CN102245514A - 通过在流化床中的处理对包含一种或多种放射性化学元素的液体流出物去污染的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对包含待消除的一种或多种放射性化学元素的液体流出物进行去污染的方法，该方法包括以下步骤：在反应器的第一区中的搅拌流化床中，使所述液体流出物与固体颗粒接触，通过共沉淀和/或吸附和/或离子交换，所述固体颗粒能够捕获和保留所述一种或多种放射性化学元素，结果获得包含所述一种或多种放射性化学元素的固体颗粒的悬浮液；在相同反应器的第二区中沉降所述悬浮液，其中该第二区与上述第一区分开，结果获得了固相，其包括包含待消除的所述一种或多种放射性化学元素的固体颗粒，以及液相，其包含减少或零含量的待消除的所述一种或多种放射性化学元素；以及分离所述固相和所述液相。

Description

通过在流化床中的处理对包含一种或多种放射性化学元素的液体流出物去污染的方法
技术领域
本发明涉及一种通过在流化床中的处理，例如通过共沉淀，来对液体流出物(废液，liquid effluent)去污染的方法，所述流体流出物包含待消除的一种或多种放射性元素(如锶、钌、铯、α发射体(α放射体)，如镅、钚和铀)。
在二十世纪六十年代开发了通过共沉淀来对液体流出物，特别是放射性液体流出物进行去污染处理。它包括将预制的固体颗粒和/或所述颗粒的前体试剂引入到待去污的液态元素中，其中所述试剂原位反应待去污的液态元素以形成所述颗粒。针对它们选择性地捕获和保留(保持)待消除的所述一种或多种化学元素的能力来选择这些颗粒。在能够捕获和保留金属元素的固体颗粒中，可以提及：
-硫酸钡颗粒，能够捕获和保留(保持)锶；
-氢氧化铁和氢氧化铜颗粒，能够捕获和保留(保持)钌和α发射体，如镅、钚以及铀；
-亚铁氰化镍和亚铁氰化钴颗粒，能够捕获和选择性地保留(保持)铯。
可以以两种方式来实施去污染处理：
-非连续方式，其中，仅处理预定体积的引入到反应器中的待去污的液体流出物，其中引入能够捕获和保留(保持)待消除的所述一种或多种化学元素的固体颗粒，和/或引入所述颗粒的前体试剂；
-连续方式，其中，以连续方式并以恒定或可变流率，将待去污的流出物、能够捕获和保留(保持)待消除的所述化学元素的固体颗粒、和/或所述颗粒的前体试剂引入到反应器中，其中可以以串联反应器来实现颗粒和/或试剂的添加。
借助于非连续或连续方式，在处理结束时，在反应器中，获得固体颗粒的悬浮液，其已捕获最初存在于液体流出物中的待消除的化学元素。其后，处理的最终结果包括通常在沉淀池中进行液/固分离的步骤。可以通过向悬浮液中添加凝结剂和/或絮凝剂来促进该步骤。在这种分离步骤结束时获得的固相(在该阶段称为“污泥(淤泥)”)被认为是最终废物，并且在存储以前，通常在沥青或在水泥基质中进行调节。去污的液体，就其本身而言，如果它的放射性及化学组成允许，则被排入到环境中。如果做不到这一点，可以使液体经历另一个去污染过程。
为了实施这样的去污染方法，传统上需要两种装置：
-反应器(其可以包括一个或多个槽(罐))，其中完成以下步骤：使能够沉淀的固体颗粒与来自液体流出物的待消除的化学元素接触；以及
-沉降槽(沉降罐)和/或过滤模块，其允许固液分离，即在包括已捕获待消除的化学元素的颗粒的相与包括消除的流出物、或至少其已使它的待消除的化学元素的含量降低的液相之间，其中沉降需要使用有机化合物，如絮凝剂，以便促进颗粒在悬浮液中的固结。
因此，这种类型的处理需要巨大尺寸的设施，并且因此其还是不可改变的。此外，这种类型的设施的建设、运行以及维护所需要的投资是巨大的。
另外，特别是当以非连续方式进行处理时，为了能够进行处理的各种步骤(槽的填充、试剂的添加、混合、排出等)，为进行它们所需要的时间是巨大的(例如，约数个小时)，从而限制了设施的处理能力。
当以连续方式来完成处理时，为了具有有效的处理，必要的是，流出物能够停留在反应器中充分的时间。确实，在固体颗粒与包含在流出物中的化学元素之间接触时间越长，则元素从液相到固相的转移就越多(在反应器中停留时间必须是至少5分钟并且在沉降槽中至少30分钟，以便获得令人满意的分离)。因此，对于给定的流出物流率，必须调节反应器和沉降槽的容积以便满足这些停留时间，应当记住，所期望的去污染效率越大，则反应器的尺寸必须越大。
此外，对于现有技术的设施，有时需要二次处理，特别是对于复杂流出物(包含许多种待消除的化学元素)、或对于那些具有高放射性活性的流出物。在这样的流出物的情况下，其后果是显著增加所产生的淤泥的量。为了防止这种情况，有利的是，能够增加处理效率而没有增加所产生的污泥的量。
就去污染而言，确定处理效率的因素之一是存在的与待去污的流出物接触的固体颗粒的量。为了确保最低程度的处理效率，必须使用大量的试剂。因为悬浮液的放射性活性可能起因于无穷小量的放射性元素的存在(例如，若干纳克/升)，所以由处理产生的污泥可能具有弱放射性。因此，特别有利的是，能够在较小体积的污泥中浓缩放射性活性，以便减少储存量。
因此，实际需要对其中包含一种或多种放射性元素的液态元素进行去污染的方法，使得可以克服以下缺点：
-地面设施的负担问题，由于需要用于去污染的两种操作(处理+固液分离)；
-因为借助于将处理单元连接至去污染单元的管道来进行这种转移，当转移在固液分离单元中的经处理的流出物和形成的污泥时，污染的风险；
-对于给定体积的经处理的流出物，使用大量的固体，用于去污染，其有时较低，并且其导致较大体积的废弃物，其然后必须加以调节；
-需要能够使用有机化合物，如絮凝剂，以便完成固/液分离。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于对包含待消除的一种或多种放射性化学元素的液体流出物去污染的方法，包括以下步骤：
-在反应器的第一区中的搅拌流化床中，使所述液体流出物与固体颗粒接触，其中固体颗粒通过共沉淀和/或吸附和/或离子交换能够捕获和保留(保持)所述一种或多种放射性化学元素，结果，获得固体颗粒的悬浮液，其包含所述一种或多种放射性化学元素；
-在相同反应器的第二区中沉降所述悬浮液，其中，该第二区与上述第一区分开，结果，获得包括固体颗粒的固相，其中固体颗粒包含待消除的所述一种或多种放射性化学元素，以及液相，其包含减少或零含量的待消除的所述一种或多种放射性化学元素；以及
-分离所述固相和所述液相。
这种新实施的方法获得了以下的一般优点：
-由于使用了允许实施接触、沉降以及分离操作的单反应器，这是在投资、维护以及操作方面有效的方法；
-由于可以容易地运送实施反应器，这是简单的实施方法，允许在源头处理流出物；
-与不包括用来促进沉降的第二室(区室，隔室)的反应器相比，可以以更高的流出物流率进行工作，因此，对于相同总体积的反应器而言，在确定的持续时间内，可以处理更高体积的流出物。
另外，由于同时使用流化床系统、搅拌用于沉降的所述床和区，本发明的方法特别便于，在没有任何渗漏存在的情况下，长时间使所述固体颗粒与待去污的流出物接触，因此可以获得高度的去污染效率。更具体地说，在单反应器中完成接触和沉降的事实允许同时用于该接触和该沉降的相同停留时间，而不同于传统的实施方式，其中在两个不同的槽中完成上述两个步骤。因为在第一区(其中安装有流化床系统)中停留时间可以为约30分钟，所以在该期间内，与传统的实施方式相比，通过延长流出物与固体颗粒之间的接触时间，可以发生沉降，并改善去污染。
有利地，本发明的方法是连续法，换句话说，其意味着同时实施这种方法的步骤，即在给定时间t，一定体积的流出物是在接触步骤期间，而另一体积的液体流出物则在沉降步骤期间。另外，利用连续操作，向反应器的第一区连续供给用于处理的液体流出物和上述颗粒(或能够形成所述颗粒的试剂)。因此这种操作方式使得可以处理不同体积的流出物，而没有由反应器的体积(溶剂)施加的任何限制(如果非连续地实施该方法)。这是特别有利的，因为在处理站流出物的添加可以随时间变化。利用操作的连续方式以这种方式的运行会增加去污染操作管理的适应性(灵活性)。
此外，由于按照操作的连续方式连续供给固体颗粒和流出物，因此固体颗粒的尺寸会连续增加，这是因为特别是当在第一区中的搅拌较弱时后者能够以致密簇的形式固结，导致在装置中颗粒平均尺寸的增加。这使得可以省略、或者最起码减少作为絮凝剂的有机化合物的贡献。
这特别导致通过在第二区中的沉降、或通过在已停止方法的实施以后的过滤来容易地回收所述颗粒。
按照本发明，该方法包括以下步骤：在搅拌流化床中、在反应器的第一区中使所述液体流出物与固体颗粒接触，其中所述固体颗粒通过共沉淀和/或吸附和/或离子交换能够捕获和保留所述放射性化学元素，结果，获得包含所述一种或多种放射性化学元素的固体颗粒的悬浮液。
可以通过在所述第一区中的适当试剂之间的反应来原位形成所述颗粒，或者将预先形成的所述颗粒注入到所述第一区中。
在该方法中所使用的所述反应器通常是竖直反应器(垂直反应器，直立反应器)，其中，第一区对应于床，其是液体流出物连同颗粒(或为形成所述颗粒所需要的试剂)注入其中的第一柱(第一塔)，其中可以在床的若干点处进行流入，并且可以连续进行，并且第二区是位于所述第一柱(第一塔)上方的第二柱(第二塔)，并且通常具有大于第一柱(第一塔)的直径。可以调节注入，以便在预定体积的污泥中浓缩放射性活性。
即使本发明的方法的一个优点是避免使用絮凝剂，但在该接触步骤中，在所述第一区中，可以引入至少一种絮凝剂，即这样的试剂，其使得能够带走固体物质(在这种特殊情况下，上述固体颗粒)，以便使它们凝结。作为絮凝剂的实例，可以提及阳离子、阴离子或不带电的聚合物，但优选阴离子聚合物。例如，让我们列举BetzDearborn AP1110P，其是高分子量的丙烯酰胺的阴离子聚合物。
如上所述，在流化床中完成接触的步骤。
可以规定，术语流化床通常是指以下事实：将悬浮液固体颗粒置于流体的上升流(上流式流体，fluid upflow)中，其中所述固体颗粒构成流化床，并且其中这些颗粒有利地包含能够捕获和保留所述待消除的放射性元素的颗粒，而流体的上升流有利地包含待去污的液体流出物。
流化床系统的使用特别导致在所述颗粒与待处理的流出物液体之间接触面的增加，借此允许在所述颗粒与所述液体流出物之间完成令人满意的物质转移，因此获得令人满意程度的去污染效率。
当连续完成上述方法时，有利的是进行作用，使得上述固体颗粒在第一区中的停留时间长于给定比例的液体流出物的停留时间(例如，对于固体颗粒约1小时至若干天，相对于液体流出物的1小时)。这意味着，与并不使用流化床系统的系统相比，大量的流出物将能够通过给定量的固体颗粒，从而减小了所使用的固体颗粒的量/立方米的经处理的流出物。
如果通过本发明的方法所产生的污泥总量基本上来自上述固体颗粒与待消除的放射性化学元素之间的化学反应，则根据上述可以得出：存在污泥总体积的减小。因此可以增加污泥的放射性活性。
有利地，该第一区包括搅拌器叶片，其用来确保床的均质化，其中该搅拌器叶片可以采取树的形式，在其上桨叶可以位于不同高度。
如果连续地操作上述方法并因而采取向第一区连续供给待处理流出物和上述固体颗粒(或能够反应以形成所述颗粒的试剂)的形式，则可能发生反应器中固体颗粒量的增加，其可能不利于上述方法的令人满意的操作。因此，可能重要的是，包括随着时间的推移调节在所述第一区中的固体颗粒量。为了实现这一点，可以包括所述第一区的渗漏的步骤(不管是连续的或非连续的)，以便消除不利于本方法的令人满意的操作的多余的固体颗粒。
将选择能够捕获和保留待提取自液体流出物的所述一种或多种化学元素的固体颗粒，使得捕获和保留所考虑的所述一种或多种化学元素。放射性化学元素可以选自锶，钌，铯，α发射体，如镅、钚和铀，以及后者的混合物。在这种情况下，本发明的去污染的方法将是一种用于放射性液体流出物的去污染的方法，其中所述放射性液体流出物例如来自核设施。
作为实例，当所述化学元素是锶时，固体颗粒可以是硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、氢氧化铁、磷酸钙、磷酸铁、二氧化锰、二氧化钛、以及优选硫酸钡的颗粒。
当所述化学元素是钌或α发射体，如镅、钚或铀时，所述固体颗粒可以是氢氧化铁或氢氧化铜的颗粒。
当所述化学元素是铯时，固体颗粒可以是亚铁氰化镍或亚铁氰化钴、四苯基硼酸盐的颗粒和/或更通常地具有沸石结构的颗粒。能够捕获和保留铯的固体颗粒优选为亚铁氰化镍或亚铁氰化钴的颗粒。
当已完成接触步骤时，本发明的方法包括以下步骤：在相同反应器的第二区中沉降所述悬浮液，其中该第二区与上述第一区分开，结果，获得包括固体颗粒的固相，所述固体颗粒包含待消除的所述一种或多种放射性化学元素，以及包含更低含量或零含量的待消除的所述一种或多种放射性化学元素的液相，并且其中固体颗粒浓度可以非常高(约100kg/m3或更高)。因此，在该步骤结束时，获得固相，其包括在沉降槽下部中的所述颗粒，以及浮动液相，其包含低含量或零含量的待消除的所述一种或多种放射性化学元素，因而包含低含量或零含量的所述一种或多种固体颗粒。
从实用的观点来看，当反应器是竖直反应器时，用于沉降的第二区通常位于以柱(塔)的形式的第一区的上方，并且与第一下部区相比，该第二区通常具有大于下部柱(塔)的更大直径。
最后，本发明的方法包括分离所述固相和所述液相的步骤，其中所述液相通常通过溢流与固相分开(例如，借助于位于第二区的上部的一个或多个连接件)，而通过抽出来排空固相，通常以非连续方式。处理该固相，以便调节它(以沥青或水泥的形式)。由于在反应器的第二区中的高浓度的固体颗粒，所以可以将固相从反应器的第二区运送到调节步骤，而没有经历通过过滤的脱水步骤。确实，为了加以调节，固相必须具有最小密度，以便允许将它直接运送到调节步骤，而没有任何其它中间处理。
在实施上述步骤以前(接触、沉降以及分离的步骤)，本发明的方法可以有利地包括用预定量的固体颗粒和/或试剂填充所述第一区的步骤，其中所述固体颗粒能够捕获和保留所述待消除的化学元素，如上所述。
现在将根据以下实施例来描述本发明，上述实施例是作为说明给出的并且是非限制性的。
附图说明
图1以示意图的形式示出一种设施的实施例，所述设施旨在允许实施含水流出物去污染的传统方法。
图2以示意图的形式示出一种设施的实施例，所述设施旨在允许实施含水流出物去污染的另一种传统方法。
图3以示意图的形式示出一种设施的实施例，所述设施旨在允许实施本发明的方法。
相同的参考标号已用来标记相同或相似的要素。
具体实施方式
实施例1
该比较实施例说明了以连续方式对包含锶的液体流出物进行去污染的传统方法的实施。
为了描述该实施例，应当参照图1，该图以示意图的形式示出了设施(设备)1的实施例，所述设施被设计成用于在含水流出物的去污染的工业方法的范围内以连续方式来实施传统方法，所述含水流出物例如来自辐射核燃料(包括锶)的再处理。
设施1分别包括：
-第一反应器3，用来接收待去污的含水流出物和固体颗粒(或能够反应以形成适当的颗粒的试剂)，其能够捕获和保留包含在液体流出物中的锶，其中该第一反应器采取具有2.5升有效容积的玻璃反应器形式；其中第一反应器3安装有搅拌装置5以及金属挡板和溢流系统(未示出)，用来排空任何溢流(如果可行的话)；
-其中，第二反应器7实现用来接收在第一反应器中形成的悬浮液的沉降槽的功能，其中该悬浮液包括已螯合锶的固体颗粒，并且其中该第二反应器是具有13升有效容积的圆柱-圆锥型反应器，并且其中在它的中央供给悬浮液；
-连接至第一反应器3的第一管道9，其向第一反应器供给包含待消除的锶元素的含水流出物，并且其中借助于蠕动泵(未示出)来促进运送；
-连接至第一反应器3的第二管道11，其向第一反应器供给能够起反应以形成固体颗粒的试剂，所述固体颗粒能够捕获和保留锶，和/或供给先前形成的固体颗粒(其中这些颗粒在这种情况下是固体硫酸钡颗粒)，并且其中借助于蠕动泵(未示出)来促进运送；
-第三管道13，其将第一反应器3连接至第二反应器7，并且其以溢流流动的形式将包括固体颗粒的悬浮液从第一反应器运送到第二反应器，所述固体颗粒已捕获和保留锶；
-第四管道16，其允许抽出已去污的液相15；
-第五管道18，其允许抽出固相17。
在上述装置中，通过管道9引入到反应器3中的流出物包含有42.5g/L的硝酸钠、14.2g/L的硫酸钠以及23mg/L的硝酸锶。待消除的元素是锶。将在管道9中的流出物流率调节至14L/h。通过管道11引入的试剂是硝酸钡溶液(76g/L)并且在管道11中的流率为1L/h。
通过管道9引入的硫酸根离子将与通过管道11引入的钡离子反应以形成硫酸钡的固体颗粒，其将捕获和保留锶。
在40分钟的操作以后，产生的BaSO4颗粒的平均尺寸在1×10-6至2×10-6m之间。此外，通过管道13在反应器3的出口(输出)测得的残留锶浓度等于200±4×10-6g/L。通过用分级阈值为0.22×10-6m的过滤器过滤确定体积的提取自反应器3的悬浮液来测量反应器3中的固体颗粒的量。将收集在过滤器中的固体置于110℃的干燥炉中24小时，然后称重。在该程序结束时，存在于反应器3中的固体颗粒的量等于4.5kg/m3。
实施例2
在实施例1中描述的装置中，将流出物引入到反应器3中，所述流出物包含24×10-3g/L浓度的硝酸锶Sr(NO3)2、61×10-3g/L浓度的硝酸钕Nd(NO3)3.6H2O以及30×10-3g/L浓度的硝酸铯。该流出物还包含42.5g/L的硝酸钠NaNO3和5.35g/L的硫酸钠Na2SO4。待消除的元素是锶、铯以及钕。
通过管道9，以15L/h的恒定流率注入流出物。在该实施例中，管道11事实上对应于运送以下4种溶液或悬浮液的4个管道：
*包含92.5g/L的硝酸钡Ba(NO3)2的溶液，恒定流率为0.84L/h；
*包含178.6g/L的硫酸铁FeSO4·7H2O和35.7g/L的硫酸铜CuSO4·5H2O的溶液，恒定流率为0.57L/h；
*包含720g/L的氢氧化钠NaOH的溶液，恒定流率为0.06L/h；
*通过混合43g/L的亚铁氰化钾Fe(CN)6K4·3H2O和28.6g/L的硫酸镍NiSO4·6H2O而形成的悬浮液，以0.57L/h的恒定流率引入。
在操作1小时30分钟以后，在以0.22μm过滤以后在管道16中的锶、铯以及钕的残留浓度如下：
-锶：280×10-6g/L；
-铯：小于40×10-6g/L；
-钕：小于130×10-6g/L。
实施例3
该实施例说明了以非连续方式对包含锶的液体流出物进行去污染的传统方法的实施。
为了描述该实施例，应参照图2，该图以示意图的形式示出了设施1的实施例，其用来实施在工业方法的范围内以非连续方式对含水流出物进行去污染的传统方法，所述含水流出物例如来自辐射核燃料(包括锶)的再处理。
图2所示的设施分别包括：
-反应器3，用来接收待去污的含水流出物和固体颗粒(或能够反应以形成适当颗粒的试剂)，其能够捕获和保留包含在液体流出物中的锶，其中该第一反应器采用具有2.5升有效容积的玻璃反应器形式；其中反应器3安装有搅拌装置5和金属挡板(未示出)；
-连接至反应器3的管道11，其向反应器3供给能够反应以形成固体颗粒的试剂，所述固体颗粒能够捕获和保留锶，和/或供给先前形成的固体颗粒(其中这些颗粒在这种情况下是固体硫酸钡颗粒)，并且其中通过蠕动泵(未示出)来促进运送。
在上述装置中，反应器最初包含2.3L的由42.5g/L的硝酸钠、14.2g/L的硫酸钠以及23mg/L的硝酸锶构成的溶液。在该溶液中待消除的元素是锶。通过管道11引入的试剂是硝酸钡(76g/L)的溶液并且在管道11中的流率为1L/h。通过管道11的供给持续10分钟，然后停止。随后没有引入或抽出，并在反应器中持续搅拌。
在2小时的搅拌以后，所产生的BaSO4颗粒的平均尺寸在1×10-6至2×10-6m之间。此外，在以0.22μm过滤后获得的液相中测得的锶的残留浓度等于125±25×10-6g/L。反应器中BaSO4的密度等于4.5kg/m3。
实施例4
该实施例说明了本发明的用于对包含锶的液体流出物进行去污染的方法的实施。
在实施例4至6的情况下，设施20包括反应器，其分别包括：
-第一区22，用来接收待去污的含水流出物和固体颗粒(或能够反应以形成适当颗粒的试剂)，其能够捕获和保留待消除的放射性元素，其中第一区采取具有4升有效容积的玻璃柱(直径为10cm以及高度为50cm)的形式；其中该第一区安装有搅拌装置24，其包括4级桨叶，各自宽度为3cm和高度为1.5cm，并连接至马达(未示出)，借助于这种方式，使装置以约30转/分钟的速度进行旋转；
-第二区26，提供了沉降槽功能，用来接收在所述第一区中形成的悬浮液，其中该悬浮液包括已螯合待消除的放射性元素的固体颗粒，并且其中该第二区采取具有8.5升有效容积的普列克斯玻璃柱(直径为20cm以及高度为30cm)的形式；
-连接至第一区22的第一管道28，其向第一区供给包含待消除的放射性元素的含水流出物，并且其中借助于蠕动泵(未示出)来促进运送；
-连接至第一区22的第二管道30，其向第一区供给能够反应以形成颗粒的试剂，所述颗粒能够捕获和保留待消除的放射性元素，和/或供给先前形成的固体颗粒以及可选的絮凝剂，其中这些试剂和/或颗粒来自包括所述试剂和/或所述颗粒的槽(该槽未示出)，并且其中借助于蠕动泵(未示出)来促进运送；
-第三管道32，通过溢流，其允许抽出去污的液相34；
-第四管道36，其允许抽出固相38；
-第五管道40，其允许第一区放出(如果可行的话)。
待去污的液体流出物包含23mg/L浓度的硝酸锶Sr(NO3)2。该流出物还包含42.5g/L的硝酸钠NaNO3和14.2g/L的硫酸钠Na2SO4。待消除的元素是锶。
在该实施例中，通过管道28，以10.1L/h的恒定流率注入流出物。通过管道30，在距离设备的底部大约0.05m处，以0.37L/h的恒定流率注入包含76g/L的硝酸钡Ba(NO3)2的溶液。流出物和硝酸钡溶液的混合引起硫酸钡BaSO4的形成。该装置最初填充有浓度为约130kg/m3的硫酸钡的悬浮液。在48小时的操作以后，通过管道32获取样品并在0.22μm下过滤以通过ICP-MS来测量残留的锶浓度。测得的残留锶浓度小于测量装置的检出限，即小于20±4×10-6g/L。该残留浓度低于用传统实施方式以连续方式用相同的流出物和钡溶液的相同流率获得的浓度，其仅为200±4×10-6g/L(按照实施例1)。在以非连续方式使用相同量的BaSO4的传统实施方式中，锶浓度为125±25×10-6g/L(按照实施例3)。总之，在流化床中的处理效率与传统实施方式的效率之间存在最低因数6。
此外，在流化床处理中在该实施例的情况下，每单位体积的流出物产生的BaSO4量是在工业规模上在Marcoule CEA的流出物处理设施中进行所产生的量的一半。因此该实施例表明用于处理包含锶的流出物的方法的极好的效率，并且还表明用于减少通过该方法产生的废弃物的体积的潜力。
实施例5
为了表明通过实施例4中描述的装置产生的颗粒尺寸的增加，针对在管道30中硝酸钡溶液的不同流率进行了一系列实验，其中保留实施例1的流出物的流率和特性。因此，针对在管道30中的0.7L/h、0.42L/h、0.14L/h以及0.097L/h的流率进行了4个实验。在每种情况下，在至少48小时的操作以后，利用激光粒度计(Malvern Mastersizer 2000)测量了相应颗粒的尺寸。获得了在13×10-6m至23×10-6m之间的尺寸。作为比较，利用以连续和非连续方式操作的传统装置获得了2×10-6m的最大尺寸(按照实施例1和3)。这些结果的成果是，与在传统处理中产生的颗粒相比，促进了在流化床中产生的颗粒的过滤性(滤过率)。
另外，借助于分级阈值为0.22×10-6m的过滤器，通过过滤提取自室22的确定体积的悬浮液来测量在室22中的固体颗粒的量。将收集在过滤器中的固体放置在110℃的干燥炉中24小时，然后称重。在该程序结束时，对于每个实验，存在于室22中的固体颗粒的量在130至160kg/m3之间。这显著高于传统的实施方式，其中固体颗粒的量并不超过15kg/m3(按照实施例1和3)。
实施例6
在该实施例中，装置不同于在实施例4和5中所使用的装置，但仍然匹配图3的示意图。第一区22的直径为0.15m以及高度为0.18m，这表明有效容积为2.9L。搅拌器叶片由二级桨叶构成。位于叶片下端的桨叶具有0.06m的宽度和0.04m的高度，而上部区段的那些浆叶具有0.06m的宽度和0.015m的高度。第一区22还安装有宽度为0.01m的4个金属挡板，均沿着第一区22的顶部，从而允许混合流出物与供给的试剂。叶片的旋转速度是75rpm。第二区26具有0.45m的直径以及0.16m的高度，这对应于15.7L的有效容积。
在这种装置中，在离装置下部大约0.05m处，引入包含24×10-3g/L浓度的硝酸锶Sr(NO3)2、61×10-3g/L浓度的硝酸钕Nd(NO3)3·6H2O以及30×10-3g/L浓度的硝酸铯的流出物。该流出物还包含42.5g/L的硝酸钠NaNO3和5.35g/L的硫酸钠Na2SO4。待消除的元素是锶、铯以及钕。
通过管道28，以15L/h的恒定流率注入流出物。在该实施例中，管道30事实上相当于4个管道，其将以下4种溶液或悬浮液运送到装置底部的0.05m处：
*包含92.5g/L的硝酸钡Ba(NO3)2的溶液，恒定流率为0.84L/h；
*包含178.6g/L的硫酸铁FeSO4·7H2O和35.7g/L的硫酸铜CuSO4·5H2O的溶液，恒定流率为0.57L/h；
*包含720g/L的氢氧化钠NaOH的溶液，恒定流率为0.06L/h；
*通过混合43g/L的亚铁氰化钾Fe(CN)6K4·3H2O和28.6g/L的硫酸镍NiSO4·6H2O所形成的悬浮液，以0.57L/h的恒定流率引入。
实验开始于通过管道28借助于管道30的4次分配，用流出物填充装置。在4小时的操作以后，在以0.22μm过滤以后，在管道32中的锶、铯以及钕的残留浓度如下：
-锶：25×10-6g/L；
-铯：小于20×10-6g/L；
-钕：小于20×10-6g/L。
作为比较，利用传统的实施方式以连续方式，所有流率均相等(按照实施例2)，锶、铯以及钕的残留浓度如下：
-锶：280×10-6g/L；
-铯：小于40×10-6g/L；
-钕：130×10-6g/L。
传统连续法和利用流化床的本方法的比较表明，对于给定量的产生的污泥，去污染对于锶改善因数为11，而对于钕改善6.5的最小因数。

Claims (11)

1.一种用于对包含待消除的一种或多种放射性化学元素的液体流出物去污染的方法，包括以下步骤：
-在反应器的第一区中在搅拌流化床中，使所述液体流出物与固体颗粒接触，通过共沉淀和/或吸附和/或离子交换，所述固体颗粒能够捕获和保留所述一种或多种放射性化学元素，结果获得包含所述一种或多种放射性化学元素的固体颗粒的悬浮液；
-在相同反应器的第二区中，沉降所述悬浮液，其中所述第二区与所述第一区分开，结果获得固相，所述固相包括包含待消除的所述一种或多种放射性化学元素的固体颗粒，以及液相，所述液相具有减少或零含量的待消除的所述一种或多种放射性化学元素；以及
-分离所述固相和所述液相。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法是连续法。
3.根据权利要求1或2所述的用于去污染的方法，其中，所述放射性化学元素选自锶、钌、铯、α发射体，如镅、钚和铀、以及它们的混合物。
4.根据权利要求3所述的用于去污染的方法，其中，当待消除的化学元素是锶时，所述固体颗粒是硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、氢氧化铁、磷酸钙、磷酸铁、二氧化锰和/或二氧化钛的固体颗粒。
5.根据权利要求3所述的用于去污染的方法，其中，当所述化学元素是钌或α发射体，如镅、钚或铀时，所述固体颗粒是氢氧化铁或氢氧化铜的固体颗粒。
6.根据权利要求3所述的用于去污染的方法，其中，当待消除的化学元素是铯时，所述固体颗粒是亚铁氰化镍和亚铁氰化钴、四苯基硼酸盐的固体颗粒和/或具有沸石结构的颗粒。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于去污染的方法，其中，所述反应器是竖直反应器，其中所述第一区是第一柱而所述第二区是位于所述第一柱上方的第二柱，并且其中所述第二区具有大于所述第一柱的直径。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于存在于所述第一区中的搅拌器叶片来搅拌所述流化床。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括将絮凝剂引入到所述第一区中的步骤。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述固体颗粒在所述第一区中通过适当试剂之间的反应来原位产生，或者将预先形成的所述固体颗粒注入到所述第一区中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括，在实施接触步骤以前，用预定量的能够捕获和保留待消除的所述一种或多种化学元素的固体颗粒和/或能够反应以形成所述颗粒的试剂来填充所述第一区的步骤。
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