Разработка ученых позволяет создать оптимальную конструкцию печи, снизить число испытаний, а также уменьшить сроки и стоимость её изготовления для предприятий по переработке радиоактивных отходов. На ПО «Маяк» промышленный комплекс по остекловыванию радиоактивных отходов (РАО) открылся 37 лет назад. Там переводят в безопасное состояние жидкие радиоактивные отходы, образующиеся в процессе переработки облученного ядерного топлива. 

Остекловывание — это процесс перевода концентрированных жидких радиоактивных отходов (ЖРО) в твердое стеклоподобное состояние. При этом с помощью электропечи ЖРО нагреваются до 1000 градусов и подвергаются полному обезвоживанию для сокращения объема, а потом перемешивают со стеклообразующими добавками. В результате образуется жидкий расплав стекла, содержащий радиоактивные элементы, который из печи разливают в стальные бидоны, где он застывает в стеклоблоки, пригодные для дальнейшего уже безопасного хранения и последующего захоронения на сотни метров под землей. Все процессы осуществляются дистанционно — без прямого контакта человека с радиоактивной средой. 

Главное отличие печей остекловывания от общепромышленных стекловаренных печей — невозможность ремонта или замены отдельных узлов и агрегатов, поскольку печь находится в закрытом бетонном каньоне, облицованном нержавеющей сталью. Поэтому выход из строя любого важного элемента приводит к остановке всей печи. Электропечь включается и выключается один раз и должна отработать в непрерывном режиме пять-шесть лет в условиях температурных и радиационных полей, коррозионной активности расплава и парогазовой среды. 

Инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого впервые в инженерной практике разработали архитектуру цифрового двойника печи остекловывания. Это позволит разработать оптимальную конструкцию печи и снизить число ее испытаний, уменьшить сроки изготовления и стоимость. С помощью цифровых (виртуальных) испытаний появляется возможность проверить множество вариантов конструкции и режимов работы установки еще до этапа натурных испытаний, не говоря уже о промышленной эксплуатации. Главным преимуществом на этапе проектирования является сокращение времени разработки изделия, а также существенное сокращение объема натурных испытаний, а на этапе эксплуатации — безопасность и оптимизация производственных процессов. 

Источник: Информационная служба ФГУП «ПО «Маяк».