CS211181B1 - Způsob vodovzdorné impregnace zpevněných odpadů - Google Patents

Abstract

Vynález o názvu Způsob vodovzdorné impregnace zpěvněných odpadů, řeší, povrchovou ochranu chemickýchOdpadů, určených pro úložiště, zvláště pak těchto odpadů s radioaktivním charakterem, vykazujících nízkou až střední aktivitu a inkórporovajiých do některých materiálů s charakterem stavebnin, jako např. malty, betonu, sádry atp., s odolností proti vyluhování. Podstatou vynálezu je způsob, vyznačený tím, že zpevněné bloky odpadu se opatří v tavenině nesmočitelným povrchovým filmem technické směsi parafinových uhlovodíků o teplotě tání 85 až 93 °C, tj. uhlovodíky s průměrným počtem 35 atomu uhlíku v řetěz- · ci nebo filmem mýdel dvoj- až třimocných kovů,jako zvláště vápníku, mědi, kobaltu, olova nebo hliníku, s nasycenými alifatickými karboxylovými kyselinami| s 12 až 24 atomy uhlíku v řetězci, s teplotou tání 70 az 200 °C

Description

Vynález se týká způsobu vodovzdorné impregnace zpevněných odpadů, určených pro speciální úložiště a obsahujících toxický, zvláště radioaktivní inkorporát s nízkou až střední radioaktivitou.

Při provozování různých chemických výrob vznikají mnohdy značná množství pevných, ve vodě rozpustných toxických odpadů, jež je nutno bezpodmínečně odstraňovat z biosféry. Obdobně vznikají i při provozu jaderných elektráren odpady, obsahující množství radionuklidů, jež není možno volně odkládat. Tak např. takové odpady s velmi vysokou radioaktivitou z regenerace vyhořelých, palivových článků představují více než 99,9 % ve kerých odpadních radionuklidů -z palivového cyklu jaderných elektráren.

Objemově však tato část odpadu představuje méně než 1 % celkového radioaktivního odpadu. Hlavní objemový podíl zaujímají odpadní vody se střední radioaktivitou, pocházející jednak z výroby, jednak i z regenerace jaderného paliva a zejména pak nízkoaktivní vody, pocházející přímo z provozu jaderných reaktorů. Manipulací s těmito odpady vznikající kaly, koncentráty či nasycená ionexy musí být pro konečné uskladnění ve speciálních chráněných úložištích převedeny v pevný a nerozpustný produkt.

Od použitých fixačních materiálů se očekává v prvé řadě vznik homogenních, pevných a těžko rozpustných nebo nerozpustných produktů, jež neobsahují žádnou volnou vodu a v nichž jsou radionuklidy trvale vázány; nemalý význam má i objem konečného zpevněného odpadu nebot jemu je přímo úměrná kapacita úložiště. Zatímco u vysokoaktívního odpadu jsou vždy prvořadé požadavky kladeny na radiační a termickou stabilitu, vystupuje u nízko a středně aktivního odpadu požadavek na stabilitu proti vodě případně i na mechanickou pevnost tvarovaných bloků.

Při zneškodňováni odpadů se ukazuje jako relativně nejefektivnější postup chemické srážení, jež je mimořádně vhodné pro zpracování nízkoaktivních, na soli bohatých a znečištěných vod např. podle čs. patentu 124 883. Naproti tomu adsorpce na ionexy je vhodná zvláště k čištění vod, relativně chudých na soli, jež jsou čiré. Oběma způsoby lze obvykle bez potíží dosáhnout dekontaminačních faktorů až 10^.

Nejuniverzálnějším a nejefektivnějším a proto také přes poměrnou nákladnost i nejpouživnanějěím dekontaminaěním způsobem je však odpařováni např. podle čs. patentu 129 878. Postup je nezávislý na obsahu solí, obsahu znečištěnin a komplexotvorných složek roztoků. Dekontaminační faktor odpařování dosahuje extrémních hodnot až 10^.

Aby nedocházelo k jejich rozptylu do prostředí jak pak nutno zahuštěné koncentráty vhodným způsobem fixovat a stabilizovat pro úložiště. Obecně se používá k fixaci několika základních způsobů: Odpad je možno např. podle US patentu 3 837 872 nebo podle US patentu 3 893 686 smísit s portlandakým cementem nebo vápnem nebo sádrou nebo s vodním sklem a fixovat v pevném bloku. Jindy, např. podle DAS 2 748 098 nebo podle DAS 2 628 286 je práškovitý zpevněný dopad fixován bitamenem nebo podle DAS 2 851 888 i jinými termoplastickými materiály.

Množství termoplastických látek at už jde o butamen nebo pryskyřice, dosahuje nezřídka 30 až 50 % celkové hmoty bloků a množství dříve zmíněných stavebních surovin, cementu, malty nebo sádry i dvoj až trojnásobek hmoty odpadů.

Třebaže fixace do různých typů silikátů, cementů-, malt i sádry je relativně nenáročná a velmi levná, jsou výsledné bloky pak mnohdy citlivé k vyluhování vodou, zvláště směrem ke kyselé straně pH. Dražší termoplastická solidifikace je v tomto směru odolnější; vyžaduje však rovněž přesnější a náročnější technologie a jako nevýhoduulze spatřovat i nutnost práce se suchými a prašnými materiály i vznik hořlavých koncových produktů; obdobné výhody i nevýhody mají i cenově ještě více náročnější organické polymery, např. typu fenolformaldehydových pryskyřič.

Zmíněné nedostatky dosud používaných postupů odstraňuje způsob impregnace solidifikovaných odpadů podle vynélezu. Podstatou vynálezu je způsob vodovzdorné impregnace zpevněných odpadů, obsahujících toxický, zvláště radioaktivní inkorporát s nízkou až střední radioaktivitou a tvarovaných v bloky briketováním, fixací v cementu, vápenné maltě nebo sádře, vyznačený tím, že se zpevnéné bloky odpadu opatří nesmočitelným povrchovým filtrem v tavenině technické směsi parafinových uhlovodíků o teplotě tání 85 až 98 °C, tj. uhlovodíky s průměrným počtem 35 uhlíků v řetězci nebo filmem v tavenině mýdel dvoj až třímocných kovů jako zvláStě vápníku, mědi, kobaltu, olova nebo hliníku, s nasycenými mastnými kyselí nemi s 12 až 24 uhlíky v řetezci, s teplotou tání 70 až 200 °C,

Výhodou způsobu podle vynálezu je zvláStě to, že postup si zachovává nenáročnost způsobu fixace odpadů do cementových nebo maltových bloků. Jsou-li doposud nepř. betonové bloky s odpadem uznávány jako vyhovující pro speciální uložiětě i když s jistou výhradou, pokud jde o vyluhovatelnost, pak betonové, maltové nebo sádrové Ci briketované bloky s odpadem, chráněné navíc povrchovým vodovzdorným filmem podle vynélezu, poskytují ochranu vylučující jakoukoliv rozpustnost ve vodě, spotřeba ochranné vodorezistentní hmoty nepřesahuje nikdy 5 až 10 % hm., a hořlavost bloků nepřichází v úvahu. Zvláštní předností vynálezu je však i to, že při zpracování je možno bez zvlášt výrazných změn a jen s nenáročnými doplňky aplikovat i dosud známé solifikační postupy v běžném zařízení, používaném pro cementaci či butamenaci odpadů.

Vynález je dále popsán v příkladech provedení, jež však možnosti vynálezu nevyčerpávají a obměnami nebo přizpůsobením způsobu k ochraně materiálů odpadu i o jiném vzájemném složení lze inertním povrchovým filmem dosáhnout rovněž ochrany proti vyluhování vodou.

Příklad 1

Modelový roztok nízko až středně radioaktivního vodného odpadu z jaderné elektrárny o složení 220 g NaNO^, 28 g Na₂CrO₄, 56 g Na^O?, 25 g NagCO-j, 31 g NaOH a 40 g (COOH)₂ v 1 000 cm^ vody, byl dále zpracován na produkt určený pro úložiště. 250 cm^ uvedeného směs ného roztoku bylo denitrifikováno zahříváním s 100 až 350 °C a směs zkalcinována. Kalcinovaný byl smísen s 10 g hydroxidu vápenatého o konc. hřemeliny a 10 g křemičitanu sodného.

přísadou 58,3 g síranu amonného na teplotu pevný granulát v celkovém množství 92,7 g 30 % hm., 30 g portlandského cementu, 5 g

Směs byla vpravena do mírně konické formy o objemu 80 om^, kde ztuhla. Z formy vyňatý odlitek solidifikovaného modelovaného odpadu byl impregonován proti vlivu vody vnořením do taveniny technické směsi parafinických uhlavodíků s deklarovanou teplotou tání 85 až 98 °C na dobu asi 5 minut. Po vyjmutí odlitku z roztavené směsi a po ztuhnutí povrchového filmu byl impregnovaný vzorek podroben vyluhovacím zkouškám.

Vodný výluh vzorku získaný po 2-měsíčním loužení impregnovaného vzorku v 250 cm^ vody při teplotě 18 ^UC vykazoval elektrickou vodivost 13 juS; obdobný však naimpregnovaný vzorek vedl k výluhu s vodivostí 23 370 juS.

Příklad 2

Pevný granulát modelovaného elektrárenského odpadu připravený jako v příkladu 1 byl tabletován na malé briketky. Briketky byly opatřeny při teplotě 160 °G povrchovým filmem v roztaveném mýdle vápenaté soli kyseliny laurové. Výluh 100 g impregnovaného materiálu v 250 cm^ vody vykazoval po 2 měsících stání při 18 °C méně než 15 fiS el. vodivosti.

P ř i k 1 a d 3

Elektrárenský odpad obdobného složení jako v příkladu 1 byl solidifikovén se směsí křemeliny a vápna. Solidifikované bloky byly povrchově impregnovány při 70 až 80 °C v roz3 taveném kobaltnatém mýdle kyseliny palmitové. Odolnost získaných bloků s ochranným povrchovým filmem byla zcela obdobné jako v příkladu 1 a 2. Spotřeba kobaltnatého mýdla'nepřesáhla 5 % celkové hmoty bloků.

Přikládá

Radioaktivní elektrárenský odpad s nízkou aktivitou, modelovaný roztokem o složení 200 g NaNO^, 83 g NagB^Oy, 25 g NaOH a 70 g (COOH)₂ v 1 000 cm^ vody byl solidifikován ve smSsi sádry s vodním sklem.

Po ztuhnutí získané bloky modelovaného odpadu byly impregnovány ponořením do roztaveného stearanu hlinitého při teplotě 175 až 200 °C. Impregnovaný materiál získal stálý, k vodě netečný povrch.

Příklad 5

Zcela obdobných výsledků jako v příkladu 4 bylo dosaženo přípravou inertního povrchu solidifikovaného odpadu v tavenině olovnatého mýdla kyseliny lignocerové při teplotě 120 až 130 °C. Celková spotřeba olovnatého mýdla činila asi 9,4 % celkové hmoty modelovaných odpadových bloků.

Příklad 6

Ochranný povrchový film s inertními vlastnostmi jako v předchozích příkladech byl dosa žen ponořením solidifikovaných bloků ^o roztaveného mšňnatého mýdla kyseliny stearové při teplotě asi 135 °C.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob vodovzdorné impregnace zpevněných odpadů, obsahujících toxický, zvláště radioaktivní inkorporát s nízkou až střední radioaktivitou a tvarovaných v bloky briketováním, fixací v cementu, vápenné maltě nebo sádře, vyznačený tím, že se zpevněné bloky odpadu opatří nesmočitelným povrchovým filmem buá v roztavené technické směsi parafinických uhlovodíků o teplotě tání 85 až 98 °C s průměrným počtem 35 atomů uhlíku v řetězci, nebo povrchovým filmem v tavenině mýdel dvojmocných až třímocných kovů jako zvláště vápníku, mědi, kobaltu, olova nebo hliníku, s nasycenými alifatickými karboxylovými kyselinami s 12 až 24 atomy uhlíku v řetězci, s teplotou tání 70 až 200 °C.