CS247747B1 - Zařízení na zpracování radioaktivních, toxických a jinak životní prostředí ohrožujících odpadů - Google Patents

Description

U dosud známých zařízení na zpracování odpadů kapalné nebo kašovité konzistence se postupuje ve většině případů tak, že se tyto odpady mísí přímo s cementem nebo napřed vysuší a potom mísí s cementem a vedou na cementovou, hmotu, kterou po ztuhnutí v nádobách, .nejčastěji v sudech, je možno trvale skladovat. V mnoha případech brání ztuhnutí cementové hmoty nevhodné chemické složení odpadů. Například mnohé odpady z jaderných elektráren, zejména s lehkovodními reaktory, obsahují kyselinu boritou, která má výrazný retardační účinek na tuhnutí. Aby se tento nepříznivý vliv odstranil, přidává se do cementové hmoty například mannit. Není však vyřešena řada případů, kdy také dochází k pochodům·, narušujícím tuhnutí do vyhovujícího strukturálního stavu produktu. Je to například při zpracování radioaktivních odpaúů z jiných než shora uvedených typů ja2 •děrných elektráren nebo ze závodů, ve kterých se zpracovává vyhořelé jaderné palivo.

U zařízení obsahujících sušičku, ve které se odpady před dalším zpracováním vysoušejí, se dosahuje menšího objemu výsledného· produktu, připadajícího na jednotku objemu zpracovávaného odpadu, ale sypký produkt není dostatečně stabiliní, aby jej bylo možno dočasně, tím méně trvale skladovat nebo transportovat na místo, kde se dále zpracovává.

Tyto nedostatky odstraňuje zařízení na zpracování radioaktivních, toxických nebo jinak životní prostředí ohrožujících odpadů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z nosné konstrukce a na ní upevněných aparátů, a to zejména zásobníku kapalných nebo kašovitých odpadů, opatřeného prvním přívodem kapalných nebo kašovitých odpadů a výpustí, spojenou se vstupem míchaného reaktoru, tvořeného tělesem tvaru dutého válce, uzpůsobeného· k vytápění, například odporovým topným tělesem,, a opatřeného míchacím a transportním rotorem s nejméně jedním šikmým listem na hřídeli s pohonnou jednotkou, přičemž zásobník kapalných nebo kašovitých odpadů je opatřen ještě druhým přívodem, spojeným s nejméně jedním zásobníkem chemických aditiv, a míchaný reaktor je opatřen jednak výstupem brýdových par, spojeným potrubím s komdenzátorem, jednak druhým výstupem sypkého produktu.

Míchaný reaktor svým principem a uspořádáním poskytuje možnost kapalné nebo kašovité odpady nejen sušit, ale mohou se v něm uskutečnit při odpovídajících teplotách chemické reakce, jako například redukce, konverze a podobně. Aby tyto reakce kvantitativně probíhaly, přidávají se k odpadům do zásobníku kapalných nebo kašovitých odpadů chemická aditiva. Například je možno rozložit dusičnany, obsažené v odpadech vznikajících při přepracování vyhořelého jaderného· paliva přídavkem kyseliny mravenčí, formaldehydu a podobně.

Redukce <a rozklad dusičnanů probíhá v míchaném reaktoru například podle rovnice:

120 °C

NaNCb + H . COOH---> NaaCO3 + 2 NO2 + H2O

Konverze nitrátů síranem hlinitým probíhá přibližně takto:

350 °C

NaNCk + A1₂(SO4)---► 3 NazSOá + AI2O3 + 6 NO_X

Dávkování aditiv do zásobníku kapalných nebo kašovitých odpadů dovoluje, na rozdíl od dosud užívaného· jejich dávkování až dio cementové záměsi, ovlivňovat kvalitu sypkého produktu a umožňuje tak jehoi případné přímé skladování před dalším zpracováním. Sypký produkt se potom může smísit s cementem až na místě, kde má být trvale uložen, a cementovou hmotou se vyplní podzemní zásobník, jehož kapacita se tak lépe využije než při skladování cementové hmoty v sudech.

Zařízení podle vynálezu může zahrnovat také další aparáty, potřebné k fixování sypkého produktu do cementové hmoty. Jsou to: dávkovač sypkých hmot, připojený k výstupu míchaného reaktoru a k zásobníku cementu, dávkovač kapalin, připojený k přívodu vody a zásobníku kapalných nebo kašovitých odpadů, a homlogenizátor, ve kterém se promíchává cementová hmota na výsledný produkt. Takto uspořádaným zařízením se dosahuje až o řád nižšího objemu výsledného: produktu, vztaženo· k jednotce objemu zpracovávaného odpadu než u dosavadních zařízení pracujících s přímou cementací. Zařízení podle vynálezu v tomto uspořádání může být koncipováno tak, že dovoluje provozovat část s míchaným reaktorem nezávisle na provozu cementační části. Tak je mOžno v jednom provozním režimu připravit dávku sypkého produktu míchaným reaktorem, smísit ji s cementem a doplnit reakční vodou do cementové záměsi ve formě zpracovávaného koncentrátu. Jindy může být výhodnější, a to zejména jeli třeba rychle zpracovat nahromaděnou zásobu odpadu, provozovat jenom cementační část.

Zařízení může být vybaveno míchaným reaktorem s výměnnými rotory a pohonnou jednotkou, jejíž otáčky lze nastavovat na požadované hodnoty. To umožňuje přizpůsobit funkci zařízení vlastnostem a složení zpracovávaných odpadů a ovlivňovat zrnitost a některé další parametry sypkého produktu — granulátu.

Dalším rysem vynálezu je možnost rozdělit nosnou konstrukci na nejméně dva samostatné moduly maximálních vnějších rozměrů 2,5 X 2,5 X 6 m, přičemž jednotlivé moduly jsou mezi sebou vzájemně spojeny spojkami potrubí a elektrickými propojovacími prvky. Takto· je možno vytvořit zařízení mobilní, snadno transportovatelné, například na ložné ploše nákladního· auta a zpracovávat po· nenáročné montáži zásoby odpadu na místě vzniku.

Na připojených výkresech je znázorněna jako příklad provedení zařízení podle vynálezu univerzální mobilní jednotka pro· zpracování radioaktivních kapalných odpadů, kde na obr. 1 je schéma aparátů a potrubí této jednotky, na obr. 2 je jednotka v pohledu a na obr. 3 a 4 jsou dva vzájemně zaměnitelné rotory míchaného reaktoru.

Zařízení sestává z nosné konstrukce 1, tvořené třemi samostatnými moduly uspořádanými nad sebou. Spodní modul 101 obsahuje homogenizátor 20, dva zásobníky 8 aditiv a zásobník 27 kondenzátu. Prostřední modul 102 obsahuje dávkovač 10, sypkých hmot, dávkovač 23 kapaliny, zásobník 2’ kapalných nebo kašovitých odpadů a kundě,nzátar 12. Horní modul 103 obsahuje míchaný reaktor 6i a filtrační jednotku 13. K prostřednímu modulu 102 je připevněn transportér 18 cementu, spojený se zásobníkem 17 cementu. Zásobník 2 kapalných nebo kašovitých radioaktivních odpadů js tvořen nádobou s kuželovým dnem o obsahu 2 m³, opatřenou míchadlem 28 prvním přívodem 3 kapalných nebo kašov tých odpadů, výpustí 4 a druhým přívodem 7 aditiv. Aditiva jsou umístěna ve čtyřech zásobnících 8 chemických aditiv, které jssu opatřeny míchadly 29 a výpustmi 30 a připojeny přes ventily 31 a čerpadla 32 na společné potrubí druhého přívodu 7 aditiv. Výpusť 4 je spojena přes čerpadlo, 5 a ventil 33 potrubím se vstupem míchaného reaktoru 6, který je tvořen dutým tělesem válcového tvaru s vodorovnou osou, obklopeným odporovými topnými prstenci, uspořádanými do tří samostatně regulovatelných topných sekcí. Na čelech tělesa míchaného reaktoru 6 jsou připevněna víka s chlazenými ucpávkami a ložiskovými tělesy. V nich je uložen rotor Bl s-jedním šikmým listem 161 tvaru spirálové plochy, připevněným na hřídeli 151. Příslušenstvím míchaného reaktoru 6 je další míchací a transportní rotor 62 s 12 šikmými listy 162 umístěnými šikmo vzhledem k ose hřídele 152. Rotor je spojen s pohonnou jednotkou 34 s otáčkami nastavitelnými variátorem v rozsahu od 150 do 450 ot./mín.. Těleso míchaného reaktoru má vnitřní průměr 350 mililitrů a délku vytápěné části 1 700 m:m. Příkon elektrického topení je 80 kW max. Teplota vystupujícího sypkého· produktu je až 300 °C. Výkon míchaného reaktoru je 0,1 krychlového metru zpracovaného· kapalného radioaktivního odpadu za h. Kapalný radioaktivní odpad se ve styku s vytápěnou vnitřní plochou tělesa míchaného reaktoru zahřívá, voda se přitom z, materiálu odpařuje, a tak se vytvářejí podmínky pro průběh požadované chenrcké reakce. Listy rotoru je materiál rozestírám po vytápěné plose, a tak se dále zahřívá a díky sklonu listů rotoru je transportován směrem k druhému výstupu 9. Odpařená voda ve fúrmě brýdových par odchází z míchaného reaktoru 8 výstupem 11 brýdových par. Ten je propojen potrubím přes filtrační jednotku 13 s prostorem pláště kondenzátoru 12. Trubkovým prostorem kondenzátoru 12 protéká chladicí voda. Kondenzát, hromadící se u dna, je odváděn potrubím 35 ke dnu zásobníku 27 kondenzátu, spojeného přes ventil 36 s odpadem 37. Prostor pláště kondenzátoru 12 je spojen potrubím 38 s vodokružní vývěvou 14 a potrubím 29 s prostorem pod víkem zásobníku 27 kondenzátu. Výstup 9 sypkého produktu je připojen přes transportér 39 ke vstupu dávkovače 10 sypkého produktu, který je opatřen ještě druhým vstupem 15, spojeným přes transportér 18 se zásobníkem 17 cementu, dimenzovaným na 16 tun cementu.

Dávkovačem 1.Q je automaťcká váha na cement s váživostí do 100 kg. Na jeho, výstupu 18 je namontována klapka 40 k vyprazdňování zásobníku váhy. Od klapky 40 vede potrubí k prvnímu vstupu 19 bomogenizátoru 28. Ten je opatřen ještě druhým vstupem 22 pro· kapalinu a výstupem 23 konečného prcduktu s uzávěrem 26, který je tvořen kulovým kohoutem. Dále je fcomogenizátor 20 opatřen míchadlem 21. Ke druhému vstupu 22 hoímiogenizáťoru 20 je připojen dávkovač 23 kapakny přes výstup 41, ventil 42 a nálevku 43. Dávkovač 23 kapaliny je opatřen přívody 24 vody a kapalných radioaktivních odpadů. Voda se přivádí přes venťl 44, kapalné odpady se přivádějí ze zásobníku 2 přes výpusť 4, čerpadlo· 5 a ventil 45.

Vynález může být využit v obloru jaderné energetiky, při zpracování odpadních vod z chemického a jiného průmyslu, například z provozů galvanizoven. Dále může být vynález využit při výrobě některých chemických látek, například feromagnetických práškových materiálů, síranu mědnatého·, fluorokřemičitanu a fluoroblinitanu sodného z odpadních roztoků.

Claims (11)

1. Zařízení na zpracování radioaktivních, toxických a jinak životní prostředí ohrožujících odpadů kapalné nebo kašovité konzistence, vyznačené tím, že sestává z nosné konstrukce (lj a na ní upevněných aparátů, a to zásobníku (2) kapalných nebo kašovitých odpadů, opatřeného prvním přívodem (3j kapalných nebo kašovitých odpadů a výpustí (4), spojenou se vstupem míchaného reaktoru (6), tvořeného tělesem tvaru dutého válce, uzpůsobeného k vytápění, například odporovým topným tělesem,, a opatřeného míchacím a transportním rotorem (61 j s nejméně jedním šikmým listem (161) na hřídeli (151) a s pohonnou jednotkou (31), přičemž zásobník (2) kapalných nebo kašovitých odpadů je opatřen ještě druhým přívodem (7), spojeným s nejméně jedním zásobníkem (8) chemckých aditiv, a míchaný reaktor (6) je opatřen jednak výstupem (11) brýdových par, spojeným potrubím s kondenzátorem (12), jednak druhým výstupem (9) sypkého produktu.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že k aparátům, upevněným na nosné konstrukci (1), náleží dávkovač (10) sypkých hmot, opatřený prvním vstupem, připojeným na druhý výstup (9) sypkého produktu míchaného reaktoru (6), přičemž dávkovač (10) sypkých hmlot je opatřen ještě druhým vstupem (15), připojeným k zásobníku (17J cementu, a výstup (18) dávkovače (10) sypkých hmot ústí do prvního vstupu (19) homogenlzátoru (20), který je připojen svým druhým vstupem (22 j k dávkovači (23j kapaliny, opatřenému přívodem (24) vody a kapalných nebo kašovitých odpadů, přičemž homogenizátor (20) je opatřen míchadlem (21] a výstupem (25) cementové hmoty s uzávěrem (26).

3. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že výpusť (4) zásobníku (2) kapalných nebo kašovitých odpadů je spojena se vstupem míchaného reaktoru (6) přes čerpadlo (5).

4. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že výstup (11) brýdových par míchaného reaktoru (6) je spojen s kondenzátorem (12 j přes filtrační jednotku (13).

vynalezu

5. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že kondenzátor (12) je připojen na sací potrubí vývěvy (14).

6. Zařízení pcdle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že druhý vstup (15) dávkovače (10) sypkých hmot je připojen k zásobníku (17) cementu přes transportér (16).

7. Zařízení podle bodu 1 nebo* podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že míchací a transportní rotor (61) je zaměnitelný za alespoň jeden jiný míchací a transportní rotor (62), který se liší od míchacího a transportního rotoru (61) počtem šikmých listů (162) a/ /nebo, jejich sklonem k hřídeli (152).

8. Zařízení podle bodu 1 nebo podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že míchaný reaktor (6) je opatřen pohonnou jednotkou (34) s nastavitelnými otáčkami.

9. Zařízení podle bodu 1 nebo podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že nosná konstrukce (1) je tvořena nejméně dvěma samostatnými moduly (101, 102) maximálních vnějších rozměrů 2,5 X 2,5 X 6 m, přičemž jednotlivé moduly jsou mezi sebou vzájemně spojeny spojkami potrubí, například hadicemi a elektrickými propojovacími prvky, například kabely s konektory.

10. Zařízení podle bodů 1 a 9, vyznačené tím,, že samostatné moduly jsou dva a jsou uspořádány nad sebou, přičemž spodní modul (101) obsahuje zásobník (2) kapalných nebo kašovitých odpadů a nejméně jeden zásobník (8) chemických aditiv, horní modul (102) obsahuje míchaný reaktor (6), filtrační jednotku (13) a kondenzátor (12).

11. Zařízení podle bodů 1, 2 a 9, vyznačené tím, že moduly nbsné konstrukce jsou tři a jsou uspořádány nad sebou, přičemž spodní modul (101) obsahuje homogenizátor (20) cementové hmoty, prostřední modul (102) obsahuje dávkovač (10) sypkých hmot, dávkovač (23) kapaliny a zásobník (2) kapalných nebo, kašovitých odpadů, zatímco horní modul (103) obsahuje míchaný reaktor (6) s filtrační jednotkou (13), přičemž transportér (16) cementu je připevněn k prostřednímu modulu (102).