentrator de tritiu”
pentru prelucrarea deseurilor radioactive de apa tritiata cu continut scazut de tritiu, , in vederea reducerii stocurilor
si concentrarii tritiului.
•Elemente
de noutate ale proiectului; originalitate: utilizarea unui electrolizor de tip SPM (ce
se
cere modificat si calificat pentru procesarea tritiului) - element de noutate si de interes. . In prezent, pentru
instalatia de detritiere aferenta reactorului de fuziune ITER. Acest tip de electrolizor reduce riscul contaminarii
personalului operator si al mediului inconjurator si, cuplat cu un modul de schimb izotopic catalizat, , se constituie
intr-un
produs- concentrator de tritiu, cu o eficienta foarte ridicata pentru concentrarea tritiului;
•Beneficiarii
rezultatelor: CNE Cernavoda, , ITER, JET, instalatii si laboratoare din tara si strainatate( ( ICSI
Rm.Valcea-Instalatia
Pilot Experimental pentru Separarea Tritiului si Deuteriului, , IFIN-HH, SCK-MOL
MOL… );
•Potentialul
de aplicare in economie- Centralele nucleare cu reactoare de tip CANDU si de FUZIUNE
(JET si ITER), precum si laboratoarele de cercetare din tara si strainatate, , care dezvolta deseuri de tritiu, , slab
concentrate. Legislatia in domeniul nuclear obliga luarea de masuri pentru reducerea factorilor de risc de
contaminare.
Evaluarea stadiului implementarii
decembrie 2010 3

Stadiul de realizare al proiectului in 2010
•Etapa
2010:
–Buget
de stat: 243.643 lei
–Cofinantare: -
–Activitati
realizate conform Act. Ad.nr.3/2010:
Configurare stand experimental pentru determinarea coeficientiilor
or
caracteristici schimbul izotopic catalizat;
Elaborarea protocoalelor experimentale in regim de asigurarea calitatii, cu
asigurarea securitatii radiologice a personalului operator si protectia
mediului (Raport final);
Dezvoltarea unui cod de simulare a procesului de schimb izotopic
catalizat cuplat cu electroliza apei;
Determinarea partiala experimentala a coeficientilor de transfer de masa
in procesul de schimb izotopic catalizat;
Evaluarea proceselor radiolitice si autoradiolitice induse de apa a tritiata in
procesele de schimb izotopic si electroliza. Raport intermediar;
Evaluarea stadiului implementarii
decembrie 2010 4

Stadiul de realizare al proiectului in 2010
– Activitati realizate (continuare):
Elaborarea
cerintelor
si a solutiilor privind reconfigurarea unui
electrolizor pentru functionare in mediu tritiat. Raport intermediar;
Diseminarea rezultatelor:
1. Anisia Bornea, , Marius Zamfirache, Ioan Stefanescu, Felicia Vasut, , Amalia Soare “Laboratory
studies conducted for the development of a plant to concentrate the radioactive waste from
tritiated water” acceptata in 2010 si in curs de publicare in revista cu cotatie ISI “Fusion
Engineering and Design”;
2. Anisoara Preda, , Felicia Vasut, Ioan Stefanescu, Claudia David, Iuliana Piciorea, , Cristina Barbu,
Simona Sbirna, , Sofia Pintilie “Gas-Chromatographic Analysis of Mixtures of Hydrogen Isotopes
Using Different Samples Loops” publicata in revista cu cotatie ISI Asian Journal of Chemistry,
Vol. 22, No. (2010);
6 lucrari prezentate la conferinta internationala “TRITIUM 2010”-Japonia,
aflate in curs de
evaluare pentru publicare in revista cu cotatie ISI "Fusion Science and Technology".
Diseminari prin lucrari prezentate la conferinte nationale (“Progress of Cryogenics and Isotopes
Separation” , Calimanesti, 13-15 15 oct.2010 si NUCLEAR 2010, 26-28 28 MAI 2010);
Diseminare educationala in nuclear, realizata de partenerul universitar P1 in conferintele organizate de
IAEA.
Evaluarea stadiului implementarii
decembrie 2010 5

•Proiectul
asigura cadrul desfasurarii unor activitati din proiectele Programului de
Training, promovate de Asociatia EURATOM, pentru tineri cercetatori, membri ai
consortiului (FZK,CEA, ENEA, MTA ATOMKI, ICIT, UKAEA)
Proiect aflat in derulare:
–EFDA GOAL ORIENTED TRAINING PROGRAMME
Title: Tritium Technologies for the Fusion Fuel Cycle
ACRONYM: TRI-TOFFY
TOFFY
Data de incepere: : November 12, 2007
Participant org. : FZK, CEA, ENEA, MTA ATOMKI, ICIT, UKAEA
Cercetator Vasut Felicia- manufacturare catalizatori, testare proprietati materiale;
•Proiectul
stimuleaza participarea tinerilor asigurand suport tehnic pentru programul de
pregatire premergator realizarii tezelor de doctorat:
- Cercetator
Bucur Ciprian – teza: “Studii
privind cresterea securitatii si protectiei unei instalatii de separare a deuteriului si
tritiului printr-un
sistem avansat de control al parametrilor de proces” – UPB.
Evaluarea stadiului implementarii
decembrie 2010 6

Indicatori de rezultat realizati in cadrul proiectului
Etapa 1
1 studiu;
2 scheme conceptuale;
Etapa 2
1 studiu;
1 documentatie model fuctional (3 protocoale experimentale, , 11 proceduri si 3 instructiuni in sistem de
asigurare a calitatii – raport intermediar);
1 model functional (cod de simulare si program de calcul - raport intermediar);
Etapa 3
1 studiu;
1 model experimental;
Documentatie model fuctional (3 protocoale experimentale, , 17 proceduri in sistem de asigurare a calitatii si
3 instructiuni in sistem de asigurare a calitatii – raport final);
1 model functional (cod de simulare si program de calcul - raport final);
2 experimentari modele(testare, raport de experimentare - raport intermediar);
1 solutie(solutie configurare electrolizor-raport
raport intermediar);
diseminari: : (2 articole publicate in reviste cotate ISI; 6 lucrari l
prezentate la conferinte internationale si in
curs de evaluare pentru publicare in revista cotate ISI ; lucrari prezentate la conferinte nationale si publicate
in reviste indexate in baze (fara cotatie ISI); diseminare educationala la conferintele organizate de IAEA;
Evaluarea stadiului implementarii
decembrie 2010 7

Activitati prevazute a se realiza in anul 2011:
Etapa 4. Proiectarea si realizarea unui concentrator de tritiu bazat pe schimb izotopic catalizat si
electroliza apei
– 4.1. Proiectarea modulului de schimb izotopic catalizat;
– 4.2. Reconfigurarea unui electrolizor comercial in conformitate cu cerintele de securitate nucleara in
vederea procesarii apei tritiate;
– 4.3. Realizarea modulelor de schimb izotopic catalizat si de purificare re a apei tritiate;
– 4.4.Realizare stand de incercari privind stabilitatea
componentelor concentratorului de tritiu in
prezenta apei tritiate;
– 4.5.Elaborarea cerintelor si a solutiilor privind reconfigurarea unui i electrolizor pentru functionare in
mediu tritiat. Raport final;
– 4.6.Proiectarea unui modul de purificare a apei tritiate Diseminare rezultate;
– 4.7.Determinarea experimentala a coeficientilor de transfer de masa m
in procesul de schimb izotopic
catalizat; Diseminare rezultate;
– 4.8.Evaluarea proceselor radiolitice si autoradiolitice induse de apa tritiata in procesele de schimb
izotopic si electroliza; Raport final;
Etapa 5. Determinarea experimentala a performantelor concentratorului orului de tritiu
– 5.1.Raport de demonstrarea a functionalitatii concentratorului de tritiu la procesarea apei tritiate;
teste de anduranta a componentelor critice; examinarea postanduranta anta pentru determinarea timpului
de viata a componentelor critice;
– 5.2.Determinarea experimentala a performantelor concentratorului de tritiu;
– 5.3.Validarea modelului de simulare a concentratorului de tritiu; ; studii parametrice privind
optimizarea eficientei de concentrare a tritiului; Diseminare rezultate;
Evaluarea stadiului implementarii
decembrie 2010 8

Obiectivele ce vor fi atinse la finalizarea proiectului:
-Evaluarea
stadiului actual privind procesele de prelucrare a deseurilor de apa tritiata;
-Realizarea de standuri experiementale si culegere date specifice necesare fazei de proiectare a sistemului de concentrare;
-Realizarea
unui produs informatic pentru simularea functionarii concentratorului de tritiu;
-Proiectarea
si realizarea unui concentrator de tritiu, bazat pe tehnicile de varf(schimb izotopic catalizat si ectroliza),
tehnici
care sunt abordate in prezent de cercetatorii straini, , in rezolvarea problemelor din interiorul domeniului de cercetare al fuziunii
nucleare;
-Determinarea
experimentala
a performantelor concentratorului(factor de decontaminare si eficienta
de concentrare);
calificarea componentelor concentratorului pentru procesarea apei tritiate; validarea produsului informatic realizat si utilizarea lui
pentru optimizarea eficientei de concentrare a tritiului(parametru de performenta) ) cu sistemul de concentrare promovat;
Tehnologia promovata pentru concentrarea deseurilor de apa tritiata slab concentrate, vine in completarea tehnologiei de
detritiere implementate la instalatia IIN-Pilot
Criogenic pentru Separarea Tritiului si Deuteriului, Rm.Valcea, precum si la instalatia
aferenta reactorului 1 de la Centrala Nucleara Cernavoda.
La a nivel international rezultatele proiectului
ui pot fi implementate in special la reactoarele de fuziune de la JET- Culham, Anglia
si ITER- Cadarache, Franta. Electrolizorul
de tip SPM este in faza de cercetare pentru a fi implementat si la instalatia tia de la ITER; el nu
exista pe piata mondiala calificat la tritiu si prin urmare se va dobandi experienta in cercetare, care va putea fi fructificata si in plan
international.
Proiectul creeaza premizele sporirii participarii institutului, prin intermediul consortiului Tri-Pla
Pla-CA (KIT, CEA, ENEA, ICSI), la
call-urile
lansate de Agentia Domestica a Comisiei Europene, , Fusion for Energy, ce organizeaza activitati de cercetare stiintifica,
industriala si de procurare, pentru dezvoltarea si realizarea proiectului international ITER.
Mai multe date cu privire la importanta proiectului sunt prezentate in adresa web a proiectului: http://www.icsi.ro/pncdi2/72-170
Necesarul de finantare estimat pentru anul 2011(conform Act. Ad.3/2010): 1.592.397 lei
Evaluarea stadiului implementarii
decembrie 2010 9