name: Низкотемпературный каталитический конвертор водорода на основе гидрофобных катализаторов
keyword_list: детритизация, радиационная безопасность, низкотемпературное окисление водорода, каталитический конвертор, гидрофобные катализаторы, верхний узел обращения потоков
abstract: В процессе эксплуатации атомный реактор любого типа является источником радиоактивного загрязнения, в том числе радиоактивным изотопом водорода - тритием. Решение проблемы детритизации технологических потоков предприятий атомной отрасли осуществляется наиболее эффективными методами разделения изотопов водорода. Благодаря прогрессу в разработке гидрофобных катализаторов в конце XX в., химический обмен изотопов разделения в системе вода - водород считается наиболее эффективным методом разделения, характеризующимся высокими коэффициентами разделения. В мировой практике этот процесс нашел практическое применение в системе вода - водород, совмещенной с электролизом (CECE-процесс). CECE-процесс используется для очистки от изотопов трития тяжелой и легкой воды, а также для переработки жидких радиоактивных отходов. Для того чтобы реализовать все преимущества процесса CECE, требуется устройство для безопасного окисления водорода, которое обеспечит полный перевод потока водорода в поток жидкой воды. Оптимальным решением является низкотемпературный каталитический конвертор на основе гидрофобного катализатора окисления водорода. Отсутствие в России необходимого гидрофобного термостойкого катализатора и, как следствие, безопасного и надежного устройства, в значительной степени ограничивает и усложняет использование процесса CECE. Из всего вышеизложенного следует, что создание надежного и высокоэффективного реактора окисления водорода на основе отечественного гидрофобного катализатора существенно улучшит и упростит установки детритизации и обеспечит внедрение передовых технологий в области разделение изотопов водорода. Цель проекта - разработка отечественного гидрофобного термостойкого катализатора окисления водорода в стехиометрической (сверхстехиометрической) смеси с кислородом для низкотемпературного каталитического конвертора, являющегося центральным элементом ВУОП установок химического изотопного обмена водорода в системе вода - водород. Разработана оригинальная методика модификации неорганического носителя катализатора окисления водорода для придания его поверхности гидрофобных свойств, характеризующихся углом смачивания поверхности 110 - 150º. Уточнены условия проведения процесса синтеза гидрофобного платинового катализатора окисления водорода с концентрацией активного металла 0,2 - 0,5 масс.% на основе неорганического носителя γ-Al₂O₃ с повышенной термостойкостью не менее 623 К. Установлены корреляции между условиями синтеза, типом и концентрацией модификатора и основными физико-химическими и каталитическими свойствами синтезированного катализатора окисления водорода на неорганической основе, включая определение оптимальных параметров синтеза. Разработана оригинальная методика проведения ускоренного «старт-стоп» стресс-тестирования катализатора окисления водорода в стехиометрической смеси с кислородом для определения стабильности его характеристик в процессе эксплуатации в лабораторных условиях и относительно небольших временах. Практическая значимость результатов исследования в том, что: разработан гидрофобный катализатор на неорганической основе типа Pt/Al₂O₃ (модифицированный) с повышенной термостойкостью не менее 623 К для процесса низкотемпературного окисления водорода в конверторе (рабочая температура процесса окисления не более 353 К) с прямым контактом теплоносителя и зерен катализатора; определены основные рабочие параметры работы низкотемпературного каталитического конвертора на основе гидрофобных катализаторов окисления водорода (полимерного катализатора марки РХТУ-3СМ и разрабатываемого катализатора на неорганической основе типа Pt/Al₂O₃ (модифицированный)) в широком диапазоне концентрации водорода в потоке кислорода (воздуха), которые в дальнейшем могут использоваться для расчета и проектирования конверторов окисления водорода; предложен способ ускоренного «старт-стоп» стресс-тестирования катализатора окисления водорода в стехиометрической смеси с кислородом для определения стабильности его характеристик в процессе эксплуатации в лабораторных условиях и относительно небольших временах; проведены монтаж установки и испытание верхнего узла обращения потоков (блока сжигания водорода в стехиометрической смеси с кислородом на основе гидрофобного катализатора) для установок разделения изотопов водорода в системе вода - водород.
chairman_dissertation_council.surname: Ваграмян Т.А.
chairman_dissertation_council.position: Заведующий кафедрой ИМиЗК
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
organization_supervisor.surname: Мажуга А. Г.
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.degree: Доктор химических наук
rubrics.code: 61.31.61
rubrics.name: Химико-технологические вопросы ядерной техники
rubrics.code: 58.91.29
rubrics.name: Радиоактивные отходы
rubrics.code: 58.35.13
rubrics.name: Конструктивные элементы и оборудование защиты от излучений
rubrics.code: 87.53.13
rubrics.name: Удаление, сбор, обезвреживание, переработка и утилизация газообразных, жидких и твердых отходов. Оборудование и методы
rubrics.code: 61.31.55
rubrics.name: Неорганические катализаторы
oecds.code: 02.04.II
oecds.name: ENGINEERING, CHEMICAL
oecds.code: 02.05.QF
oecds.name: MATERIALS SCIENCE, CHARACTERIZATION & TESTING
oecds.code: 02.04.00
oecds.name: Chemical engineering
speciality_codes.name: Технология неорганических веществ
speciality_codes.code: 05.17.01
supervisors.fio: Пак Ю.С.
supervisors.scientific_degree: Кандидат технических наук
supervisors.speciality_code: Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Собянин В.А.
opponents.scientific_degree: Доктор химических наук
opponents.speciality_code: Кинетика и катализ
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Юхимчук А.А.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Приборы и методы экспериментальной физики
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: РХТУ им. Д.И. Менделеева
protection_organization.name: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева"
protection_organization.ogrn: 1027739123224
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: РХТУ им. Д.И. Менделеева
author_organization.name: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева"
author_organization.ogrn: 1027739123224
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения