CZ278833B6 - Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou - Google Patents
Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou Download PDFInfo
- Publication number
- CZ278833B6 CZ278833B6 CS913776A CS377691A CZ278833B6 CZ 278833 B6 CZ278833 B6 CZ 278833B6 CS 913776 A CS913776 A CS 913776A CS 377691 A CS377691 A CS 377691A CZ 278833 B6 CZ278833 B6 CZ 278833B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- vitrification
- mixture
- radioactive waste
- glass
- liquid radioactive
- Prior art date
Links
- 239000010857 liquid radioactive waste Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 title claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 title description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 15
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 claims abstract description 3
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000011234 economic evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 235000014666 liquid concentrate Nutrition 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 description 1
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000008504 concentrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 239000002925 low-level radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052645 tectosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Vytvoří se směs zeolitu obsahujícího 45 až 65 % hmot. sklotvorných oxidů, zejména oxidu křemičitého a oxidu hlinitého, a kapalných radioaktivních odpadů, obsahujících 25 až 45 % hmot. oxidů alkalických kovů a taviv, zejména oxidu sodného, oxidu draselného a oxidu bori- tého. Poměr obsahu zeolitu ku obsahu radioaktivních odpadů ve směsi je 55 : 45 až 70 : 30. Směs se tepelně zpracuje při teplotách do 1 200 °C.
Description
Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu vitrifikace kapalných radioaktivních „ 1 Π - ~ ~ odpadu s nízkou aktivitou, tj . do 10 Bq, pri nemz se jako sklotvorné složky používá hlinitokřemičitanových jílů - zeolitů.
Dosavadní stav techniky
V jaderných elektrárnách vzniká během provozu při dekontaminaci zařízení, kapalných chladiv a mazadel, v prádelnách nebo při operacích v iontoměničových kolonách a v řadě dalších činností značné množství kapalných aktivních odpadů, obsahujících vedle anorganických a organických solí i některé radionuklidy. Stabilizace těchto kapalných koncentrátů s nízkou aktivitou se většinou provádí zapracováním do cementů, tzv. cementací nebo bitumenací, což je fixace odpadů pomocí asfaltu, nebo vitrifikací, tzn. fixací odpadů do skleněné matrice. Při porovnání těchto technologií je nej jednodušší, nejméně náročná a nejdéle používaná metoda cementace. Ta však při celkovém ekonomickém hodnocení (výroba, doprava, uložení) není nej lacinější a nejvýhodnější. Metoda vitrifikace má řadu výhod a předností, jako je možnost pevného zabudování radionuklidů do struktury skla, objemová redukce odpadů (sedmi - až devítinásobná), bezpečná technologie, nehořlavost a nízká vyluhovatelnost výsledného produktu. Po celkovém ekonomickém zhodnocení vychází tato technologie jako nejperspektivnější způsob stabilizace těchto odpadů.
Principem vitrifikace je tepelné zpracování odpadů a sklotvorné složky, většinou jednoduchých skleněných frit, které tavením vytvářejí skelnou matrici, vázající aktivní radionuklidy. Vzniklá tavenina, produkt vitrifikace, je po vychladnutí bez řízeného chlazení dále transportována v kovových obalech na vybrané úložiště k dlouhodobému uskladnění.
Vitrifikace může probíhat jednostupňově nebo dvoustupňové. Při jednostupňovém systému se realizuje vstup kapalných radioaktivních odpadů a skleněných frit samostatně do tavícího agregátu přímo na hladinu taveniny, nebo se po předchozím smísení obou složek v homogenizátoru dávkuje jejich směs do tavící pece.
V obou těchto případech však nelze dosáhnout takového smísení kapaliny a skleněné frity, aniž by při dávkování do pece nedocházelo k přímému kontaktu kapalné fáze s roztavenou taveninou, případně tavící se fritou. To má za následek rychlé odpaření vody a silný vývin vodní páry, s níž odchází do filtračního systému i značné množství aktivních složek, které je naopak nutné vpravit do taveniny. Dále existuje zvýšené nebezpečí vzniku vodíku, jehož přítomnost může vést ke tvorbě třaskavé směsi. Intenzivní nepravidelné odpařování může také vytvářet tlakové rázy plynů, které mohou porušit systém potrubí, průplachů i stavbu pece.
Při dvoustupňovém systému vitrifikace se kapalný koncentrát
-1CZ 278833 B6 před vstupem do tavícího agregátu nejprve tepelně upravuje na kalcinát. Příprava kalcinátu je však energeticky a časově značně náročná.
Koncentráty nízkoaktivních odpadů obsahují jako hlavní složku soli alkalických kovů, zejména sodíku Na a draslíku K a kyselinu boritou Η-^ΒΟβ. Vznikající oxidy těchto sloučenin při vitrifikaci vytvářejí během tepelného zpracováni se sklotvornými složkami nízkotavitelné boritokřemičité skloviny. Oxidy alkalických kovů a oxid boritý B2O3 sice na jedné straně snižují provozní tavící teploty, ale na druhé straně zhoršují hydrolytickou odolnost konečného produktu vitrifikace. Ta je z hlediska dlouhodobého působení vlhkosti či vody v prostředí úložiště jedním z hlavních požadavků na jeho kvalitu. Proto je třeba vždy pro dodržení nutných technologických podmínek vitrifikace a chemické stability konečného produktu vhodně upravit a udržovat poměr obou vstupních složek, sklotvorné složky a kapalného odpadu.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody se omezí nebo úplně odstraní použitím způsobu vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se vytvoří směs zeolitu, obsahujícího 45 až 65 % hmot. sklotvorných oxidů, zejména oxidu křemičitého SiO2 a oxidu hlinitého A12O3, a kapalných radioaktivních odpadů, obsahujících 25 až 45 % hmot. oxidů alkalických kovů a taviv, zejména oxidu sodného Na2O, oxidu draselného K20 a oxidu boritého B2O3. Poměr obsahu zeolitu ku obsahu radioaktivních odpadů ve směsi je 55 : 45 až 70 : 30. Směs se tepelně zpracuje při teplotách do 1 200 °C.
Zeolity jsou přírodní tektosilikáty (hlinitokřemičitany) se speciálně vázanou vodou a vyměnitelnými kationty, jejichž kanálková struktura je předpokladem velmi dobrých absorpčních schopností. Výhodou použití zeolitů jako jediné sklotvorné složky je také jejich vhodné chemické složení. Dostatečný obsah sklotvorných látek v surovině vytváří ve spojení s kapalnými radioaktivními odpady, obsahujícími určité množství oxidů alkalických kovů a taviv, taveninu na bázi boritokřemičité skloviny, výsledný produkt vitrifikace má vyhovující hydrolytickou odolnost. Další výhoda způsobu vitrifikace podle vynálezu spočívá v tom, že směs zeolitu a kapalných radioaktivních odpadů vytváří při tepelném zpracování v tavícím zařízení na hladině taveniny příznivý stav, upravující vlastní tavící podmínky. Kontakt kapaliny s taveninou je tlumen přítomností vrstvy sušící se vsázky se zeolitem, který je dobrým absorbérem, což značně omezuje možnost odpařování vody. Při dodržení tavícího režimu dochází k požadovanému rovnoměrnějšímu stavování vsázky, k nižšímu úniku aktivních zplodin. Při použití zeolitů jako sklotvorné složky se používá ekonomicky výhodnější jednostupňový systém vitrifikace.
-2CZ 278833 B6
Příklady provedení vynálezu
1) Přírodní hlinitokřemičitan - směs zeolitu s klinoptilolitem, obsahující 55 % hmot. sklotvorných složek, z toho 47 % hmot. oxidu křemičitého SiO2 a 8 % hmot. oxidu hlinitého A12O3, se smísí v poměru 60 : 40 s kapalnými radioaktivními odpady, obsahujícími 26 % hmot. oxidů sodného Na20 a draselného K20 a 16 % hmot. oxidu boritého B2O3. Tavení směsi probíhá při teplotách do 1 200 °C.
Vzniklý skelný produkt vyhovuje požadavkům na vhodnou hydrolytickou odolnost.
2) Zeolit, obsahující 59 % hmot. sklotvorných složek, z toho 50 % hmot. oxidu křemičitého SiO2 a 9 % hmot. oxidu hlinitého A12O3, se smísí v poměru 55 : 45 s kapalnými radioaktivními odpady, obsahujícími 31 % hmot. oxidů sodného Na20 a draselného K2O a 14 % hmot. oxidu boritého B2O3 a utaví při teplotách do
200 °C. Vzniklý skelný produkt vyhovuje požadavkům na vhodnou hydrolytickou odolnost.
3) Zeolit, obsahující 46 % hmot. sklotvorných složek, z toho 39 % hmot. oxidu křemičitého SiO2 a 7 % hmot. oxidu hlinitého A12O3, se smísí v poměru 70 : 30 s kapalnými radioaktivními odpady, obsahujícími 25 % hmot. oxidů sodného Na20 a draselného K20 a 2 % hmot. oxidu boritého B2O3. Tavení směsi probíhá při teplotách do 1 200 °C. Vznikne skelný produkt, vyhovující požadavkům na vhodnou hydrolytickou odolnost.
Průmyslová využitelnost
Způsob vitrifikace podle vynálezu lze využít pro stabilizaci kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou, vznikajících při provozu jaderných elektráren, zkušebním provozu jaderných reaktorů apod.
Claims (1)
- Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou, vyznačený tím, že se vytvoří směs zeolitu, obsahujícího 45 až 65 % hmot. sklotvorných oxidů, zejména oxidu křemičitého a oxidu hlinitého, a kapalných radioaktivních odpadů, obsahujících 25 až 45 % hmot. oxidů alkalických kovů a taviv, zejména oxidu sodného, oxidu draselného a oxidu boritého, přičemž poměr zeolitu ku obsahu radioaktivních odpadů ve směsi je 55 : 45 až 70 : 30 a směs se tepelně zpracuje při teplotách do 1 200 °C.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK377691A SK377691A3 (sk) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | Spôsob vítrifikácie kvapalných rádioaktívnych odpadov s nízkou aktivitou |
CS913776A CZ278833B6 (cs) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS913776A CZ278833B6 (cs) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ377691A3 CZ377691A3 (cs) | 1993-06-16 |
CZ278833B6 true CZ278833B6 (cs) | 1994-07-13 |
Family
ID=5378827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS913776A CZ278833B6 (cs) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ278833B6 (cs) |
SK (1) | SK377691A3 (cs) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020055337A1 (en) * | 2018-09-14 | 2020-03-19 | Vuje, A.S. | Additives for vitrification of liquid radioactive cesium radionuclides-containing wastes having high retention efficiency of said radionuclides over the entire range of vitrification temperature, method of their preparation and their use |
-
1991
- 1991-12-12 CZ CS913776A patent/CZ278833B6/cs unknown
- 1991-12-12 SK SK377691A patent/SK377691A3/sk unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020055337A1 (en) * | 2018-09-14 | 2020-03-19 | Vuje, A.S. | Additives for vitrification of liquid radioactive cesium radionuclides-containing wastes having high retention efficiency of said radionuclides over the entire range of vitrification temperature, method of their preparation and their use |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ377691A3 (cs) | 1993-06-16 |
SK377691A3 (sk) | 1994-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101657109B1 (ko) | 방사성 배출액의 밀폐를 위한 알루미노-보로실리케이트 글래스 및 방사성 배출물 처리방법 | |
US6145343A (en) | Low melting high lithia glass compositions and methods | |
US5434333A (en) | Method for treating materials for solidification | |
Sobolev et al. | Vitrification processes for low, intermediate radioactive and mixed wastes | |
SE452672B (sv) | Forfarande for jonbytesbehandling av porost silikatglas, enligt forfarandet framstellt porost glas samt anvendning av detsamma | |
Brow et al. | Iron polyphosphate glasses for waste immobilization | |
US9305672B2 (en) | Vitrified chemically bonded phosphate ceramics for immobilization of radioisotopes | |
Gardner et al. | Thermal treatment of Cs-exchanged chabazite by hot isostatic pressing to support decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant | |
JP7114816B2 (ja) | 全ガラス化温度範囲にわたり放射性核種の高い保持効率を有する、液体で放射性のセシウム放射性核種含有廃棄物のガラス化のための添加剤、それらの調製方法およびそれらの使用 | |
JP3232993B2 (ja) | 放射性廃棄物の処理方法 | |
CZ278833B6 (cs) | Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou | |
EP0180308A1 (en) | Borosilicate zeolite for nuclear waste disposal | |
KR20130042569A (ko) | 첨가제-함유 알루미노보로실리케이트 및 그 제조방법 | |
Kashcheev et al. | Advanced vitreous wasteforms for radioactive salt cake waste immobilisation | |
RU2203513C2 (ru) | Стеклообразующий фосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов | |
Stefanovsky et al. | RADON Operational Experience in High-Temperature Treatment of Radioactive Wastes | |
US6329563B1 (en) | Vitrification of ion exchange resins | |
RU2195727C1 (ru) | Способ переработки радиоактивных и токсичных донных отложений | |
USH1013H (en) | Process for the immobilization and volume reduction of low level radioactive wastes from thorium and uranium processing | |
JP2019043810A (ja) | ガラス固化体の処理方法 | |
Costa-Silva et al. | New approach to niobia-modified borosilicate glasses for Cs waste immobilization | |
Hamodi et al. | Immobilization of spent ion exchange resin arising from nuclear power plants: an introduction | |
RU2529496C2 (ru) | Состав для отверждения жидких радиоактивных отходов | |
RU2097854C1 (ru) | Способ переработки радиоактивного зольного остатка | |
Stone | Understanding Emissions from the Thermal Treatment of Intermediate Level Radioactive Waste |