CN108806814A - 放射性剧毒残液处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放射性剧毒残液处理装置及方法，其处理装置包括依次连通的反应装置、吸附装置及负压装置，所述反应装置上设有加热装置和喷淋加液装置。本发明的处理方法是通过调节反应装置的温度和负压，使其内低沸点的物质释放出来并吸附于吸附装置内；再次调节反应装置的温度和负压，并向反应装置内喷洒碱性物质，使其与反应装置内剩余残液中的酸性物质发生中和反应，以分解剩余残液中酸性物质；继续调节反应装置的温度和负压，使分解的酸性物质产物挥发并收集于负压装置内。本发明提供的处理装置及方法，解决了易挥发放射性剧毒残液储藏处理难题，避免了放射性剧毒残液在储藏过程中逃逸出储藏装置的风险，确保了周围环境安全。

Description

放射性剧毒残液处理装置及方法

技术领域

本发明属于核空气净化领域，具体涉及一种放射性剧毒残液处理装置及方法。

背景技术

在核领域，经常采用两种或多种物质反应来制备生产或实验所需的示踪剂，有些示踪剂在制备后会产生易挥发放射性剧毒残液，对该放射性剧毒残液处理的要求非常严格，如储藏处理不当就会造成逃逸，对环境造成极大的危害。如，碘吸附器是核空气净化系统中一个重要的组件，它的作用是吸附气体中的放射性碘，确保空气或工艺气体无放射性污染。为保证碘吸附器系统运行的可靠性，按国家规定必须对其进行定期的效率检验。我国目前在碘吸附器效率检验中采用放射性甲基碘法。该方法使用¹³¹I/¹²⁵I示踪的甲基碘(碘甲烷)，在规定的条件下测定碘吸附器净化放射性甲基碘的效率。

用作示踪的甲基碘气体是由放射性和非放的碘化钠溶液与硫酸二甲酯反应生成，其反应原理为：

Na¹³¹I/¹²⁵I+Na¹²⁷I+(CH₃)₂SO₄→CH₃ ¹³¹I/¹²⁵I+CH₃ ¹²⁷I+Na₂SO₄

该方法现场实验中采用剧毒且有腐蚀性的硫酸二甲酯试剂制备放射性碘甲烷。由于该反应为界面反应且硫酸二甲酯反应需要一定温度且自身存在水解反应，所以实验中硫酸二甲酯一般为过量。由于残液界面反应不完全、碘甲烷鼓泡载带不彻底，所以实验残液中含有未完全反应的放射性碘化钠及溶解于残液中的放射性/非放碘甲烷。硫酸二甲酯在一定温度时存在水解，其水解产物为易燃易挥发性有毒物质甲醇与强腐蚀性硫酸。现场实验残液中的危险成分最终包括放射性/非放碘甲烷、硫酸二甲酯、甲醇、硫酸。同硫酸二甲酯一样，挥发性碘甲烷是一种优异的甲基化试剂，对人体的DNA有一定的损伤，毒性较大，有一定的致癌性，所以实验与生产中产生的易挥发放射性剧毒残液储藏具有极高的风险(需在低温且有良好的放射性气体净化装置中存储，限制硫酸二甲酯的水解以及防止低沸点放射性甲基碘挥发造成的危害)，残液处理的要求非常严格(放射性衰变到一定程度后再进行无害化处理)、经济代价与风险较高(处理时间约三到四个月，跨度较长且处理过程存在内照射风险)。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种放射性剧毒残液处理装置，解决了放射性剧毒残液存储处理问题，避免放射性剧毒残液逃逸出储藏装置，降低了残液处理难度，节约生产和实验成本。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：提供一种放射性剧毒残液处理装置，包括依次连通的反应装置、吸附装置及负压装置，所述反应装置上设有加热装置；反应装置用于盛装放射性剧毒残液并在一定温度和负压条件下完成残液中低沸点物质释放；吸附装置用于吸附反应装置释放的低沸点物质；负压装置用于向反应装置提供所需的负压；加热装置用于向反应装置提供所需的温度。

进一步，所述反应装置上设有喷淋加液装置，该喷淋加液装置用于向反应装置内喷射碱性物质，使其与反应装置内剩余残液中的酸性物质在一定的温度和负压下发生中和反应，以分解剩余残液中酸性物质。

进一步，所述反应装置在5～42℃温度下、0～-0.085Mpa的负压条件下完成低沸点物质的释放。

进一步，所述反应装置在20～55℃温度下、0～-0.050Mpa的负压条件下完成剩余残液中酸性物质的分解。

进一步，所述反应装置与吸附装置之间设有干燥装置，该干燥装置用于吸附反应装置进行放射性剧毒残液处理时载带出来的水汽。

进一步，所述处理装置还包括鼓气装置，该鼓气装置与反应装置相连接，用于吹扫整个处理装置。

本发明还涉及一种利用上述处理装置处理放射性剧毒残液的方法，包括如下步骤：

1)调节反应装置，使其处于5～42℃、0～-0.085Mpa条件下，搅拌反应装置内的放射性剧毒残液，使残液中低沸点物质释放并吸附于吸附装置中；

2)调节反应装置，使其处于20～55℃、0～-0.050Mpa条件下，打开装有碱性物质的喷淋加液装置，使其内的碱性物质与剩余残液中的酸性物质发生中和反应，分解剩余残液中的酸性物质；

3)调节反应装置，使其处于20～65℃、0～-0.085Mpa条件下，将分解的酸性物质产物挥发并收集于负压装置内。

进一步，在步骤3)后，开启鼓气装置，吹扫整个处理装置。

本发明的有益技术效果在于：

(1)采用本发明的处理装置，减少残液储存时间，降低易挥发放射性剧毒残液短期储存时的各种严格要求；

(2)避免了易挥发放射性剧毒残液较长放射性衰变储存期内放射性及剧毒物质挥发泄漏带来的风险；

(3)减少了残液需即时处理时操作人员接受放射性照射的时间；

(4)降低残液处理要求，使残液处理简单、经济且风险较低。

附图说明

图1是本发明放射性剧毒残液处理装置的结构示意图。

图中：

1-鼓气装置 2-控制阀 3-喷淋加液装置 4-真空表 5-反应装置

6-加热装置 7-干燥装置 8-吸附装置 9-负压装置

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1所示，是本发明提供的放射性剧毒残液处理装置，该处理装置包括依次连通的鼓气装置1、反应装置5、干燥装置7、吸附装置8及负压装置9。反应装置5下设有加热装置6、反应装置5上设有喷淋加液装置3和真空表4。鼓气装置1与反应装置5之间设有控制阀2。

鼓气装置1为高压气瓶或可控流量的供气设备，其内装有氮气或惰性气体，以便实验或生产结束后清扫整个处理装置。

控制阀2用于控制鼓气装置1内输出气体的流量。

喷淋加液装置3为恒压漏斗或可控流量的加液设备，其内装有碱性物质，如氨水、氢氧化钠溶液等弱碱性碱性液体。

真空表4用于检测反应装置5内的压力。

反应装置5为各类烧瓶或与酸无反应的反应釜，用于盛装放射性剧毒残液。

加热装置6为水浴加热设备，该设备应同时满足加热和放射性屏蔽两种功能。

干燥装置7内填充CaCI₂等固体无机吸水材料，用于吸附反应装置处理放射性剧毒残液时载带出来的水汽。

吸附装置8为塔状/柱状设备，其内填充活性炭、银沸石等吸附物质，用于吸附反应装置5内释放的低沸点物质。

负压装置9包括能够连续调节压力的负压阀及能够收集酸性物质水解产物的收集瓶。

本发明通过上述处理装置处理放射性剧毒残液的方法如下：

(1)量取一定体积的碱性溶液于喷淋加液装置3中，将放射性剧毒残液放置于反应装置5中；

(2)通过调节负压装置9、加热装置6使反应装置5处于5～42℃温度、0～-0.085Mpa负压条件下，从而将残液中的低沸点有毒物质在搅拌条件下释放并吸附于吸附装置8中；

(3)通过调节负压装置9、加热装置6使反应装置5处于20～55℃温度、0～-0.050Mpa负压条件下，通过喷淋加液装置3，使其内的碱性物质与剩余残液中的酸性物质发生中和反应，达到彻底分解酸性物质的目的；

(4)通过调节负压装置9、加热装置6使反应装置5处于20～65℃温度、0～-0.085Mpa负压条件下，使酸性物质水解产物挥发并收集于负压装置9的收集瓶中；

(5)通过开启鼓气装置1、控制阀2，让干净气体吹扫处理装置一定时间，完成放射性剧毒残液的处理。

下面以处理放射性和非放的碘化钠溶液与硫酸二甲酯反应生成碘甲烷产生的放射性剧毒残液为例进行说明：

调节负压装置9、加热装置6使反应装置5处于5～42℃温度、0～-0.085Mpa条件下，使实验残液中低沸点放射性碘甲烷释放并吸附于吸附装置内；利用硫酸二甲酯在高温时容易水解的特性，通过喷淋加液装置喷射碱性物质，使其与硫酸二甲酯水解产物硫酸在20～55℃温度、0～-0.050Mpa负压条件下发生中和反应，以彻底分解硫酸二甲酯的目的；调节负压装置9、加热装置6使反应装置5处于20～65℃温度、0～-0.085Mpa负压条件下，将低沸点甲醇从残液中释放并收集于负压装置的收集瓶中。

由此，本发明的处理装置和方法，解决了易挥发放射性剧毒残液储藏、处理难题，避免了放射性剧毒试剂逃逸出储藏装置，降低了残液处理难度，节约了实验成本。

本发明的放射性剧毒残液处理装置及方法并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (8)

1.一种放射性剧毒残液处理装置，其特征是：包括依次连通的反应装置(5)、吸附装置(8)及负压装置(9)，所述反应装置(5)上设有加热装置(6)；反应装置(5)用于盛装放射性剧毒残液并在一定温度和负压条件下完成残液中低沸点物质释放；吸附装置(8)用于吸附反应装置(5)释放的低沸点物质；负压装置(9)用于向反应装置(5)提供所需的负压；加热装置(6)用于向反应装置(5)提供所需的温度。

2.如权利要求1所述的一种放射性剧毒残液处理装置，其特征是：所述反应装置(5)上设有喷淋加液装置(3)，该喷淋加液装置(3)用于向反应装置(5)内喷射碱性物质，使其与反应装置(5)内剩余残液中的酸性物质在一定温度和负压条件下发生中和反应，以分解剩余残液中酸性物质。

3.如权利要求1所述的一种放射性剧毒残液处理装置，其特征是：所述反应装置(5)在5～42℃温度下、0～-0.085Mpa的负压条件下完成低沸点物质的释放。

4.如权利要求2所述的一种放射性剧毒残液处理装置，其特征是：所述反应装置(5)在20～55℃温度下、0～-0.050Mpa的负压条件下完成剩余残液中酸性物质的分解。

5.如权利要求3或4所述的一种放射性剧毒残液处理装置，其特征是：所述反应装置(5)与吸附装置(8)之间设有干燥装置(7)，该干燥装置(7)用于吸附反应装置(5)进行放射性剧毒残液处理时载带出来的水汽。

6.如权利要求5所述的一种放射性剧毒残液处理装置，其特征是：还包括鼓气装置(1)，该鼓气装置(1)与反应装置(5)相连接，用于向整个处理装置吹扫干净的气体。

7.利用如权利要求1-6任一项所述的处理装置处理放射性剧毒残液的方法，包括如下步骤：

1)调节反应装置(5)，使其处于5～42℃、0～-0.085Mpa条件下，搅拌反应装置(5)内的放射性剧毒残液，使残液中低沸点物质释放并吸附于吸附装置(8)中；

2)调节反应装置(5)，使其处于20～55℃、0～-0.050Mpa条件下，打开喷淋加液装置(3)，使其内的碱性物质与剩余残液中的酸性物质发生中和反应，分解剩余残液中的酸性物质；

3)调节反应装置(5)，使其处于20～65℃、0～-0.085Mpa条件下，将分解的酸性物质产物挥发并收集于负压装置(9)内。

8.如权利要求7所述的放射性剧毒残液处理方法，其特征是：在步骤3)后，开启鼓气装置(1)，吹扫整个处理装置。