Pracownia Procesów Membranowych

Projekty zakończone


 

blue_gas.png

BLUE GAS - Conspan-BlueGas - technologia oczyszczania płynów pozabiegowych po szczelinowaniu hydraulicznym łupków gazonośnych z  możliwością ponownego wykorzystania wody i odzyskiem metali
Projekt: NCBiR- BLUE GAS II– Polski Gaz Łupkow,
BG2/PYOGAS/14
Wartość projektu: 2 771 699 PLN
Okres realizacji: 01.07.2014-31.12.2015
Kierownik projektu: prof. Grażyna Zakrzewska-Kołtuniewicz

Kluczowym problemem przy pozyskiwaniu gazu łupkowego podczas szczelinowania łupków jest powstawanie dużych ilości toksycznych płynów. Charakteryzują się one wysokim zasoleniem, mogą zawierać metale ciężkie, w tym metale ziem rzadkich, pierwiastki promieniotwórcze i związki organiczne. Projekt zakłada opracowanie taniej i wydajnej technologii umożliwiającej oczyszczenie i ponowne wykorzystanie płynów pozabiegowych i  jednoczesny odzysk wartościowych metali. W tym celu, po przeprowadzaniu wymaganych badań przemysłowych, zbudowana zostanie prototypowa instalacja umożliwiająca prowadzenie badań rozwojowych i prób technicznych oraz sprawdzenie opracowanej technologii. Zaplanowane badania pozwolą zoptymalizować parametry procesowe i dokonać ostatecznego wyboru skutecznej technologii.- Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej- Państwowego Instytutu Geologicznego –PIB- PYROCAT CATALYSE WORLD spółka z ograniczoną odpowiedzialnością

arcadia

ARCADIA - Assessment of regional capabilities for new reactors development through an integrated approach (Ocena możliwości potencjału regionalnego dla rozwojunowych reaktorów poprzez podejście zintegrowane)

Projekt: 7 PROGRAM RAMOWY UE, Fission-2013-6.0.1, Grant agreement no.: 605116
Wartość projektu: 147 500 PLN, 34 310 EUR
Okres realizacji: 01.11.2013 do 31.10.2016
Kierownik projektu: prof. Grażyna Zakrzewska-Kołtuniewicz
www.projectarcadia.eu
Projekt ARCADIA ma na celu wspierać rozwój programów badań jądrowych w nowych państwach członkowskich Unii Europejskiej. Kierunki przyszłych badań zostały sformułowane w agendzie Platformy Technologicznej Zrównoważonej Energetyki Jądrowej (SNETP) (www.snetp.eu), a ściślej  w ramach inicjatyw, które Arcadia bierze pod uwagę w  swoich działaniach: ESNII (Europejska Inicjatywa Przemysłowa na Rzecz Zrównoważonej Energii Jądrowej) i NUGENIA (Nuclear Generation Gen II & III Association). Jednym z celów projektu Arkadia jest popularyzowanie informacji o aspektach bezpieczeństwa reaktorów generacji III/III+, których budowa jest planowana na Litwie, w Polsce, Czechach i Słowenii. Szczególna uwagę Projekt Arcadia poświęca identyfikacji potrzeb projektu i budowy w Rumunii reaktora demonstracyjnego ALFRED. Poruszane są nie tylko zagadnienia techniczno-naukowe, ale również  akceptacji społecznej z zakresu szkoleń i edukacji, przepisów prawnych, lokalizacji itp.
Projekt zajmuje się analizą istniejących krajowych i regionalnych struktur wspierających, ze szczególnym uwzględnieniem struktur w Rumunii i wszystkich Nowych Państwach Członkowskich Unii Europejskiej będących partnerami projektu, w celu określenia mapy kompetencji potencjalnie kwalifikujących się do zaspokojenia zidentyfikowanych potrzeb.
Nawiązywanie kontaktów, współpracy i działalność popularyzatorska, realizowane w czasie projektu zapewnią współpracę międzynarodowej społeczności naukowej z europejskimi organizacjami instytucjonalnymi oraz ogółem społeczeństwa.

„Technologie wspomagające rozwój bezpiecznej energetyki jądrowej”, Zadanie badawcze Nr 4 „Rozwój technik i technologii wspomagających gospodarkę wypalonym paliwem i odpadami promieniotwórczymi”, Podetap Nr 6 „Procesy hybrydowe w oczyszczaniu ścieków”
Projekt NCBiR, SP/J/4/143 321/11
Wartość projektu: 1 125 000 PLN
Okres realizacji: 01.10.2011-31.12.2014
Kierownik projektu: prof. Grażyna Zakrzewska-Kołtuniewicz
Strategiczny projekt badawczy „Technologie wspomagające rozwój bezpiecznej energetyki jądrowej” był odpowiedzią na postulat zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego kraju w  warunkach wdrożenia w Polsce energetyki jądrowej. Jego wdrożenie ma ścisły związek z  wprowadzeniem w życie „Polityki energetycznej Polski do 2030 roku”, dokumentu przyjętego w 2009 r. uchwałą Rady Ministrów oraz z przyjęciem przez Unię Europejską pakietu klimatyczno-energetycznego.
W ramach Projektu realizowane były następujące zadania badawcze:
    1. Rozwój wysokotemperaturowych reaktorów do zastosowań przemysłowych (lider konsorcjum – Akademia Górniczo-Hutnicza);
    2. Badania i rozwój technologii dla kontrolowanej fuzji termojądrowej (lider konsorcjum - Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego PAN);
    3. Podstawy zabezpieczenia potrzeb paliwowych polskiej energetyki jądrowej (lider sieci naukowej – Uniwersytet Warszawski);
    4. Rozwój technik i technologii wspomagających gospodarkę wypalonym paliwem i  odpadami promieniotwórczymi (wykonawca – Instytut Chemii i Techniki Jądrowej);
    5. Analiza możliwości i kryteriów udziału polskiego przemysłu w rozwoju energetyki jądrowej (lider sieci naukowej - Politechnika Warszawska);
    6. Rozwój metod zapewnienia bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej dla bieżących i przyszłych potrzeb energetyki jądrowej (lider sieci naukowej – Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej);
    7. Analiza procesów generacji wodoru w reaktorze jądrowym w trakcie normalnej eksploatacji i w sytuacjach awaryjnych z propozycjami działań na rzecz podniesienia poziomu bezpieczeństwa jądrowego (lider sieci naukowej – Instytut Chemii i Techniki Jądrowej);
    8. Analiza procesów zachodzących przy normalnej eksploatacji obiegów wodnych w  elektrowniach jądrowych z propozycjami działań na rzecz podniesienia poziomu bezpieczeństwa jądrowego (lider sieci naukowej – Instytut Chemii i Techniki Jądrowej);
    9. Opracowanie metod i wykonanie analiz bezpieczeństwa w reaktorach jądrowych przy zaburzeniach w odbiorze ciepła i w warunkach ciężkich awarii (wykonawca – Politechnika Warszawska);
    10. Opracowanie metody i wykonanie przykładowej analizy systemowej pracy bloku jądrowego z reaktorem wodnym przy częściowym skojarzeniu (wykonawca – Politechnika Gdańska).

W ramach zadania badawczego nr 4, Zespół Pracowni Procesów Membranowych realizował etap 6 prac „Procesy hybrydowe w oczyszczaniu ścieków”. Procesy hybrydowe, będące połączeniem kilku różnych procesów przebiegających w jednym aparacie, mogą być stosowane do przetwarzania ciekłych odpadów radioaktywnych do formy odpowiedniej do kondycjonowania z perspektywą ostatecznego składowania. Rozwiązania hybrydowe dają możliwość uzyskania wyższych współczynników dekontaminacji, mogą też być selektywne wobec wybranych składników, umożliwiając ich odzyskiwanie. Są skuteczne i charakteryzują się dużą elastycznością: pozwalają na połączenie celów podyktowanych względami bezpieczeństwa z zyskami ekonomicznymi. Metody te są użyteczne przy rozwiązywaniu skomplikowanych problemów technicznych napotykanych w gospodarce i ochronie środowiska

Do oczyszczania ciekłych odpadów promieniotwórczych zastosowano procesy membranowe, takie jak: mikrofiltracja (MF) i ultrafiltracja (UF), połączone z sorpcją lub kompleksowaniem. Do związania radionuklidów obecnych w ściekach promieniotwórczych, w celu zatrzymaniach ich na membranach, stosowane były zarówno sorbenty organiczne i nieorganiczne, m.in.:  kwas alginowy i jego pochodne, drożdże, glina czerwona, bentonit oraz zeolity 4Ǻ i 5Ǻ.
W pierwszym etapie prac wytypowano sorbenty nieorganiczne i biosorbenty najbardziej odpowiednie do sorpcji radionuklidów zawartych w ściekach radioaktywnych,. Następnie określono optymalne parametry sorpcji wybranych radionuklidów (60Co, 85Sr oraz 137Cs) przeprowadzając badania kinetyczne i równowagowe. W badaniach wykorzystywano instalacje membranowe o różnej konfiguracji (moduły rurowe i płaskie) oraz membrany wykonane z różnych materiałów (metaliczne, ceramiczne, polimerowe). Ponadto, zaprojektowano i zbudowano nowe stanowiska laboratoryjne do badania układów hybrydowych oraz przeprowadzono optymalizację wybranych procesów hybrydowych.
Na zakończenie prac wykonano charakterystykę porównawczą układów separacyjnych zapewniających wysokie współczynniki rozdzielenia oraz dokonano ich oceny w aspekcie konkretnych aplikacji.
Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że zaproponowana metoda przetwarzania odpadów jest skuteczna, gdyż umożliwia uzyskanie wysokich współczynników dekontaminacji i redukcję objętości materii radioaktywnej.
ippa.gif
 
IPPA - Implementing Public Participation Approaches in Radioactive Waste Disposal (Wdrażanie polityki współuczestnictwa społeczeństwa w  procesach decyzyjnych związanych ze składowaniem odpadów radioaktywnych) 
Projekt: 7 Program Ramowy UE, FP7- 269849
Wartość projektu: 617 458 PLN, 148 424 EUR
Okres realizacji: 01.01.2011-31.12.2014
Kierownik projektu: prof. Grażyna Zakrzewska-Kołtuniewicz
http://www.ippaproject.eu
Projekt IPPA realizowany był przez konsorcjum składające się z 16 partnerów w ramach siedmiu pakietów działań i skupiał się głównie na krajach Europy Środkowej i Wschodniej.
Projekt miał na celu propagowanie idei współuczestnictwa społeczeństwa i przejrzystości w procesach podejmowania decyzji dotyczących tak ważnego tematu, jakim jest składowanie odpadów promieniotwórczych.
W ramach projektu dokonano próby ustanowienia areny, na której mogły spotkać się wszystkie zainteresowane strony w celu zwiększenia zrozumienia problemów związanych ze składowaniem odpadów radioaktywnych oraz wymiany poglądów na ten temat. Podjęta została próba dostosowania procesu RISCOM oraz innych metod zaangażowania społecznego do wymagań Polski, która stoi przed koniecznością budowy składowiska dla odpadów nisko i średnioaktywnych oraz rozpoczęła prace nad programem energetyki jądrowej. Głównym celem wdrożenia procesu RISCOM w Polsce, jako części Projektu IPPA, było zwiększenie świadomości wszystkich aspektów wyboru odpowiedniego miejsca dla nowego składowiska nisko- i średnioaktywnych odpadów promieniotwórczych w celu wzmocnienia przejrzystości i aktywnego udziału społeczeństwa w procesie podejmowania decyzji o lokalizacji.
Podstawowym elementem wdrażania modelu RISCOM w Polsce było powołanie Grupy Referencyjnej, którą stworzyły organizacje reprezentujące główne grupy interesariuszy. Grupa Referencyjna powstała 1 lipca 2011 roku. Podstawą jej działania stało się przyjęte przez wszystkich członków porozumienie.  Grupa wypełniała cele projektu poprzez udział w  realizacji 8 pakietów zadań (WP). W skład Grupy Referencyjnej weszły następujące instytucje:
•    Instytut Chemii i Techniki Jądrowej,
•    Narodowe Centrum Badań Jądrowych,
•    Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy,
•    Ministerstwo Gospodarki, DEJ
•    Generalna Dyrekcja Ochrony Środowiska,
•    Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych,
•    PGE Energia Jądrowa  S.A.,
•    Polskie Towarzystwo Nukleoniczne,
•    Stowarzyszenie Ekologów na Rzecz Energii Nuklearnej,
•    Polski Klub Ekologiczny – Okręg Górnośląski,
•    Urząd Gminy w Różanie,
•    Collegium Civitas (Katedra Socjologii),
•    Wydział Inżynierii Środowiska, Politechniki Warszawskiej
•    Wydział Matematyczno-Fizyczny Uniwersytetu Szczecińskiego.
Generalna Dyrekcja Ochrony Środowiska wyraziła na początku roku 2013 chęć odstąpienia od uczestnictwa w dalszych spotkaniach, a Polski Klub Ekologiczny, zmienił swój status w  GR: z członka na obserwatora.
Grupa była podmiotem inicjującym proces efektywnego zaangażowania społeczeństwa w  procesy decyzyjne nakierowane na wdrożenie składowisk odpadów promieniotwórczych w  Polsce.
W ramach pakietu działań 2.3 odbyło się wysłuchanie publiczne pt.: „Czy potrzebujemy nowego składowiska odpadów promieniotwórczych?”. Tematyka wysłuchania została zaproponowana przez Grupę Referencyjną w porozumieniu z koordynatorem projektu. W  wysłuchaniu, które odbyło się 8 maja 2013 roku w Warszawie, wzięło udział 130 osób reprezentujących różne środowiska: naukowców, praktyków zajmujących się odpadami i  energetyką jądrową, środowiska lokalne zainteresowane budową przyszłego składowiska na swoim terenie, przedstawicieli administracji państwowej. Oprócz grup zwolenników energetyki jądrowej i osób popierających budowę nowych składowisk w Polsce, znalazły się osoby sceptycznie nastawione do tych programów, a także zadeklarowani przeciwnicy. Wysłuchaniu towarzyszył panel ekspertów, którzy przedstawili stan wiedzy na temat składowania odpadów, a także zagadnienia dotyczące partycypacji społeczną przy podejmowaniu decyzji i aspektami prawnymi  z tym związanymi. W swoim założeniu wysłuchanie to miało za zadanie przedstawienie wszystkim, zainteresowanym stronom stanu przygotowań do budowy  nowego składowiska, oraz kompleksowości zagadnień z tym związanych.  Uczestnicy spotkania mieli znaleźć odpowiedzi na nurtujące ich pytania, rozwiać obawy związane z zagrożeniami, a także zaprezentować własne stanowisko i  oczekiwania wobec organów odpowiedzialnych za przygotowanie inwestycji.
W ramach realizacji projektu zorganizowano szereg spotkań, w tym: 2 szkolenia oraz 3  spotkania warsztatowe, które wzmacniały tworzenie areny do dyskusji i ułatwiały zrozumienie procesów podejmowania decyzji związanych z gospodarką odpadami radioaktywnymi w Polsce.
newlancer.png 
NEWLANCER - New MS Linking for an Advanced Cohesion in Euratom Research (Włączanie nowych krajów członkowskich Unii Europejskiej w  struktury zaawansowanych badań w tematyce Euratomu)
Projekt: 7 Program Ramowy UE, FP7- 295826
Wartość projektu: 370 000 PLN, 83 690 EUR
Okres realizacji: 01.11.2011-30.10.2013 (24 m-ce)
Kierownik projektu: Grażyna Zakrzewska-Kołtuniewcz
http://www.newlancer.net

Projekt NEWLANCER miał za zadnie zdefiniowanie i skuteczne wprowadzenie w życie działań mających na celu wzmocnienie zaangażowania Nowych Członków UE w przyszłe programy Euratomu. Projekt umożliwił nawiązanie i zacieśnienie kontaktów między ośrodkami badawczymi nowych i starych członków UE.
Szczegółowymi celami projektu były:
• Analiza umiejętności i obecnego uczestnictwa nowych państw członkowskich (NMS ) w projektach Euratomu, której celem był przegląd i ocena potencjału badawczego NMS oraz udziału w programach Euratomu (poprzez identyfikację kluczowych kwestii, istniejących luk i barier, a także dobrych praktyk, przyszłych wyzwań, itp., z uwzględnieniem ryzyka, bezpieczeństwa i aspektów środowiskowych);
• Stworzenie spójności badań w dziedzinie nauk jądrowych w NMS, w celu utworzenia wielopoziomowej sieci regionalnej mającej za zadanie zwiększenie współdziałania na szczeblu krajowym i europejskim dla wzmocnienia przyszłego uczestnictwa w europejskich badaniach naukowych.
• Identyfikacja dobrych praktyk w krajach dawnej Europy i w nowych państwach członkowskich oraz przygotowanie zaleceń dla zwiększenia uczestnictwa w programach Euratomu i rekomendacji dla przyszłych użytkowników końcowych: naukowców, menedżerów nauki, organów administracji państwowej, struktur UE (SNE-TP, IGD-TP, EERA, ESNII), zainteresowanych lepszym wykorzystaniem istniejącego potencjału badawczego.
• Praktyki zmierzające do zapewnienia szerokiej informacji o potencjale badawczym NMS dla promowania wspólnych działań pomiędzy partnerami i pełnego upowszechniania wyników projektu.

Partnerzy projektu:

1    Institute for Nuclear Research    INR    Rumunia
2    Atomic Energy Research Institute    AEKI    Węgry
3    Agency for the Promotion of the European Research    APRE    Włochy
4    National Agency for Radwaste Management    ARAO    Słowenia
5    Atomic Energy and Alternative Energies Commission    CEA    Francja
6    Italian National Agency for New Technologies, Energy and Sustainable Economic Development    ENEA    Włochy
7    Institute of Nuclear Chemistry and Technology    INCT    Polska
8    Institute for Nuclear Research and Nuclear Energy    INRE    Bułgaria
9    Jožef Stefan Institute    IJS    Słowenia
10    Lithuanian Energy Institute    LEI    Litwa
11    Belgian Nuclear Research Centre    SCK.CEN    Belgia
12    Institut Symlog de France    SYMLOG    Francja
13    Technical University of Sofia    TUS    Bułgaria
14    University of Ljubljana    UL    Słowenia
15    University Politehnica Bucharest    UPB    Rumunia
16    The Regional Environmental Center    REC    Słowenia

newlancer-rys.png

Projekt złożony jest z pięciu kluczowych zagadnień, tzw. work packages (WP).
WP 1 - Ocena potencjału badawczego i obecnego uczestnictwa nowych członków UE w projektach Euratom.
Pakiet miał na celu dokonanie oceny obecnego potencjału badawczego w krajach będących nowymi członkami UE oraz ich dotychczasowego zaangażowania w programach EURATOM. Zostały zidentyfikowane zagadnienia kluczowe, dobre praktyki i ograniczenia nie pozwalające na bardziej aktywny udział w projektach europejskich, z dużym naciskiem na aspekty związane z ryzykiem, bezpieczeństwem i środowiskiem.
WP 2 - Wzmocnienie współpracy między „nowymi” i „starymi” członkami UE w dziedzinie badań jądrowych
Prace prowadzone w ramach tego pakietu miały za zadanie utworzenia wielopoziomowej sieci mającej wzmocnić współpracę pomiędzy jednostkami badawczymi w danym kraju, a także pomiędzy tymi jednostkami, a ich odpowiednikami w Europie.
W ramach działań w tym pakiecie, w Polsce zostały utworzone grupy ekspertów w czterech dziedzinach:
•    Materiały dla Szybkich Reaktorów Jądrowych i ADS – grupa działa pod kierunkiem Dr Bożeny Sartowskiej
•    Unieszkodliwianie Odpadów Promieniotwórczych – grupa działa pod kierunkiem Prof. Grażyny Zakrzewskiej-Trznadel
•    Ochrona Radiologiczna – grupa działa pod kierunkiem Prof. Marcina Kruszewskiego
•    Edukacja i Szkolenia – grupa działa pod kierunkiem Prof. Aleksandra Bilewicza
Skład Grup Ekspertów:

Grupa

Ekspert

Reprezentowana organizacja

Materiały dla Szybkich Reaktorów Jądrowych i ADS Dr Bożena Sartowska Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
Prof. Jacek Jagielski Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Warszawa
Dr Zuzanna Marcinkowska Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk
Prof. Ewa Hajewska Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk
p. Witold Szteke Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk
Prof. Małgorata Lewandowska Politechnika Warszawska, wydział Inżynierii Materiałowej
p. Marcin Rasiński Politechnika Warszawska, wydział Inżynierii Materiałowej
Unieszkodliwianie Odpadów Promieniotwórczych
Prof. Grażyna Zakrzewska-Trznadel, Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
Prof. Jerzy Narbutt Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
Dr Bugumiła Mysłek-Laurikainen Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk
Prof. Stefan Chwaszczewski Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk
p. Andrzej Cholerzyński Zakład Unieszkodliwiania Odpadów Promieniotwórczych, Świerk
Dr Zbigniew Frankowski Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa
Dr Kinga Frackiewicz Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
p. Agnieszka Jaworska-Sobczak Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
Dr Katarzyna Kiegiel Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
Ochrona Radiologiczna
Prof. Marcin Kruszewski, Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
Prof. Natalia Golnik Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk
Dr Paweł Krajewski Centralne Laboratorium Ochrony Radiologicznej, Warszawa
Prof. Anna Lankoff, Uniwersytet Jana Kochanowskiego, Kielce
Prof. Paweł Olko Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk, Kraków
Dr Sylwester Sommer Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
Edukacja i Szkolenia
Prof. Aleksander Bilewicz Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
Dr Monika Łyczko Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa
Prof. Barbara Kubica Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków
Dr Zbigniew Rogulski Uniwersytet Warszawski
WP 3 - Dobre praktyki i rekomendacje
Pakiet poświęcony był zebraniu i analizie informacji na temat jednostek naukowych w państwach członkowskich w celu poznania dobrych praktyk przydatnych w przyszłej współpracy pomiędzy ośrodkami badawczymi z państw „nowej” i „starej” UE w projektach Euratomu. Wnioski i rekomendacje zostały udostępnione szerokiemu gronu odbiorców: naukowcom, władzom placówek naukowych, administracji państwowej oraz innym zainteresowanym podmiotom w UE. Działanie to miało wzmocnić motywacje i zwiększyć zaangażowanie w projektach Euratomu przy wykorzystaniu potencjału i zaplecza badawczego jednostek naukowych nowych krajów członkowskich UE.
Opis
WP 4 - Upowszechnienie
Pakiet ten zajmował się upowszechnianiem istotnych wyników prac prowadzonych w ramach projektu poprzez stronę internetową, publikacje wyników w postaci artykułów w czasopismach i prezentacji konferencyjnych, uczestnictwo w spotkaniach, warsztatach i konferencjach.
WP 5 - Zarządzanie
Zadanie to dotyczyło zarządzania projektem, gwarantuje spójność pomiędzy poszczególnymi pakietami projektu, a także stanowi pomost/łącze z innymi projektami, których rezultaty mogą stanowić bazę dla działań w ramach projektu NEWLANCER.
Analiza możliwości pozyskiwania uranu dla energetyki jądrowej z zasobów krajowych
Projekt POIG.01.01.02-14-094-09-00
Wartość Projektu: 7 443 020, 17 PLN
Udział Unii Europejskiej: 6 326 567, 14 PLN
Okres realizacji: 01.01.2010-30.06. 2013
Kierownik Projektu: doc. dr hab. Grażyna Zakrzewska-Trznadel
Projekt realizowany był przez konsorcjum naukowe, w którego skład weszły: Instytut Chemii i Techniki Jądrowej oraz Państwowy Instytut Geologiczny-Państwowy Instytut Badawczy.
Projekt uzyskał dofinansowanie w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, Działanie 1.1 Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy Poddziałanie 1.1.2 Strategiczne programy badań naukowych i prac rozwojowych.
Celem projektu było rozpoznanie możliwości zaspokojenia potrzeb kraju w uran dla energetyki jądrowej, w oparciu o własne zasoby, a także:
• Ocena złóż krajowych i odpadów przemysłowych, jako potencjalnych źródeł uranu
• Opracowanie schematów procesowych oraz studiów ekonomiczno-technicznych uzyskania uranu z wytypowanych źródeł krajowych.
Uran jest paliwem dla większości elektrowni jądrowych. Jest on najcięższym pierwiastkiem występującym naturalnie na ziemi. Występuje naturalnie w skałach, glebie, wodzie i organizmach żywych. Większa zawartość uranu znajduje się w minerałach, takich jak uraninit i blenda smolista, złożone tlenki, krzemiany, fosforany, wanadany, węglany, siarczany, fluorki, arseniany, i in. W przyrodzie uran występuje w trzech formach izotopowych: 238U (ok. 99, 3%), 234U (ok.0, 006%) i mogący ulegać rozszczepieniu pod wpływem neutronów powolnych 235U (ok. 0,7%).
Zanim uran stanie się paliwem, wydobyta ruda musi przejść wielostopniową obróbkę polegającą na kruszeniu, mieleniu, ługowaniu, oczyszczaniu i wytrąceniu tlenku U3O8, tzw. yellow cake. Tlenek o składzie naturalnym musi następnie zostać wzbogacony w rozszczepialny 235U w wielostopniowych kaskadach
ob1.gif
Realizację celu projektu osiągnięto przez wykonanie oceny złóż krajowych i odpadów przemysłowych, jako potencjalnych źródeł uranu oraz opracowanie schematów procesowych oraz studiów ekonomiczno-technicznych uzyskania uranu z wytypowanych źródeł krajowych.
W realizacji projektu w IChTJ uczestniczył: Zakład Naukowy - Centrum Radiochemii i Chemii Jądrowej oraz Laboratorium Jądrowych Technik Analitycznych. Z ramienia PIG w projekcie zaangażowany był Zakład Geologii Gospodarczej, zajmujący się w przeszłości problematyką złóż uranu oraz Centralne Laboratorium Chemiczne, posiadające adekwatne do wykonywanej pracy wyposażenie aparaturowe.
Jednym z zadań projektu była ocena przydatności niektórych materiałów wtórnych i odpadowych, jako potencjalnych źródeł uranu. Wiadomo, że uran można uzyskiwać, jako produkt uboczny przy wydobywaniu innych minerałów. W największej na świecie kopalni uranu, Olympic Dam w Australii, uran o zawartości 0,02%U w rudzie jest domieszką do złóż miedzi. W Polsce istnieje możliwość odzysku uranu występującego, jako domieszka do pokładów miedzi w rejonie Lubin-Sieroszowice.
W projekcie została przeprowadzona analiza możliwości pozyskiwania uranu, jako produktu ubocznego wybranych procesów technologicznych, np. w przemyśle miedziowym czy nawozów fosforowych, bądź z odpadów. Zaproponowano własną technologię odzyskiwania uranu z kwasu fosforowego metodą membranową.
W zależności od charakterystyki zastosowanych surowców, rozpatrzono możliwość jednoczesnego odzyskiwania z rud uranowych obecnych w nich metali domieszkowych, takich jak np.: wanad, molibden, czy metale ziem rzadkich.
Do kontrolowania całego procesu uzyskiwania uranu zastosowano nowoczesne metody analiz, oparte na analitycznych technikach jądrowych i pokrewnych: neutronowej analizie aktywacyjnej (NAA) i spektrometrii mas ze wzbudzeniem
w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ICP-MS). Komplementarne użycie obu technik gwarantowało wiarygodność uzyskiwanych wyników. Obie techniki pozwoliły na jednoczesne oznaczenie kilkudziesięciu pierwiastków w szerokich granicach stężeń (od ułamków procenta do głębokich śladów). Ponadto, stosowano metody chromatograficzne (HPLC – sprzężona z ICP-MS, chromatografia jonów (IC)).
Przeprowadzone prace badawcze miały charakter kompleksowy: od oceny krajowych zasobów uranu z uwzględnieniem materiałów odpadowych i produktów pośrednich z przemysłu, poprzez szczegółową charakterystykę mineralogiczną i analizy chemiczne surowców, do opracowania metod uzyskiwania uranu w formie tlenku U3O8, użytecznej dla zastosowań energetycznych.
rys2.jpg
 
rys3.jpg rys4.png rys5.jpg
 rys6.png rys7.jpg 
 
Instalacja do przeróbki ciekłych odpadów promieniotwórczych w instytutach badawczych i jednostkach stosujących substancje radioaktywne
 
Projekt Rozwojowy NCBiR N R05 0058 06/2009
Wartość projektu: 548 900,00 PLN
Okres realizacji: 01.08. 2009-31.07.2012
Kierownik projektu: doc. dr hab. Grażyna Zakrzewska-Trznadel
Celem projektu jest opracowanie metodyki projektowania instalacji do unieszkodliwiania ciekłych odpadów promieniotwórczych (o niskiej i średniej radioaktywności) pochodzących z ośrodków badawczych i instytucji stosujących w swojej działalności substancje promieniotwórcze. Konieczność opracowania uniwersalnej metodyki projektowania takich instalacji podyktowana jest różnorodnością źródeł pochodzenia odpadów radioaktywnych i ich zróżnicowaną charakterystyką. Przesłankę do podjęcia działań nakreślonych w projekcie stanowi renesans energetyki jądrowej na świecie i możliwość podjęcia w niedalekiej przyszłości decyzji o rozpoczęciu budowy pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce wiążąca się z koniecznością rozwiązania problemu postępowania z odpadami radioaktywnymi. Istotnym argumentem dla badań są również najnowsze osiągnięcia w obszarze współczesnej inżynierii procesowej i nanotechnologii, które rzutują na rozwój nowoczesnych technik separacyjnych. Do tych osiągnięć należą nowe procesy membranowe i adsorpcyjne z wykorzystaniem nowoczesnych materiałów i oprogramowania umożliwiającego projektowanie i optymalizację procesów.
W obecnym projekcie, w oparciu o przeprowadzone badania przemysłowe i prace rozwojowe, zaproponowano hybrydowy układ do przeróbki ciekłych odpadów promieniotwórczych powstających w małym ośrodku wytwarzającym odpady, bazujący na zastosowaniu procesów membranowych. W celu wyboru odpowiedniego układu oczyszczającego należało wziąć pod uwagę szereg czynników, min. charakterystykę ścieku promieniotwórczego, a w szczególności jego radioaktywność właściwą, rodzaj izotopów promieniotwórczych obecnych w ściekach, ich zasolenie czy zawartość substancji zawieszonych i organicznych. Doświadczenia zdobyte w trakcie prowadzenia badań przemysłowych i prac rozwojowych mających na celu zbadanie poszczególnych etapów przeróbki, pozwoliły na sformułowanie wniosków, które są rekomendacjami do zaprojektowania układu hybrydowego:
• Aby uniknąć uszkodzenia membran lub szybkiego spadku strumienia wywołanego ich blokowaniem (membrany stosowane na etapie oczyszczania zasadniczego - membrany do odwróconej osmozy lub ultrafiltracji), odpady ciekłe powinny być poddane obróbce wstępnej. Pierwszy etap może stanowić mikrofiltracja prowadzona np. z udziałem filtrów wgłębnych o różnej charakterystyce, powodująca zatrzymanie substancji koloidalnych i zawiesin. W trakcie obróbki wstępnej może zachodzić częściowe zatrzymanie niektórych substancji promieniotwórczych, jeśli zostaną one związane z sorbentem, bądź osadzą się na obecnych w ściekach substancjach zawieszonych.
• W kolejnym etapie, w zależności od składu radiochemicznego, ścieki mogą być poddawane procesowi odwróconej osmozy (RO) lub ultrafiltracji (UF), bądź też ultrafitracji wspomaganej polegającej na wprowadzeniu do aparatu ultrafiltracyjnego czynnika kompleksującego lub adsorbentu.
• O ile jest konieczne, oczyszczanie końcowe strumienia wyjściowego (permeatu) z zasadniczego stopnia układu unieszkodliwiania odpadów odbywać się może przy zastosowaniu modułu do destylacji membranowej (gdy zasolenie ścieków jest jeszcze stosunkowo duże) lub kolejnego stopnia odwróconej osmozy.
• Procesy destylacji membranowej lub odwróconej osmozy wysokociśnieniowej mogą zostać także wykorzystane do zatężania końcowego retentatu (po zasadniczym stopniu unieszkodliwiania ścieków) w takim stopniu, aby uzyskane stopnie redukcji objętości były odpowiednie do zestalenia koncentratu metodą cementowania.
Przy wyborze hybrydowego układu do oczyszczania ścieków bardzo pomocne są komputerowe pakiety symulacyjne, takie jak MATLAB i CHEMCAD, pozwalające na modelowanie pracy zarówno pojedynczych aparatów jak i symulacji bardziej złożonych procesów technologicznych. Przy użyciu tych pakietów projektowano układy wstępnego oczyszczania ścieków radioaktywnych a także układy do filtracji membranowej.
Z uwzględnieniem składu dostarczonych odpadów schematy układów do oczyszczania ścieków radioaktywnych zostały przedstawione poniżej:
rys8.png
 rys9.png

Koncepcja instalacji do oczyszczania ścieków nisko- i średnioaktywnych nie zawierających substancji organicznych w składzie, a) duża zawartość 60Co b) duża zawartość 134Cs i 137Cs

Wybrane układy przetwarzania ciekłych odpadów promieniotwórczych wg powyższych schematów były podstawą do przygotowania założeń projektowych dla instalacji przerabiającej ciekłe odpady promieniotwórcze pochodzące z ośrodka badawczego wytwarzającego takie odpady.
Wyniki uzyskane w projekcie mogą mieć szersze znaczenie w kontekście rozwoju energetyki jądrowej w kraju. Jednym z ważnych zagadnień związanych z energetyką opartą na reaktorach jądrowych i jej społeczną akceptacją, jest odpowiednie postępowanie z odpadami promieniotwórczymi, ich bezpieczne przetworzenie i składowanie. Prowadzenie prac badawczo-rozwojowych w zakresie procesów pozwalających na redukcję objętości tych odpadów i oczyszczenie strumieni odprowadzanych do środowiska jest konieczne do oceny skuteczności proponowanych metod i wyboru konfiguracji układu, adekwatnej do składu ścieków, stężeń poszczególnych radioizotopów i wymaganych stopni dekontaminacji. Demonstracja skuteczności wybranych sposobów przeróbki ułatwi decyzję na temat sposobu, zakresu i wykonalności zadań związanych z przetworzeniem ciekłych odpadów nisko i średnioaktywnych pochodzących w przyszłości z energetyki jądrowej w Polsce.
Układy hybrydowe oparte na procesach membranowych mogą być zastosowane nie tylko w ośrodkach badawczych i w przemyśle jądrowym, ale również w innych gałęziach przemysłu wytwarzających szkodliwe odpady zawierających np. metale ciężkie. Do usuwania takich zanieczyszczeń mogą być stosowane procesy membranowe, jak również sorpcyjne i ich hybrydowe połączenia.