CZ278833B6 - Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou - Google Patents

Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou Download PDF

Info

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
Application number
CS913776A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomas Zizka
Original Assignee
Svus A S
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Svus A S filed Critical Svus A S
Priority to SK377691A priority Critical patent/SK377691A3/sk
Priority to CS913776A priority patent/CZ278833B6/cs
Publication of CZ377691A3 publication Critical patent/CZ377691A3/cs
Publication of CZ278833B6 publication Critical patent/CZ278833B6/cs

Links

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)

  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.
CS913776A 1991-12-12 1991-12-12 Způsob vitrifikace kapalných radioaktivních odpadů s nízkou aktivitou CZ278833B6 (cs)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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