CS215569B1 - Zařízení pro stabilizaci radioaktivních odpadů - Google Patents

Abstract

Vynález o názvu "Zařízení pro stabilizaci radioaktivních odpadů" se týká operačního zařízení pro jednostupňovou denitraci a /nebo denitrifikaci, solidifikaci a fixaci radioaktivních kapalných směsi a řeší aparaturně zpracování odpadu z palivového cyklu jaderných elektráren nebo zpracování odpadu z provozu jaderných elektráren v zařízení, sestávajícím z chlazené duté spojovací hlavy spojené s odtahem exhalací a dosedající ne pyrolyzní a/nebo tavnou nádobu, při čemž svou chlazenou částí je tato hlava spojena průzorem a ústním dávkovaného kapalného materiálu.

Description

Vynález se týká sestavy a zapojení funkčních součástí zařízení pro stabilizaci radioaktivních odpadů jednostupňovou děnitřecí a/nebo denitrifikací, solidifikací a fixací.

Stabilizace kapalných radioaktivních odpadů, zvláště odpadů s charakterem nitrátů rozpuštěných v kyselině dusičné, zůstává, ve spojitosti s jedernou energetikou, stále předmětem intenzivního studia i vývoje.

Přestože pro systémy stabilizace radioaktivních odpadů nejsou posud nikde ve světě vypracovány platné standardy, je možno téměř jednoznačně již dnes shrnout rozhodující kritéria, která musí v této oblesti brát v úvehu každá vyvíjená technologie, jež uvažuje realizaci budoucích solidifikačních provozů. Řede obtíží z instalací, jež dnes již existují, je totiž velmi dobře známa; stávající provozy si ovšem mohly vždy dovolit dosti omezenou volbu operačního zařízení ze sortimentu zastoupeného ne trhu. Snaha uplatnit nově vyvinuté prototypy zařízení dále komerčně zůstává při tom značně závislé nejen no vlestnostech použitých konstrukčních materiálů a jejich schopnosti odolávat korozi nebo kontaminaci, ale je dána v prvé řadě otázkami konstrukčními, tedy složitostí zařízení i jeho ovladatelností a spolehlivostí, včetně souhrnu nároků na jeho údržbu; většinu takových rozhodujících otázek je možno ovšem ověřit i méně náročnými, avšak zpravidla dlouhodobými zkouškami zařízení v ne— ektivním prostředí.

I když pro recioaktivní odpady s nízkou aktivitou v mezích 37 kBq až 37-MBq /m^ a pro odpady se střední radioaktivitou 37 MBq až 370 TBq /nP jsou až dosud uvažovány koncové solidifikační a fixační stupně založené na inkorporaci do bitumenu cementů nebo do organických polymerů, ukezuje se dnes i zřetelnější tendence do jisté míry ujednotit zneškodňování všech radioaktivních odpadů, a to vysokoaktivních odpadů s více než 370 TBq/m^ včetně, jejich přípravou pro úložiště v dosud nejspolehlivější formou inkorporaci do materiálů se skelným nebo keramickým charakterem, a charakteristikou přírodních hornin. Teto snaha je uplatňována a má zvláštní perspektivu zejména v oblastech s vysokým osídlením, kde mohou rozhodovat i obtížné poměry výběru vhodných a bezpečných uložiší.

K tomuto účelu byly v praxi vyvinuty dvě různé techniky, kontinuální proces a diskontinuální proces.

Kontinuální proces pracuje třístupňové, přičemž v prvním stupni se kepelný odpad zčásti děni truje e převádí do pevné formy, v dalším etupni se proces snaží kalcinaci o chemickou stabilizaci produktu a v koncovém operačním stupni se zabývá jeho inkorporaci do vhodného fixečního materiálu.

Diskontinuální proces je založen ne inkorporaci odpadů do sklotvorných materiálů a pracuje v zařízeních tyglového typu jednostupňově, tj. provede se nejprve denitrace a zpevnění, s následnou kalcinaci a vytavením, vše v jediném zařízení, tyglu, bez manipulací s materiálem; proces je záležitostí teploty a času.

Detaily průmyslově použitelných zařízení nejsou přesně známy. Nepodařilo se nelézt ani patentové spisy, jež by se konstrukcí zařízení zabývsly, a lze usuzovat, že problematika je utajena. Z referátů ne různých symposiích je však zřejmé, že jde vždy, a to jak u procesu třístupňového, tak u procesu jednostupňového, o zařízení neobyčejně složitá, jejichž funkce není nejspolehlivější.

Přestavil o složitosti zařízení, jeho obsluze i o manipulaci s materiály může stručně ilustrovat ež dosud obecně používaný princip stabilizace radioaktivních roztoků nitrátů, zpravidla ve směsi s kyselinou dusičnou. Danitračním pochodem s formaldehydem nebo kyselinou mravenčí nebo melasou nebo cukrem rozloží se sice přítomná volná kyselina dusičná, a to již při teplotách nižších než 90 °C, avšak většina nitrátů se degraduje až při vyšších teplotách a v pevném stavu. K rozložení alkalických dusičnanů jsou nutná dokonce teploty vyšší než 400 až 500 °C, zatímco dusičnany žíravých zemin vyžadují teploty 700 až 800 °C. Při degradacích vznikají značná množství toxických nitrózních plynů vlastně ve všech reakčních *fe. · · stupních, denitrifikaci, solidifikaei a po písadě sklotvorného materiálu, i při inkorporeei a fixaci radioaktivních a dalších složek směsí. Vedle nitrózních plynů jsou pak obvyklou složkou exhalací i úlet a aerosoly s radioaktivním charakterem, jež jsou produktem puchnutí zahřívaných materiálů. V exhalacích je přítomen i plynný rediotoxioký kysličník rutheničelý RuO^. Nesnází degradace kyselých radioaktivních odpadů je i značný korozní účinek na materiály zařízení; to platí zvláště za přítomnosti kyseliny fosforečné, kdy výběr konstrukčních materiálů je zvlášl nesnadný.

Při tom se zařízení třístupňové skládá ze tří samostatných operačních jednotek, denitrační a solidifikační, kelcinační a z konečného tavícího stupně, spolu s pomocnými zařízeními' ns zneškodňování exhalací, dekontaminaci obalů atd.

I když zařízení tzv. jednostupňové pozůstává sice z relativně jednoduchého tyglu, umístěného v pyrolyzní peci, otázka teplotního režimu při dávkování kyselých vodných roztoků není jednoduchá a podmínkou práce zůstává šeržovitý způsob.

Dalším nárokům na současnou likvidaci toxických a radiotoxických exhalací se zeřízení přirozeně nemůže rovněž vyhnout.

Většinu zmíněných nesnází je možno odstranit postupy podle Ss. autorského osvědčení 202109 a 202611 a 215568 jež modifikují denitrační pochod z širokého teplotního rozmezí úpravou kyselého média sklotvornou přísadoy,zvláště kyselinou fosforečnou a amoniakalizací, na teplotně vymezenou pyrolytickou denitrifikaci v jediném operačním stupni; postup zamezuje vznik toxických e radiotoxických emisí a s minimálním korozním nebezpečím umožňuje inkorporeci do skelné hmoty a další případné zabudováni vzniklých skelných granulí do kovová metrice.

Nedostatkem řešení podle uvedených autorských osvědčení všek je, že kromě způsobu nehovoří již o aparatuře vhodné k realizeci popisovaných způsobů a neuvádí její zapojení do procesu.

Tento nedostatek odstraňuje podle vynálezu zařízení podle připojených obrázků, jehož podstatou je chlazená dutá spojovací hlava, napojená s odtahem par a plynných emisí a dosedající těsně na pyrolyzní a/nebo tavnou nádobu, opatřenou vysokoteplotním ohřevem, a svou hormí chlazenou částí spojená průzorem s potrubním ústím dávkovaného materiálu.

Vedle možnosti realizovat v tomto zeřízení způsob práce podle zmíněných čs. autorských osvědčení je delší výhodou tohoto zařízení i možnost jeho využití pro ev. jednostupňové kšWěhíní dšnitrežní postupy, OVŠett β řadou již dříve uvedených nesnází, tj. s případným korozním účinkem, vznikem toxických emisí apod.

215 569

Sestava zařízení a jeho funkce jsou zřejmé z připojeného výkresu, kde představuje obr. 1 zařízení pro šeržovitou práci e obr. 2 zařízení pro práci nepřetržitou.

Podle obr. 1 pracuje zařízení tak, že potrubím 5 je. do pyrolyzní e/nebo tavné nádoby 2, jež slouží současně i jako výsledný kontejner pro uložiětě, dávkován kapalný odpad, přičemž chlazená dutá spojovací hleva J funguje jako účinný tepelný přechod mezi průzorem £, potrubím 5 a pyrolyzní a/nebo tavnou nádobou 2.^rT!ím se žebrání nejen odpařování kspaliny ns vyústění z potrubí 5 i jeho ucpávání, sle ochrání se tím i průzor 4 a další součásti zsřízení před tepelným poškozením, způsobeným tepelnou vodivostí kovového zařízení. Potrubní odtah 6 slouží k zprostředkování mírně sníženého tisku v zařízení s směrování vznikajících per e plynných emisí.

Pro obr. 2 plstí prakticky stejné funkční označení, avšak v nepřetržité verzi. Pyrolyz ní e tevná nádoba 2 zůstává zde trvalou součástí aparatury e při vhodném seřízení dávkovačích poměrů a reakčních podmínek je možno zpracované taveniny průběžně vypouštět do předložených kontejnerů J.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zařízení pro stabilizaci radioaktivních odpadů jednostupňovou denitrecí a/nebo denitri fikací, solidifikecí a fixací, vyznačené tím, že sestává z chlazené duté spojovací hlavy /3/, spojené s potrubním odtahem /6/ par a plynných emisí a dosedající těsně na pyrolyzní a/nebo tavnou nádobu /2/, jež je opatřena vysokoteplotním ohřevem /1/ e svou horní chlazenou částí je spojena kontrolním průzorem /4/ s potrubím /5/ dávkovaného kapalného odpadu.