/ Ion Exchange Processes in Nuclear Waste Management II / Ion Exchange Processes in Nuclear Waste Management II

(1)

2021 - 2022 / 9105046322007 - Ion Exchange Processes in Nuclear Waste Management II / Ion Exchange Processes in Nuclear Waste Management II

GENEL TANIM / GENERAL DESCRIPTION

Ders Adı / Course Name Ion Exchange Processes in Nuclear Waste Management II / Ion Exchange Processes in Nuclear Waste Management II Ders Kodu / Course Code 9105046322007

Ders Türü / Course Type

Ders Seviyesi / Course Level Third Cycle / Third Cycle

Ders Akts Kredi / ECTS 8.00

Haftalık Ders Saati (Kuramsal) / Course Hours For Week (Theoretical)

2.00

Haftalık Uygulama Saati / Course

Hours For Week (Objected) 2.00 Haftalık Laboratuar Saati / Course

Hours For Week (Laboratory) 0.00 Dersin Verildiği Yıl / Year 1

Öğretim Sistemi / Teaching System Face to Face / Face to Face Eğitim Dili / Education Language Turkish / Turkish

Ön Koşulu Olan Ders(ler) /

Precondition Courses Yok None

Amacı / Purpose Bu dersin amacı öğrencilerin; radyoaktif sıvı işlemleri için kullanılmış ve kullanım ömrünü tamamlamış olan reçineleri de radyoaktif birer atık olarak tanımasını, kullanılmış reçinelere ara depolama ve/veya nihai depolama öncesi özel elden geçirme, işleme prosesleri uygulanması gerektiğini kavramasını ve bu prosesler konusunda bilgi ve deneyim kazanmasını sağlamaktır.

The aim of the course is to provide to the students; to recognize that a spent resin is also a radioactive waste, to comprehend the necessity of applying special handling and treatment processes to the spent resin, before the storage and/or final disposal and to gain knowledge and experience about mentioned processes.

İçeriği / Content Kullanım ömrü tamamlanmış iyon değişim materyallerinin yönetimi (Ara depolama, son depolama ve/veya elden çıkarma, ön işlemler, destrüktif yöntemler); kullanım ömrünü tamamlamış iyon değiştiricilerin doğrudan immobilizasyonu, ve kapsülleştirilmesi (çimento, bitüm, polimer immobilizasyonu); immobilize edilmiş atıkların özellikleri( mekanik

dayanıklılık, termal kararlılık, liçing davranışları); İyon değiştiricilerin kullanımı ve yönetiminde gelişmeler ve gelecek trendleri.

Management of spent ion exchange materials( storage, final treatment and/or disposal, pretreatment, destructive methods); direct immobilization and encapsulation of spent ion exchangers( cement, bitumen, polymer immobilization); properties of immobilized waste forms (mechanical properties, resistance to biodegradation, thermal stability, leaching behaviour); future trends and developments in the use and management of ion exchangers.

Önerilen Diğer Hususlar / Recommended Other Considerations

Yok None

Staj Durumu / Internship Status Yok None

(2)

Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar / Books / Materials / Recommended Reading

DERS KİTABI:

1. IAEA, Application of Ion Exchange Processes for the Treatment of Radioactive Waste and Management of Spent Ion Exchangers, Technical Reports Series no:408, IAEA, Vienna, 2002.

2. Nükleer Atık Yönetiminde İyon Değişim Prosesleri I-II Ders Notları, Prof. Dr. Yüksel ALTAŞ, Prof. Dr. Hüseyin TEL, Ege Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü, Nükleer Teknoloji Anabilim Dalı, 2007.

YARDIMCI KİTAPLAR:

[1] R. Koivula, Inorganic ion exchangers for decontamination of radioactive wastes generated by the nuclear power plants, University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Chemistry, Laboratory of Radiochemistry, Report Series in Radiochemistry 23/2004, Finland, 2004.

[2] IAEA, Handling and Processing of Radioactive Waste from Nuclear Applications, Technical Reports Series no:402, IAEA, Vienna, 2001.

[3] IAEA, Inorganic Ion Exchangers and Adsorbents for Chemical Processing in the Nuclear Fuel Cycle, IAEA-TECDOC-337, IAEA, Vienna, 1985.

Course Book(s):

1. IAEA, Application of Ion Exchange Processes for the Treatment of Radioactive Waste and Management of Spent Ion Exchangers, Technical Reports Series no:408, IAEA, Vienna, 2002.

2. Ion-Exchange Processes in Nuclear Waste Management I-II Course Notes (In Turkish), Prof. Dr. Yüksel ALTAŞ, Prof. Dr. Hüseyin TEL, Ege University, Institute of Nuclear Sciences, Nuclear Technology Division, 2007.

Helper Book(s):

[1] R. Koivula, Inorganic ion exchangers for decontamination of radioactive wastes generated by the nuclear power plants, University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Chemistry, Laboratory of Radiochemistry, Report Series in Radiochemistry 23/2004, Finland, 2004.

[2] IAEA, Handling and Processing of Radioactive Waste from Nuclear Applications, Technical Reports Series no:402, IAEA, Vienna, 2001.

[3] IAEA, Inorganıc Ion Exchangers and Adsorbents for Chemıcal Processıng in the Nuclear Fuel Cycle, IAEA-TECDOC-337, IAEA, Vienna, 1985.

Öğretim Üyesi (Üyeleri) / Faculty

Member (Members) Prof. Dr. Yüksel ALTAŞ, Prof. Dr. Hüseyin TEL

ÖĞRENME ÇIKTILARI / LEARNING OUTCOMES

1 İyon değiştiricilerin kullanımı ve yönetimi konusunda gelişmeleri ve gelecek trendlerini izleyerek, yeni

bir bilimsel çalışma ortaya koyabilme. Being able to present a new scientific study, following the developments and trends in the use and management of ion exchangers.

2 Nükleer atık yönetiminde temel olan alıkonma ve hacim küçültme faktörlerini kavrayabilme Being able to comprehend that the retention and volume reduction factors are essential at the nuclear waste management.

3 Kullanılmış iyon değişim ortamlarının fiziksel ve kimyasal karakteristiklerine göre, uygun ön işleme ve

işleme yöntemlerini seçebilme Being able to choose convenient pretreatment and treatment methods, according to the physical and

chemical characteristics of spent ion exchange media.

4 Nükleer güç tesislerine sahip çeşitli ülkelerde uygulanmakta olan yöntemleri karşılaştırabilme Being able to compare the methods applied in nuclear power plants of different countries.

5 İmmobilize edilmiş atık formlarının sahip olması gereken özellikleri kavrayabilme Being able to comprehend the required properties that immobilized waste forms should possesses.

6 Radyoaktif sıvı işlemleri için kullanılmış reçinelerin de radyoaktif bir atık olduğunu, özel elden geçirme

ve işleme prosesleri gerektirdiğini kavrayabilme Being able to comprehend, ion exchangers used in radioactive liquid treatments are also radioactive wastes, and require special handling and treatment processes.

7 Deneysel atık küçültme tesisleri ve tesislerdeki cihazları tanıyabilme Being able to recognize the equipments used in waste experimental reduction facilities.

HAFTALIK DERS İÇERİĞİ / DETAILED COURSE OUTLINE

(3)

Hafta / Week

1

Teorik Dersler / Theoretical Öğretim Yöntem ve

Teknikleri/Teaching Methods Techniques

Ön Hazırlık / Preliminary

Uygulama Lab

Dersin Tanıtımı; Dersin içeriği, gerekçesi, önemi - Ders Kitabı ve

Önerilen Kaynaklar Tanışma

Introduction of the course; course content, reason, importance –

Textbook and Suggested Literature Introduction

2

Kullanılmış iyon değişim ortamının elden geçirilmesi, diğer atık işleme sistemleri ile entegrasyonu. Kullanılmış iyon değişim ortamının yönetimi. Depolama; bozunma için depolama, son işleme ve/veya bertaraf etmeye kadar depolama

Kaynak Taraması

(Makale sunumu için araştırma konularının belirlenmesi) Handling spent ion exchange media, integration with other waste

treatment system. Management of spent ion exchange materials.

Storage; storage for decay, storage pending final treatment and/or disposal.

Literature Review (identifying research topics for paper presentation )

3

Ön işlemler; su giderme, kurutma ve ısıtma, kırma ve öğütme, köpük hazırlama, aktivitenin sıyrılması yolu ile dekontaminasyon (PILO işlemi, C-14 uzaklaştırma için sıyırma, asit ile sıyırma ve termal sıyırma)

Lab. Çalışması

Pretreatment; dewatering, drying and heating, crushing and grinding,

foam preparation, decontamination by activity stripping. Laboratory Study

4

Kullanılmış reçine işlemleri için tahrip edici yöntemler. Isıl işlemler;

piroliz, yakıp kül etme, çok bileşenli partikül yakma, katalitik

ekstraksiyon, sıcak presleme, camlaştırma, plazma tekniği Lab. Çalışması Destructive methods for spent resin treatments. Thermal processes;

pyrolysis, incineration, multicomponent particle combustion, catalytic

extraction, hot pressing, vitrification, plasma techniques. Laboratory Study

5

Diğer işleme yöntemleri; asit ile sindirme, yaş oksidasyon, ergimiş tuz oksidasyonu, elektrokimyasal oksidasyon, Barix Prosesi,

termokimyasal işlemler Lab. Çalışması

Other treatment methods; acid digestion, wet oxidation,molten salt oxidation, electrochemical oxidation, Barix process, thermochemical

treatment. Laboratory Study

(4)

6

Tahrip edici yöntemlerden kaynaklanan ikincil atıklar için düşünceler;

yakıp kül etme külleri, ıslak kalıntılar Lab. Çalışması Conciderations for secondary waste resulting from destruction

processes; incinerator ash, wet residues. Laboratory Study

7

Kullanılmış iyon değiştiricilerin doğrudan immobilizasyonu ve kapsülleştirilmesi.

Çimento immobilizasyonu; immobilizasyonda kullanılan çimento tipleri, çimentolama prosesleri

Makale Sunumu

Direct immobilization and encapsulation of spent ion exchangers;

cement immobilization, cement types, cementation processes. Paper presentation

8

Ara sınav

Mid-term Exam

9

Bitüm immobilizasyonu; bitüm tipleri, bitümleme prosesleri, Polimer

immobilizasyonu, polimer immobilizasyon prosesleri Makale Sunumu Bitumen immobilization, bitumen types, bitumenization processes,

polymer immobilization, polymer immobilization processes Paper presentation

10

İmmobilize edilmiş atık formlarının özellikleri;

mekanik özellikleri, biyolojik bozunmaya karşı dayanım, termal

kararlılık, liçing davranışları, radyasyon kararlılığı ve gaz salınımı Lab. Çalışması Properties of immobilized waste forms; mechanical properties,

resistance to biodegradation, thermal stability, leaching behaviour,

radiation stability and gas generation. Laboratory Study

11

İmmobilize edilmiş iyon değişimi atıklarının geçici ve/veya nihai depolanması konusunda değerlendirmeler; atık kabul kriterleri (atık

paketleme, atıkların taşınması, ara depolama, nihai depolama için); Lab. Çalışması

(5)

12

Ara depolama ve/veya nihai depolama için, uygun hale getirme

“conditioning” yöntemlerinin seçiminde etkili faktörler; ulusal plan ve stratejiler, ekonomi, atık hacmi, uzun dönem kararlılık(kimyasal ve radyokimyasal)

Lab. Çalışması Influence of storage and/or disposal requirements on the choice of

conditioning process

; life cycle plan, economics, waste volume, long term stability (chemical and radiological).

Laboratory Study

13

İyon Değiştiricilerin kullanımı ve yönetimi konusunda gelişmeler ve gelecek trendleri; iyon değişim proseslerinin seçiminde gelişmeler (materyal, proses düzenleme, tesis tasarım felsefesi), kullanılmış iyon değişim ortamı işleme teknolojisindeki gelişmeler

Lab. Çalışması

Future trends and developments in the use and management of ion exchangers; developments in the selection of IX processes

( materials, process arrangements, plant design philosophy). Laboratory Study

14

Dönem ödevi sunumları Dönem ödevi sunumları

The presentation of the semester project The presentation of the semester project

15

Dönem ödevi sunumları Dönem ödevi sunumları

The presentation of the semester project The presentation of the semester project

16

Final

Final Exam

(6)

DEĞERLENDİRME / EVALUATION

Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri / Term (or Year) Learning Activities Sayı /

Number

Katkı Yüzdesi / Percentage of Contribution (%)

40 1

Ara Sınav / Midterm Examination

30 1

Rapor Sunma / Report Presentation

30 1

Proje Sunma / Project Presentation

Toplam / Total: 3 100

Başarı Notuna Katkı Yüzdesi / Contribution to Success Grade(%): 40

Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri / End Of Term (or Year) Learning Activities Sayı /

Number

Katkı Yüzdesi / Percentage of Contribution (%)

100 1

Final Sınavı / Final Examination

Toplam / Total: 1 100

Başarı Notuna Katkı Yüzdesi / Contribution to Success Grade(%): 60

Etkinliklerinin Başarı Notuna Katkı Yüzdesi(%) Toplamı / Total Percentage of Contribution (%) to Success Grade: 100

Değerlendirme Tipi / Evaluation Type:

(7)

İŞ YÜKÜ / WORKLOADS

Ara Sınav / Midterm Examination 1 2.00 2.00

Final Sınavı / Final Examination 1 2.00 2.00

Derse Katılım / Attending Lectures 14 2.00 28.00

Uygulama/Pratik / Practice 14 2.00 28.00

Rapor Hazırlama / Report Preparation 14 2.00 28.00

Proje Hazırlama / Project Preparation 1 30.00 30.00

Proje Sunma / Project Presentation 1 1.00 1.00

Makale Kritik Etme / Criticising Paper 1 16.00 16.00

Bireysel Çalışma / Self Study 14 3.00 42.00

Ara Sınav İçin Bireysel Çalışma / Individual Study for Mid term Examination 1 20.00 20.00

Final Sınavı içiin Bireysel Çalışma / Individual Study for Final Examination 1 30.00 30.00

Sayı / Number

Süresi (Saat) / Duration

(Hours)

Toplam İş Yükü (Saat) / Total

Work Load (Hour) Etkinlikler / Workloads

Toplam / Total: 63 110.00 227.00

Dersin AKTS Kredisi = Toplam İş Yükü (Saat) / 30.00 (Saat/AKTS) = 227.00/30.00 = 7.57 ~ / Course ECTS Credit = Total Workload (Hour) / 30.00 (Hour / ECTS) = 227.00 / 30.00 = 7.57 ~

(8)

PROGRAM VE ÖĞRENME ÇIKTISI / PROGRAM LEARNING OUTCOMES

Öğrenme Çıktıları / Learning Outcomes Program Çıktıları / Program Outcomes

1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5 1.1.6 1.1.7 1.1.8 1.1.9 1.1.1 1.1.1 1.İyon değiştiricilerin kullanımı ve yönetimi konusunda gelişmeleri

ve gelecek trendlerini izleyerek, yeni bir bilimsel çalışma ortaya koyabilme. / Being able to present a new scientific study, following the developments and trends in the use and management of ion exchangers.

5 5 4 4 5

2.Nükleer atık yönetiminde temel olan alıkonma ve hacim küçültme faktörlerini kavrayabilme / Being able to comprehend that the retention and volume reduction factors are essential at the nuclear waste management.

5 4

3.Kullanılmış iyon değişim ortamlarının fiziksel ve kimyasal karakteristiklerine göre, uygun ön işleme ve işleme yöntemlerini seçebilme / Being able to choose convenient pretreatment and treatment methods, according to the physical and chemical characteristics of spent ion exchange media.

5 5 5 5 5

4.Nükleer güç tesislerine sahip çeşitli ülkelerde uygulanmakta olan yöntemleri karşılaştırabilme / Being able to compare the methods

applied in nuclear power plants of different countries. 5 5

5.İmmobilize edilmiş atık formlarının sahip olması gereken özellikleri kavrayabilme / Being able to comprehend the required

properties that immobilized waste forms should possesses. 5 5 5

6.Radyoaktif sıvı işlemleri için kullanılmış reçinelerin de radyoaktif bir atık olduğunu, özel elden geçirme ve işleme prosesleri gerektirdiğini kavrayabilme / Being able to comprehend, ion exchangers used in radioactive liquid treatments are also radioactive wastes, and require special handling and treatment processes.

5 5 5

7.Deneysel atık küçültme tesisleri ve tesislerdeki cihazları

tanıyabilme / Being able to recognize the equipments used in waste

experimental reduction facilities. 5 5 5

Katkı Düzeyi / Contribution Level : 1-Çok Düşük / Very low, 2-Düşük / Low, 3-Orta / Moderate, 4-Yüksek / High, 5-Çok Yüksek / Very high