Проекты

Применение радиоактивных отходов природного и техногенного происхождения в качестве альтернативных источников энергии

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Энергия будущего. Цифровая энергетика» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2121
Предметы: Физика, Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Проект является актуальным, так как он решает проблему утилизации радиоактивных отходов. Кроме того, он позволяет оптимизировать работу АЭС, давая отходам новую жизнь в качестве долговечного и безопасного источника энергии.

Цель

Изучить возможность применения радиоактивных отходов в качестве источника энергии.

Задачи

  1. Найти оптимальный природный сорбент для выделения радиоактивных веществ из воды и определить его рабочие параметры.
  2. Исследовать радиационный фон установки для преобразования энергии радиоактивного излучения в электроэнергию.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Дозиметр радиометр СРП-68-01
  • Бета-радиометр

Описание

Ход работы над проектом

Исследуемые препараты: чёрная глина Мёртвого моря, белая анапская глина, голубая кембрийская глина, голубая валдайская глина, глауконит (информация о торговой марке и производителе не разглашается по соображениям конфиденциальности).

Исследование проводилось с использованием следующих методов:

  1. Определение суммарной гамма-активности гранитной крошки методом гамма-дозиметрии;
  2. Бета-радиометрический метод (относительный метод определения радиоактивности);
  3. Определение сорбционной ёмкости радиосорбирующего матерала.

Статистическая обработка результатов

Первый этап – измерение удельной активности калия-40 в сорбентах.

Использовались пробы сорбентов массой 100 г. Измерение содержания удельной активности калия-40 в исследуемых сорбентах проводилось бета- радиометрическим методом.

Второй этап – определение рабочих параметров природного сорбента, предполагаемого к использованию для концентрации жидких радиоактивных отходов.

После нахождения препарата с максимальным содержанием изотопа калия-40 в его составе определялись его рабочие параметры – сорбционная ёмкость, площадь сорбции, толщина. Измерение содержания суммарной активности радиоизотопов после фильтрации рабочего раствора, приготовленного из гранитной крошки, в исследуемом природном сорбенте проводилось бета- радиометрическим и гамма-дозиметрическим методами.

Третий этап – определение рабочих параметров модели установки преобразования энергии ионизирующего излучения в электрическую энергию.

Высушенный измельчённый сорбент со сконцентрированной меткой явился основной «начинкой» для установки. Однородность радиационного фона измеряли гамма-дозиметрическим методом. Преобразование энергии ионизирующего излучения фиксировали при помощи вольтметра.

Автором были сделаны выводы о том, что радиоактивные отходы возможно применять в качестве долговечного и безопасного источника энергии. Непосредственно автор самостоятельно собрал установку и провёл все необходимые измерения, соблюдая технику безопасности. 

Результаты работы/выводы

По результатам исследования, оптимальным сорбентом является глина глауконит. Мощность экспозиционной дозы радиоактивного излучения снаружи установки составила 10 мкР/ч, что в два раза меньше естественного радиационного фона, следовательно, установка является полностью безопасной. Данные измерения милливольтметра показали значение напряжения в 3 мВ. Это выходное напряжение установки.

Перспективы использования результатов работы

Дальнейшее развитие проекта позволит существенно уменьшить загрязнение окружающей среды радиоактивными продуктами. В качестве «топлива» для установки можно использовать любое радиоактивное вещество, например, продукты распада после аварии на ЧАЭС 26 апреля 1986 года или отходы после испытания ядерного оружия.

Глауконит абсорбирует радиоактивные вещества из жидкостей. Обогащая сырьё, возможно получить цезий-138 и другие вещества, которые активно используются в медицине и ветеринарии. Это позволит проекту развиваться в качестве коммерческого.