RO137694A2 - Process for the selective removal of anionic radionuclides - Google Patents
Process for the selective removal of anionic radionuclides Download PDFInfo
- Publication number
- RO137694A2 RO137694A2 ROA202300208A RO202300208A RO137694A2 RO 137694 A2 RO137694 A2 RO 137694A2 RO A202300208 A ROA202300208 A RO A202300208A RO 202300208 A RO202300208 A RO 202300208A RO 137694 A2 RO137694 A2 RO 137694A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- reagent
- halide
- resin
- radionuclide
- agent
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 title claims abstract description 19
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 101
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 68
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 68
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims abstract description 50
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 41
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 125000004400 (C1-C12) alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 8
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims abstract description 8
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 5
- 229940077388 benzenesulfonate Drugs 0.000 claims abstract description 5
- SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-M benzenesulfonate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 229940001468 citrate Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 229960001860 salicylate Drugs 0.000 claims abstract description 5
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M salicylate Chemical compound OC1=CC=CC=C1C([O-])=O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M bromate Inorganic materials [O-]Br(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N bromic acid Chemical compound OBr(=O)=O SXDBWCPKPHAZSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 33
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 29
- -1 alkylammonium halide Chemical class 0.000 claims description 25
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 9
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical group [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940092714 benzenesulfonic acid Drugs 0.000 claims description 3
- ODTSDWCGLRVBHJ-UHFFFAOYSA-M tetrahexylazanium;chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCC[N+](CCCCCC)(CCCCCC)CCCCCC ODTSDWCGLRVBHJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229960004106 citric acid Drugs 0.000 claims description 2
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 claims description 2
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N papa-hydroxy-benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 229920004449 Halon® Polymers 0.000 claims 1
- PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N dichlorodifluoromethane Chemical compound FC(F)(Cl)Cl PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 abstract description 10
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 21
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 5
- 239000002926 intermediate level radioactive waste Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 239000002927 high level radioactive waste Substances 0.000 description 4
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000002925 low-level radioactive waste Substances 0.000 description 3
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-NJFSPNSNSA-N Carbon-14 Chemical compound [14C] OKTJSMMVPCPJKN-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- 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 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- BHMLFPOTZYRDKA-IRXDYDNUSA-N (2s)-2-[(s)-(2-iodophenoxy)-phenylmethyl]morpholine Chemical compound IC1=CC=CC=C1O[C@@H](C=1C=CC=CC=1)[C@H]1OCCNC1 BHMLFPOTZYRDKA-IRXDYDNUSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000321453 Paranthias colonus Species 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005210 alkyl ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000004694 iodide salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000005567 liquid scintillation counting Methods 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000005025 nuclear technology Methods 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 150000003112 potassium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 description 1
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 1
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
- B01J49/50—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor characterised by the regeneration reagents
- B01J49/57—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor characterised by the regeneration reagents for anionic exchangers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
- B01J41/04—Processes using organic exchangers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/02—Solvent extraction of solids
- B01D11/028—Flow sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/02—Solvent extraction of solids
- B01D11/0288—Applications, solvents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/20—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the conditioning of the sorbent material
- B01D15/203—Equilibration or regeneration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Abstract
Description
PROCEDEU PENTRU ELIMINAREA SELECTIVĂ A RADIONUCLIZILOR ANIONICIPROCEDURE FOR THE SELECTIVE ELIMINATION OF ANIONIC RADIONUCLIDES
Domeniul invențieiField of the invention
Prezenta invenție se referă, în general, la un procedeu și la un sistem pentru îndepărtarea selectivă a radionuclizilor anionici din deșeurile reactoarelor nucleare, cum ar fi rășinile schimbătoare de ioni. în special, prezenta invenție se referă la un procedeu de îndepărtare selectivă a radiocarbonului din rășina schimbătoare de ioni cu ajutorul unui reactiv și apoi la eliberarea ulterioară a radiocarbonului din reactiv, care regenerează reactivul.The present invention relates generally to a process and system for the selective removal of anionic radionuclides from nuclear reactor waste, such as ion exchange resins. In particular, the present invention relates to a process for selectively removing radiocarbon from ion exchange resin with a reagent and then subsequently releasing the radiocarbon from the reagent, which regenerates the reagent.
Contextul invențieiBackground of the invention
Deșeurile radioactive sunt un produs secundar al diferitelor procese de tehnologie nucleară. Gestionarea și eliminarea deșeurilor radioactive sunt reglementate de agențiile guvernamentale pentru a proteja sănătatea umană și mediul înconjurător. Deșeurile radioactive au fost împărțite în categorii în funcție de nivelul de radioactivitate intrinsecă, care reflectă pericolul pe care îl pot reprezenta. Aceste categorii includ deșeurile de activitate slabă, deșeurile de activitate medie și deșeurile de activitate înaltă. Nivelul de clasificare a deșeurilor dictează măsurile de I 1 precauție care trebuie luate în timpul gestionării și eliminării acestora.Radioactive waste is a by-product of various nuclear technology processes. The management and disposal of radioactive waste are regulated by government agencies to protect human health and the environment. Radioactive waste has been divided into categories based on the level of intrinsic radioactivity, which reflects the danger it can pose. These categories include low activity waste, medium activity waste and high activity waste. The level of waste classification dictates the I 1 precautionary measures that must be taken during their management and disposal.
Deșeurile de activitate slabă (Low-level waste - LLW) reprezintă de departe cel mai răspândit tip de deșeuri produse și includ materiale generate de spitale, laboratoare de cercetare etc., care au de obicei cantităti mici de radioactivitate de scurtă durată. Eliminarea poate necesita o ecranare în timpul manipulării și transportului, dar majoritatea deșeurilor de activitate slabă sunt adecvate pentru îngroparea la mică adâncime.Low-level waste (LLW) is by far the most widespread type of waste produced and includes materials generated by hospitals, research laboratories, etc., which usually have small amounts of short-lived radioactivity. Disposal may require shielding during handling and transport, but most low-level wastes are suitable for shallow burial.
Deșeurile de activitate medie (ILW) conțin cantități mai mari de radioactivitate în comparație cu deșeurile de activitate slabă și pot include materiale precum rășini, nămoluri chimice și învelișuri metalice de combustibil nuclear, precum și materiale contaminate provenite din dezafectarea reactoarelor. Eliminarea acestora poate necesita solidificarea în beton sau bitum sau amestecarea cu nisip silicios și vitrificarea în vederea eliminării.Intermediate-level waste (ILW) contains higher amounts of radioactivity compared to low-level waste and can include materials such as resins, chemical sludges and metal nuclear fuel cladding, as well as contaminated material from reactor decommissioning. Their disposal may require solidification in concrete or bitumen or mixing with silica sand and vitrification for disposal.
Deșeurile de activitate înaltă (HLW) sunt produse de reactoarele nucleare. Deși definiția exactă a deșeurilor de activitate înaltă diferă la nivel internațional, aceasta ar include, de exemplu, o bară de combustibil nuclear după ce aceasta a efectuat un ciclu de combustibil și este îndepărtată din miez. Deși nu există un consens clar cu privire la cel mai bun mod de a elimina deșeurile de activitate înaltă, minimul este, de obicei, îngroparea geologică la mare adâncime, fie într-o mină, fie într-un foraj adânc.High-level waste (HLW) is produced by nuclear reactors. Although the exact definition of high-level waste differs internationally, it would include, for example, a nuclear fuel rod after it has completed a fuel cycle and is removed from the core. Although there is no clear consensus on the best way to dispose of high-level waste, the minimum is usually deep geological burial, either in a mine or deep borehole.
Trecerea volumului de generare a deșeurilor de la HLW și ILW la LLW va reduce efortul asociat cu depozitarea, ceea ce va face ca, în cele din urmă, generarea de energie nucleară să fie mai rentabilă.Shifting the volume of waste generation from HLW and ILW to LLW will reduce the effort associated with storage, ultimately making nuclear power generation more cost-effective.
Rășinile schimbătoare de ioni sunt un produs rezidual important creat de reactoarele nucleare. Rășinile schimbătoare de ioni pot fi sub formă de bile sau granule și elimină materialul radioactiv din deșeuri prin schimbul de ioni între faza lichidă sau gazoasă și rășina schimbătoare de ioni solidă. în reactoarele nucleare, rășinile schimbătoare de ioni pot fi utilizate pentru purificarea agentului de răcire primar (apă), tratarea efluenților primari, tratarea apei din bazinele de stocare a combustibilului, demineralizarea generatorului de abur, tratarea deșeurilor lichide și a apelor de drenaj, purificarea acidului boric pentru reciclare și lustruirea condensatului, pentru a numi doar câteva dintre acestea. în unele tipuri de reactoare, deșeurile de carbon iradiat (grafit) conțin, de asemenea, 14C, care pot fi prelucrate prin incinerare sau prin tehnici de ablație cu laser pentru a produce dioxid de carbon radioactiv 14CO2. Acest gaz poate fi captat și purificat cu ajutorul rășinilor schimbătoare de ioni.Ion exchange resins are an important waste product created by nuclear reactors. Ion exchange resins can be in the form of beads or granules and remove radioactive material from waste by exchanging ions between the liquid or gas phase and the solid ion exchange resin. In nuclear reactors, ion exchange resins can be used for primary coolant (water) purification, primary effluent treatment, fuel storage pool water treatment, steam generator demineralization, liquid waste and drainage water treatment, acid purification boric for recycling and condensate polishing, to name just a few. In some types of reactors, the waste irradiated carbon (graphite) also contains 14 C, which can be processed by incineration or laser ablation techniques to produce radioactive carbon dioxide 14 CO 2 . This gas can be captured and purified using ion exchange resins.
Rășinile schimbătoare de ioni sunt foarte eficiente în ceea ce privește transferul conținutului radioactiv dintr-un volum mare de lichid într-un volum mic de solid. Tratarea și condiționarea materialelor schimbătoare de ioni radioactive uzate este un proces complex care cuprinde o analiză detaliată a caracteristicilor materialelor și a compatibilității acestora cu diferitele opțiuni de prelucrare, depozitare și/sau eliminare.Ion exchange resins are very efficient in transferring radioactive content from a large volume of liquid to a small volume of solid. The treatment and conditioning of spent radioactive ion exchange materials is a complex process that involves a detailed analysis of the characteristics of the materials and their compatibility with the various processing, storage and/or disposal options.
Aceste rășini schimbătoare de ioni utilizate în sistemele reactoarelor nucleare conțin » I în cele din urmă niveluri ridicate de carbon-14 (14C) atunci când sunt scoase din uz.These ion exchange resins used in nuclear reactor systems eventually contain high levels of carbon-14 ( 14 C) when they are retired.
Din cauza timpului de înjumătățire lung al acestui radioizotop, adică aproximativ 5730Because of the long half-life of this radioisotope, which is about 5730
BUCUREȘTI - ROMANIA < '3. W2 1476 ^0/17752/2003 de ani, deseurile de rășini schimbătoare de ioni sunt clasificate în mod obișnuit ca deșeuri de activitate medie (ILW).BUCHAREST - ROMANIA < '3. W2 1476 ^0/17752/2003 years, waste ion exchange resins are commonly classified as intermediate activity waste (ILW).
Pe lângă dorința de a reduce volumul și costurile asociate eliminării ILW, există o nevoie actuală de a atenua emisiile de 14C (sub formă de dioxid de carbon radioactiv) provenite de la deșeurile de rășini care se află în prezent în depozitare intermediară în întreaga lume. în mod ideal, rășina schimbătoare de ioni contaminată este purificată pentru a elimina în mod substanțial 14C, astfel încât să se califice pentru clasificarea ca deseu de activitate slabă.In addition to the desire to reduce the volume and costs associated with ILW disposal, there is a current need to mitigate 14 C emissions (as radioactive carbon dioxide) from waste resins currently in interim storage worldwide . Ideally, the contaminated ion exchange resin is purified to substantially remove 14 C so that it qualifies for classification as a low activity waste.
Există în principal patru tehnologii existente care încearcă să abordeze gestionarea rășinilor schimbătoare de ioni radioactive uzate. Acestea sunt: (1) procese termice, (2) procese de decapare cu acid, (3) utilizarea dioxidului de carbon supercritic pentru a extrage carbonul și (4) procese neselective de schimb de săruri.There are mainly four existing technologies that attempt to address the management of spent radioactive ion exchange resins. These are: (1) thermal processes, (2) acid pickling processes, (3) the use of supercritical carbon dioxide to extract the carbon, and (4) non-selective salt exchange processes.
Procedeul termic constă în încălzirea rășinilor schimbătoare de ioni uzate în condiții » 1 de temperatură controlată, astfel încât să se elimine mai întâi apa și apoi radiocarbonul. Acest proces necesită multă energie, produce subproduse radioactive și urât mirositoare sub formă gazoasă și are nevoie de sisteme complexe de spălare a gazelor pentru a reduce emisiile în mediu.The thermal process consists of heating the spent ion exchange resins under » 1 controlled temperature conditions so as to remove first the water and then the radiocarbon. This process is energy-intensive, produces radioactive and foul-smelling gaseous byproducts, and requires complex gas scrubbing systems to reduce emissions to the environment.
Procesul de decapare acidă utilizează acizi minerali puternici pentru a elimina aproape toți radionuclizii din rășinile uzate. Acesta separă 14C, deoarece este singurul radionuclid care emană sub formă de gaz. Dezavantajele sale constau în faptul că utilizează substanțe chimice periculoase (corozive și generatoare de fum) și generează volume mari de deșeuri mixte radioactive. în plus, deșeurile radioactive secundare sunt produse atât sub formă lichidă, cât și sub formă de gaz.The acid pickling process uses strong mineral acids to remove almost all radionuclides from the spent resins. It separates 14 C because it is the only radionuclide that is emitted as a gas. Its disadvantages are that it uses hazardous chemicals (corrosive and smoke-generating) and generates large volumes of mixed radioactive waste. In addition, secondary radioactive waste is produced in both liquid and gaseous form.
Procedeul cu dioxid de carbon supercritic funcționează la temperaturi de peste 31 °C și presiuni de peste 7,4 MPa, eliminând 14C din rășinile schimbătoare de ioni uzate prin schimb izotopic. Principalele sale dezavantaje sunt faptul că necesită un echipament de înaltă presiune, iar rata de prelucrare a deșeurilor este lentă.The supercritical carbon dioxide process operates at temperatures above 31 °C and pressures above 7.4 MPa, removing 14 C from spent ion exchange resins by isotopic exchange. Its main disadvantages are that it requires high pressure equipment and the waste processing rate is slow.
Procesul de schimb de sare utilizează o soluție de sare neutră (de exemplu, NaCI) pentru a elua toți radionuclizii din rășina reziduală, fără o separare simplă a 14C de ceilalți radionuclizi. Un alt dezavantaj este acela că generează volume mari de deșeuri secundare radioactive, a căror eliminare este costisitoare.The salt exchange process uses a neutral salt solution (eg, NaCl) to elute all radionuclides from the residual resin without simple separation of the 14 C from the other radionuclides. Another disadvantage is that it generates large volumes of radioactive secondary waste, the disposal of which is expensive.
Areva, C-14 - Recovery from spent resin, 37th Annual Conference of the Canadian Nuclear Society and 41 st Annual CNS/CNA Student Conference (2017) prezintă utilizarea acizilor organici nenumiți pentru a elimina C-14 din rășinile uzate. în absența regenerării acizilor organici, procesul se poate dovedi costisitor în timp.Areva, C-14 - Recovery from spent resin, 37th Annual Conference of the Canadian Nuclear Society and 41 st Annual CNS/CNA Student Conference (2017) presents the use of unnamed organic acids to remove C-14 from spent resins. in the absence of organic acid regeneration, the process can prove costly over time.
University of Michigan, Relative determination of 14C on spent ion-exchange resins by resin regeneration and sample combustion, Applied Radiation and Isotopes (1993), Volume 44, Number 4, pp. 701-705, analizează pe scurt două tehnici de recuperare a C-14 din rășinile schimbătoare de ioni de la centralele nucleare. Prima metodă este combustia și oxidarea. A doua metodă este decaparea cu acizi sau baze.University of Michigan, Relative determination of 14 C on spent ion-exchange resins by resin regeneration and sample combustion, Applied Radiation and Isotopes (1993), Volume 44, Number 4, pp. 701-705, briefly reviews two recovery techniques C-14 from ion exchange resins from nuclear power plants. The first method is combustion and oxidation. The second method is pickling with acids or bases.
The Ontario Hydro, Determination of carbon-14 in spent ion exchange resins, International Journal of Applied Radiation and Isotopes (1982), Volume 33, Number 7, pp. 584-585 prezintă utilizarea regenerării cu acid pentru a elimina C-14 din rășinile uzate.The Ontario Hydro, Determination of carbon-14 in spent ion exchange resins, International Journal of Applied Radiation and Isotopes (1982), Volume 33, Number 7, pp. 584-585 describes the use of acid regeneration to remove C-14 from resins worn out.
US2017/148535 pentru Korea Atomic Energy prezintă utilizarea căldurii pentru tratarea deșeurilor de rășini schimbătoare de ioni. KR101624453 pentru Universitatea Națională Sunchon prezintă utilizarea acizilor pentru a trata schimbul de săruri ionice pentru tratarea rășinilor. US2016/247589 pentru Hitachi GE Nuclear Energy prezintă utilizarea electrodepunerii pentru decontaminarea rășinilor.US2017/148535 to Korea Atomic Energy discloses the use of heat to treat waste ion exchange resins. KR101624453 to Sunchon National University discloses the use of acids to treat ion exchange for resin treatment. US2016/247589 to Hitachi GE Nuclear Energy discloses the use of electrodeposition for resin decontamination.
US2016/289790 pentru Kurion Inc. prezintă utilizarea filtrelor submersibile pentru separarea izotopilor radioactivi din deșeurile radioactive. US2012/088949 pentru Electric Power Research Institute prezintă utilizarea fracționării deșeurilor radioactive pe baza densității. EP1786000 pentru Areva NP GmbH prezintă condiționarea rășinilor schimbătoare de ioni cu radicali hidroxi. IUS2016/289790 to Kurion Inc. presents the use of submersible filters for the separation of radioactive isotopes from radioactive waste. US2012/088949 to the Electric Power Research Institute discloses the use of density-based fractionation of radioactive waste. EP1786000 to Areva NP GmbH discloses the conditioning of ion exchange resins with hydroxy radicals. and
EP1564188 pentru INER AEC prezintă o metodă de tratare a rășinilor schimbătoare de ioni prin oxidare umedă, folosind H2O2, hidroxid de bariu și căldură. JP2005181256 pentru Institutul de cercetare în domeniul energiei nucleare prezintă utilizarea căldurii, a acizilor și a H2O2 pentru tratarea rășinilor schimbăto^^g^p^i reziduale. US6407143 pentru Sandia Corp, prezintă eliminarea percloraților din rășinile schimbătoare de ioni. IEP1564188 to INER AEC describes a method of treating ion exchange resins by wet oxidation using H2O2, barium hydroxide and heat. JP2005181256 to the Nuclear Energy Research Institute discloses the use of heat, acids and H2O2 for the treatment of waste resins. US6407143 to Sandia Corp, discloses the removal of perchlorates from ion exchange resins. and
US4687581 pentru Macedo prezintă utilizarea schimbului de ioni pentru decontaminarea fluxurilor de deșeuri toxice, cum ar fi fluxurile de deșeuri radioactive. Această metodologie se bazează pe sticlă poroasă de silicat sau pe un gel. US4628837 pentru Hitachi Ltd. prezintă utilizarea pirolizei pentru îndepărtarea materialelor radioactive din rășinile schimbătoare de ioni. JP50121700 prezintă utilizarea căldurii și fie a acidului formic, fie a acetatului de amoniu pentru tratarea deșeurilor radioactive. IUS4687581 to Macedo discloses the use of ion exchange for decontamination of toxic waste streams such as radioactive waste streams. This methodology is based on porous silicate glass or a gel. US4628837 to Hitachi Ltd. discloses the use of pyrolysis for the removal of radioactive materials from ion exchange resins. JP50121700 discloses the use of heat and either formic acid or ammonium acetate to treat radioactive waste. and
US5286468 pentru Ontario Hydro prezintă utilizarea dioxidului de carbon lichid pentru a elimina C-14. CA1250378 pentru Atomic Energy prezintă utilizarea căldurii, a dioxidului de carbon și a calciului sau bariului pentru îndepărtarea C-14 din rășinile schimbătoare de ioni. US4122048 pentru Commissariat a l'Energie Atomique prezintă utilizarea bazelor pentru a bloca situsurile active de pe rășinile cationice în vederea condiționării rășinilor de schimb ionic contaminate. * fUS5286468 to Ontario Hydro shows the use of liquid carbon dioxide to remove C-14. CA1250378 for Atomic Energy describes the use of heat, carbon dioxide, and calcium or barium to remove C-14 from ion exchange resins. US4122048 to the Commissariat a l'Energie Atomique discloses the use of bases to block active sites on cationic resins in order to condition contaminated ion exchange resins. * f
Este nevoie de un proces mai eficient pentru îndepărtarea selectivă a radiocarbonului din deseurile de reactor.A more efficient process for the selective removal of radiocarbon from reactor waste is needed.
Rezumatul invențieiSummary of the invention
Conform unui aspect al prezentei invenții, este prevăzut un procedeu de îndepărtare a radionuclizilor anionici din rășina schimbătoare de ioni uzată, care cuprinde amestecarea a cel puțin un reactiv cu respectiva rășină în soluție pentru a forma un prim amestec și îndepărtarea radionuclizilor anionici din rășina schimbătoare de ioni uzată pentru a produce un reactiv legat de radionuclizi, unde reactivul are următoarea formulă generală:According to one aspect of the present invention, there is provided a process for removing anionic radionuclides from spent ion exchange resin, which comprises mixing at least one reagent with said resin in solution to form a first mixture and removing anionic radionuclides from the ion exchange resin ions used to produce a radionuclide-bound reagent, where the reagent has the following general formula:
(Rl)n H(4-n)XY(Rl)n H (4 -n)XY
AGENT undeAGENT where
Ri este un grup alchil liniar sau ramificat în C1-C12, un grup alchil liniar sau ramificat în C1-C12, cicloalchil, fenil sau un grup alchil sau alchil liniar sau ramificat în C1-C12 substituit cu cicloalchil sau fenil; ----------------------------bucureștiRO 137694 A2 < η >4;R 1 is a linear or branched C 1 -C 12 alkyl group, a linear or branched C 1 -C 12 alkyl group, cycloalkyl, phenyl or a linear or branched C 1 -C 12 alkyl or alkyl group substituted with cycloalkyl or phenyl; ---------------------------- BucharestRO 137694 A2 < η >4;
X este Ν, Ρ sau As; siX is Ν, Ρ or As; and
Y este CI, Br, I, bromat, bisulfit, benzensulfonat, salicilat, citrat și fenat.Y is Cl, Br, I, bromate, bisulfite, benzenesulfonate, salicylate, citrate and phenate.
Folosind un exemplu unde Y este o halogenură, agentul se leagă de carbon:Using an example where Y is a halide, the agent binds to carbon:
AGENT-halogenură + R2-14CO3 -» (AGENT)2-14CO3 + 2 R-halogenură Ec. 1AGENT-halide + R2- 14 CO3 -» (AGENT)2- 14 CO3 + 2 R-halide Eq. 1
Etapa 2 constă în regenerarea agentului selectiv. Radiocarbonul este separat de componentele neradioactive din lichid printr-un flux de extracție a lichidului. Reactivul poate fi refolosit.Stage 2 consists in the regeneration of the selective agent. The radiocarbon is separated from the non-radioactive components in the liquid by a liquid extraction stream. The reagent can be reused.
(AGENT)2-14CO3 + BaCI2 Ba14CO3 + 2 AGENT-CI Ec. 2(AGENT) 2 - 14 CO3 + BaCI2 Ba 14 CO3 + 2 AGENT-CI Eq. 2
Etapa 3 este uscarea. Rășina fără radiocarbon se usucă pentru a reduce și mai mult volumul de deșeuri. Această etapă este opțională.Stage 3 is drying. The radiocarbon-free resin dries to further reduce waste volume. This step is optional.
în plus, reactivul poate fi acidul citric, acidul salicilic, acidul benzensulfonic și sărurile solubile în apă ale acestora (cum ar fi, de exemplu, cele de sodiu sau potasiu); și nitrați, sulfați și ioduri solubile în apă. în unele exemple de realizare, reactivul poate fi un reactiv sub formă de săruri sau acizi solubili în apă care conțin ionii benzensulfonat, salicilat, citrat si fenat.in addition, the reagent may be citric acid, salicylic acid, benzenesulfonic acid, and water-soluble salts thereof (such as, for example, sodium or potassium); and water-soluble nitrates, sulfates, and iodides. In some embodiments, the reagent may be a reagent in the form of water-soluble salts or acids containing benzenesulfonate, salicylate, citrate and phenate ions.
Compușii de sodiu și potasiu pot fi compuși preferați.Sodium and potassium compounds may be preferred compounds.
într-un exemplu de realizare, procedeul cuprinde în continuare separarea rășinii de reactivul legat de radionuclizi din primul amestec.In one embodiment, the process further comprises separating the resin from the radionuclide-bound reagent in the first mixture.
într-un exemplu de realizare, procedeul cuprinde, de asemenea, uscarea rășinii prin aplicarea de căldură, vid sau ambele.In one embodiment, the process also comprises drying the resin by applying heat, vacuum, or both.
într-un exemplu de realizare, separarea rășinii de reactivul legat de radionuclizi din primul amestec se face prin una sau mai multe metode dintre gravitație, centrifugare si filtrare.In one embodiment, the separation of the resin from the radionuclide-bound reagent in the first mixture is done by one or more methods of gravity, centrifugation and filtration.
t într-un exemplu de realizare, reactivul este cel puțin una dintre halogenurile de alchilamoniu, alchilbenzilamoniu, alchilbenzilfosfoniu și derivații șubstituifi______ai acestora. într-un exemplu de realizare, reactivul este cel puțin unul dintre: o halogenură de alchilamoniu, o halogenură de alchilfenilamoniu, o halogenură de alchilfosfoniu, o halogenură de alchilfenilfosf oniu, halogenuri de alchil arsoniu, o halogenură de aril-amoniu, o halogenură de arilfenilamoniu, o halogenură de arilfosfoniu, o halogenură de arilfenilfosfoniu, o halogenură de arilarsoniu, o halogenură de fenilamoniu, o halogenură de fenilfos foniu, o halogenură de fenil arsoniu si derivatii substituiti ai acestora. > * I într-un exemplu de realizare, procedeul mai cuprinde amestecarea reactivului legat de radionuclizi cu un agent de precipitare pentru a forma un al doilea amestec și îndepărtarea radionuclizilor anionici din reactivul legat de radionuclizi pentru a obține un produs de reacție legat de radionuclizi și un reactiv regenerat, unde agentul de precipitare este cel puțin unul dintre halogenură de calciu, hidroxidul de calciu cu halogenură de bariu și hidroxidul de bariu.t in one embodiment, the reagent is at least one of alkylammonium, alkylbenzylammonium, alkylbenzylphosphonium, and substituted ______ derivatives thereof. In one embodiment, the reagent is at least one of: an alkylammonium halide, an alkylphenylammonium halide, an alkylphosphonium halide, an alkylphenylphosphonium halide, alkyl arsonium halides, an arylammonium halide, an arylphenylammonium, an arylphosphonium halide, an arylphenylphosphonium halide, an arylarsonium halide, a phenylammonium halide, a phenylphosphonium halide, a phenylarsonium halide and their substituted derivatives. > * I in one embodiment, the process further comprises mixing the radionuclide-bound reagent with a precipitating agent to form a second mixture and removing the anionic radionuclides from the radionuclide-bound reagent to obtain a radionuclide-bound reaction product and a regenerated reagent, wherein the precipitating agent is at least one of calcium halide, calcium hydroxide with barium halide, and barium hydroxide.
într-un exemplu de realizare, agentul de precipitare este clorura de bariu.In one embodiment, the precipitating agent is barium chloride.
într-un exemplu de realizare, produsul de reacție legat cu radionuclizi al reactivului legat cu radionuclizi și al agentului de precipitare este precipitat din cel de-al doilea amestec.In one embodiment, the radionuclide-bound reaction product of the radionuclide-bound reagent and the precipitating agent is precipitated from the second mixture.
într-un exemplu de realizare, procedeul cuprinde în continuare separarea produsului de reacție precipitat legat cu radionuclizi din cel de-al doilea amestec prin una sau mai multe metode de gravitație, centrifugare și filtrare.In one embodiment, the method further comprises separating the precipitated radionuclide-bound reaction product from the second mixture by one or more methods of gravity, centrifugation, and filtration.
într-un exemplu de realizare, reactivul regenerat este reciclat înapoi în proces pentru a fi reutilizat cu rășină nouă uzată.In one embodiment, the regenerated reagent is recycled back into the process to be reused with new spent resin.
* într-un exemplu de realizare, radionuclidul anionic este 14CO32’.* in one embodiment, the anionic radionuclide is 14 CO3 2 '.
Scurtă descriere a desenelorBrief description of the drawings
Figura 1 este un desen schematic care descrie procesul de îndepărtare selectivă a radiocarbonului din rășinile schimbătoare de ioni uzate, fFigure 1 is a schematic drawing depicting the selective removal of radiocarbon from spent ion exchange resins, f
Figura 2 este o diagramă de flux a procesului de îndepărtare selectivă a radiocarbonului din rășinile schimbătoare de ioni uzate.Figure 2 is a flow diagram of the selective removal of radiocarbon from spent ion exchange resins.
Descrierea detaliată a exemplelor de realizare preferateDetailed description of the preferred embodiments
Exemplele de realizare din prezentul document sunt discutate în detaliu mai jos. Pentru a descrie exemplele de realizare, din motive de claritate, se folosește o terminologie specifică. Cu toate acestea, prezentul document nu se limitează la terminologia specifică astfel selectată. O persoană specializată în domeniu va recunoaște că pot fi utilizate și alte părți echivalente și pot fi dezvoltate alte metode fără a se abate de la spiritul și domeniul de aplicare al prezentului document. Toate referințele citate în prezentul document sunt încorporate prin trimitere ca și cum ar fi fost încorporate individual.The embodiments herein are discussed in detail below. Specific terminology is used to describe the embodiments for the sake of clarity. However, this document is not limited to the specific terminology so selected. One skilled in the art will recognize that other equivalents may be used and other methods may be developed without departing from the spirit and scope of this document. All references cited herein are incorporated by reference as if individually incorporated.
Cu excepția cazului unde nu sunt definiți altfel, toți termenii tehnici și științifici utilizați în prezentul document au același înțeles ca și cel pe care îl au pentru o persoană cu o calificare obișnuită în domeniul de specialitate căruia îi aparține prezentul document.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as they would have to a person of ordinary skill in the field to which this document relates.
Prezenta invenție oferă un procedeu pentru îndepărtarea selectivă a radiocarbonului sau a altor radionuclizi anionici din rășinile schimbătoare de ioni uzate.The present invention provides a process for the selective removal of radiocarbon or other anionic radionuclides from spent ion exchange resins.
Radionuclizii anionici, în plus față de carbonatul 14CO32’, cum ar fi pertechnetatul ΤοΟΛ, antimonatul 125SbO3’ și molibatul MoCk2-, de exemplu, pot fi legați de rășina schimbătoare de ioni. Astfel de radionuclizi anionici pot fi, de asemenea, țintiți și eliminați prin procedeul discutat mai jos. în timp ce radiocarbonul este discutat în principal în prezentul document ca exemplu, trebuie înțeles că procesul poate duce, de asemenea, la îndepărtarea altor radionuclizi anionici din rășina schimbătoare de ioni, alții decât 14CO32; și poate fi efectuat cu intenția de a viza alți radionuclizi anionici, alții decât 14CO32‘. în consecință, orice mențiune a radiocarbonului în prezentul document trebuie interpretată ca incluzând și alți radionuclizi anionici.Anionic radionuclides, in addition to carbonate 14 CO3 2 ', such as pertechnetate ΤοΟΛ, antimonate 125 SbO3' and molybate MoCk 2- , for example, can be bound to the ion exchange resin. Such anionic radionuclides can also be targeted and removed by the process discussed below. while radiocarbon is primarily discussed herein as an example, it should be understood that the process may also result in the removal of other anionic radionuclides from the ion exchange resin other than 14 CO3 2 ; and may be performed with the intention of targeting other anionic radionuclides other than 14 CO3 2 '. consequently, any mention of radiocarbon in this document should be interpreted as including other anionic radionuclides.
într-un exemplu de realizare, un procedeu de regenerare selectivă a unei rășini schimbătoare de ioni uzate prin îndepărtarea radiocarbonului cuprinde, în general, amestecarea rășinii uzate cu un reactiv. Reactivul este capabil să elibereze radiocarbonul, care este de obicei sub formă de 14CO3, de rășina uzată și apoi leagă radiocarbonul. Reactivul este apoi separat de rășină. Rășina tratată poate fi supusă, opțional, unei prelucrări suplimentare pentru a-i reduce volumul înainte de depozitare și eliminare. Reactivul legat de radiocarbon este supus unei prelucrări sjplimentare.AIn one embodiment, a process for selectively regenerating a spent ion exchange resin by removing radiocarbon generally comprises mixing the spent resin with a reagent. The reagent is able to release the radiocarbon, which is usually in the form of 14 CO3, from the spent resin and then binds the radiocarbon. The reagent is then separated from the resin. The treated resin may optionally undergo further processing to reduce its volume prior to storage and disposal. The radiocarbon-bound reagent is subjected to further processing.A
PETOSEVJC S.R.u.PETOSEVJC S.R.u.
CUI: 1G021476 140/17752/2003 ί _ .. .. ......1 și este amestecat cu un agent de precipitare. Agentul de precipitare eliberează radiocarbonul de reactiv și apoi leagă radiocarbonul. De preferință, odată ce agentul de precipitare leagă radiocarbonul, acest compus precipită din soluție, simplificând astfel separarea sa de reactiv. Reactivul, acum regenerat în mod eficient, poate fi reciclat înapoi în proces pentru a fi utilizat cu alte rășini uzate.CUI: 1G021476 140/17752/2003 ί _ .. .. ......1 and is mixed with a precipitating agent. The precipitating agent releases the radiocarbon from the reagent and then binds the radiocarbon. Preferably, once the precipitating agent binds the radiocarbon, this compound precipitates out of solution, thereby simplifying its separation from the reagent. The reagent, now effectively regenerated, can be recycled back into the process for use with other waste resins.
Un exemplu de realizare exemplar este ilustrat în linii generale în Figura 1. Procedeul 100 începe, în general, cu rășina schimbătoare de ioni uzată 102. Rășina schimbătoare de ioni uzată 102 se referă, în general, la rășina schimbătoare de ioni care are o capacitate de schimb redusă, de exemplu sub un prag predeterminat, și care, prin urmare, a fost înlocuită în cadrul instalației nucleare. Procesul 100 poate avea loc, de exemplu, într-o zonă de tratare a deșeurilor din cadrul instalației nucleare, într-o zonă de tratare a deșeurilor în afara amplasamentului sau procesul poate fi realizat in situ pe deșeuri de rășină care au fost deja eliminate și care se află, de exemplu, în butoaie de depozitare.An exemplary embodiment is generally illustrated in Figure 1. Process 100 generally begins with spent ion exchange resin 102. Spent ion exchange resin 102 generally refers to ion exchange resin that has a exchange rate is reduced, for example below a predetermined threshold, and which has therefore been replaced within the nuclear installation. Process 100 may take place, for example, in a waste treatment area within the nuclear facility, in an off-site waste treatment area, or the process may be performed in situ on resin waste that has already been disposed of and which is, for example, in storage barrels.
în funcție de natura precisă a unei anumite rășini schimbătoare de ioni, pot fi legați mai mulți radionuclizi diferiți și ioni neradioactivi. De exemplu, rășinile schimbătoare de ioni uzate pot fi încărcate cu radiocarbon (14C), adesea sub formă de carbonat sau bicarbonat, în special atunci când sunt utilizate pentru tratarea deșeurilor provenite de la reactoarele cu apă grea. Prezența acestui radioizotop cu durată lungă de viață influențează strategia de eliminare a rășinilor uzate, deoarece majoritatea instalațiilor de eliminare la suprafață au limite stricte de concentrație pentru radioizotopii cu durată lungă de viață. Prin urmare, îndepărtarea radiocarbonului din rășina schimbătoare de ioni uzată 102 este un obiectiv al prezentului procedeu.depending on the precise nature of a particular ion exchange resin, several different radionuclides and non-radioactive ions can be bound. For example, spent ion exchange resins can be loaded with radiocarbon ( 14 C), often in the form of carbonate or bicarbonate, especially when used to treat waste from heavy water reactors. The presence of this long-lived radioisotope influences the waste resin disposal strategy, as most surface disposal facilities have strict concentration limits for long-lived radioisotopes. Therefore, the removal of radiocarbon from the spent ion exchange resin 102 is an objective of the present process.
într-un exemplu de realizare, prima etapă a procedeului 100 cuprinde amestecarea rășinii schimbătoare de ioni uzate 102 cu un reactiv 106, pentru a produce o rășină schimbătoare de ioni uzate/amestec de reactiv 104. Cantitatea preferată de reactiv 106 este un echivalent aproape stoichiometric al capacității de schimb de ioni calculată sau anticipată a fracțiunii anionice a rășinii 102, deși se poate folosi un exces de reactiv 106 pentru a se asigura că este prezentă o cantitate suficientă pentru a maximiza eliminarea radiocarbonului.In one embodiment, the first step of the process 100 comprises mixing the spent ion exchange resin 102 with a reagent 106 to produce a spent ion exchange resin/reagent mixture 104. The preferred amount of the reagent 106 is a near stoichiometric equivalent of the calculated or anticipated ion exchange capacity of the anionic fraction of resin 102, although an excess of reagent 106 may be used to ensure that a sufficient amount is present to maximize radiocarbon removal.
Reactivul 106 are, de preferință, formula generală:Reagent 106 preferably has the general formula:
[ EUCURLSTI - lîOMANIA[ EUCURLSTI - GERMANY
PEȚJSEVîC S.H.L.PETJSEVîC S.H.L.
CCI: 1502147C ' ^0/17752/2003 (Rl)n H(4.n)XYCCI: 1502147C ' ^0/17752/2003 (Rl)n H(4.n)XY
AGENT unde:AGENT where:
Ri este un grup alchil liniar sau ramificat în C1-C12, un grup alchil liniar sau ramificat în C1-C12, cicloalchil, fenil sau un grup alchil sau alchil liniar sau ramificat în C1-C12 substituit cu cicloalchil sau fenil;R 1 is a linear or branched C 1 -C 12 alkyl group, a linear or branched C 1 -C 12 alkyl group, cycloalkyl, phenyl or a linear or branched C 1 -C 12 alkyl or alkyl group substituted with cycloalkyl or phenyl;
< n > 4;< n > 4;
X este N, P sau As; siX is N, P or As; and
Y este CI, Br, bromat, bisulfit, benzensulfonat, salicilat, citrat si fenat.Y is Cl, Br, bromate, bisulfite, benzenesulfonate, salicylate, citrate and phenate.
Proprietățile dorite ale reactivului sunt ca acesta să fie solubil în apă, iar compusul carbonat corespunzător (unde carbonatul înlocuiește grupa Y) să fie, de asemenea, solubil în apă. Reactivul poate fi cel puțin unul dintre: o halogenură de alchilamoniu, o halogenură de alchilfenilamoniu, o halogenură de alchilfosfoniu, o halogenură de alchilfenilfosfoniu, halogenuri de alchil arsoniu, o halogenură de aril-amoniu, o halogenură de arilfenilamoniu, o halogenură de arilfosfoniu, o halogenură de arilfenilfosfoniu, o halogenură de arilarsoniu, o halogenură de fenilamoniu, o halogenură de fenilfosfoniu, o halogenură de fenil arsoniu și derivații substituiți ai acestora. De preferință, reactivul este o halogenură de alchil amoniu, o halogenură de alchilbenzilamoniu, o halogenură de aril-amoniu, o halogenură de alchilfosfoniu, o halogenură de alchilbenzilfosfoniu sau o halogenură de arilfosfoniu. Reactivul poate fi substituit secundar, terțiar sau cuaternar, dar este de preferință substituit cuaternar.The desired properties of the reagent are that it is soluble in water and the corresponding carbonate compound (where the carbonate replaces the Y group) is also soluble in water. The reagent can be at least one of: an alkylammonium halide, an alkylphenylammonium halide, an alkylphosphonium halide, an alkylphenylphosphonium halide, alkyl arsonium halides, an arylammonium halide, an arylphenylammonium halide, an arylphosphonium halide, an arylphenylphosphonium halide, an arylarsonium halide, a phenylammonium halide, a phenylphosphonium halide, a phenyl arsonium halide, and substituted derivatives thereof. Preferably, the reagent is an alkylammonium halide, an alkylbenzylammonium halide, an arylammonium halide, an alkylphosphonium halide, an alkylbenzylphosphonium halide, or an arylphosphonium halide. The reagent may be secondary, tertiary or quaternary substituted, but is preferably quaternary substituted.
Agentul se leagă de carbon:The agent binds to carbon:
AGENT-halogenură + R2-14CO3 -» (AGENT)2-14CO3 + 2 R-halogenură Ec. 1AGENT-halide + R2- 14 CO3 -» (AGENT)2- 14 CO3 + 2 R-halide Eq. 1
Etapa 2 constă în regenerarea agentului selectiv. Radiocarbonul este separat de componentele neradioactive din lichid printr-un flux de extracție a lichidului. Reactivul poate fi refolosit.Stage 2 consists in the regeneration of the selective agent. The radiocarbon is separated from the non-radioactive components in the liquid by a liquid extraction stream. The reagent can be reused.
(AGENT)2-14CO3 + BaCI2 Ba14CO3 + 2 AGENT-CI Ec. 2(AGENT) 2 - 14 CO3 + BaCI2 Ba 14 CO3 + 2 AGENT-CI Eq. 2
UKUK
Etapa 3 este uscarea. Rășina fără radiocarbon se usucă pentru a reduce și mai mult volumul de deșeuri. Această etapă este opțională.Stage 3 is drying. The radiocarbon-free resin dries to further reduce waste volume. This step is optional.
Ca exemplu, reactivul 106 este prezentat în Figura 1 ca fiind clorură de tetrahexilamoniu (clorură de THA). Reactivul 106 este capabil să vizeze și să schimbe radiocarbonul legat de rășina 102, rezultând că radiocarbonul se leagă de reactivul 106. De preferință, reactivul 106 țintește selectiv carbonul și radiocarbonul, minimizând sau evitând în același timp decaparea altor radionuclizi care pot fi legați de rășină, rAs an example, reagent 106 is shown in Figure 1 as tetrahexylammonium chloride (THA chloride). Reagent 106 is capable of targeting and displacing radiocarbon bound to resin 102, resulting in the radiocarbon binding to reagent 106. Preferably, reagent 106 selectively targets carbon and radiocarbon while minimizing or avoiding scavenging of other radionuclides that may be bound to the resin. , r
Ecuația 1 prezentată mai jos este o reprezentare exemplară a reacției care are loc între rășină 102 și reactiv 106. în această ecuație, R este rășina 102 legată la 14C sub formă de carbonat, iar (THA)CI este clorură de tetrahexilamoniu ca exemplu de reactiv 106.Equation 1 shown below is an exemplary representation of the reaction occurring between resin 102 and reagent 106. in this equation, R is 14 C bonded resin 102 as carbonate and (THA)Cl is tetrahexylammonium chloride as an example of reagent 106.
R2—14CO3 + 2(THA)CI _ 2 R—CI + (THA)214CO3 Ec. 3R2— 14 CO3 + 2(THA)CI _ 2 R—CI + (THA)2 14 CO3 Eq. 3
Reactivul 106 este, de preferință, în soluție pentru a facilita formarea unui amestec 104 cu rășina 102. Amestecarea reactivului cu rășina 102 poate avea loc într-un proces discontinuu, de exemplu într-un recipient. De preferință, procesul 100 funcționează în condiții de temperatură și presiune ambiantă, cum ar fi între 10°C și 30°C și la presiune atmosferică sau aproape de aceasta. Astfel se evită costul încălzirii și problemele de siguranță asociate cu sistemele presurizate.The reagent 106 is preferably in solution to facilitate the formation of a mixture 104 with the resin 102. Mixing the reagent with the resin 102 may occur in a batch process, for example in a container. Preferably, process 100 operates at ambient temperature and pressure conditions, such as between 10°C and 30°C and at or near atmospheric pressure. This avoids the cost of heating and the safety problems associated with pressurized systems.
Timpul de contact nu trebuie să fie neapărat lung. Două ore sunt suficiente și se poate obține un randament ridicat.The contact time does not necessarily have to be long. Two hours is enough and a high yield can be obtained.
După amestecarea reactivului 106 cu rășina schimbătoare de ioni 102, rășina 102 este, de preferință, separată de soluția de reactiv 104. Separarea rășinii 102 din soluția de reactiv 104 se poate face prin diverse procedee cunoscute, cum ar fi gravitația, centrifugarea, filtrarea etc. Această etapă de precipitare este mai mult sau mai puțin instantanee, astfel încât factorul limitativ va fi, de obicei, viteza cu care precipitatul poate fi centrifugat sau filtrat din lichid. După separare, rășina schimbătoare de ioni 108 epuizată în radiocarbon poate fi clasificată și eliminată ca deseu de activitate slabă. >After mixing the reagent 106 with the ion exchange resin 102, the resin 102 is preferably separated from the reagent solution 104. The separation of the resin 102 from the reagent solution 104 can be done by various known processes, such as gravity, centrifugation, filtration, etc. . This precipitation step is more or less instantaneous, so the limiting factor will usually be the speed with which the precipitate can be centrifuged or filtered from the liquid. After separation, the radiocarbon depleted ion exchange resin 108 can be sorted and disposed of as low activity waste. >
După separare, rășina 108 epuizată în radiocarbon va conține încă o anumită cantitate de apă, ceea ce are un impact asupra volumului său și, prin urmare, asupra costurilor asociate cu depozitarea și eliminarea. Opțional, în această etapă, rășina 108 poate fi uscată, de exemplu prin aplicarea căldurii 110, a vidului 112 sau a ambelor. Această etapă opțională de uscare reduce și mai mult volumul rășinii prelucrate 114, ceea ce va reduce costurile de eliminare a deșeurilor.After separation, the radiocarbon-depleted resin 108 will still contain a certain amount of water, which impacts its bulk and therefore the costs associated with storage and disposal. Optionally, at this step, the resin 108 may be dried, for example by applying heat 110, vacuum 112, or both. This optional drying step further reduces the volume of processed resin 114, which will reduce waste disposal costs.
După îndepărtarea radiocarbonului din rășină 102 și separarea ulterioară a rășinii 102 și a reactivului 106, reactivul 106 legat de radiocarbon poate fi supus unei prelucrări ulterioare. Prelucrarea ulterioară poate avea loc în recipientul inițial sau soluția de reactiv poate fi transferată într-un recipient secundar 118. Prelucrarea ulterioară cuprinde adăugarea unui agent de precipitare 116 la reactivul legat cu radiocarbon. Agentul de precipitare 116 separă radiocarbonul de reactivul 106 pentru a forma un produs de reacție legat de radiocarbon și, de fapt, un reactiv regenerat. Produsul de reacție legat de radiocarbon se precipită apoi din soluție, lăsând în urmă reactivul 106 regenerat. Agentul de precipitare poate fi adăugat deja în soluție sau, alternativ, în cazul unde reactivul legat cu radiocarbon este în soluție, agentul de precipitare poate fi adăugat sub formă solidă.After removal of the radiocarbon from the resin 102 and subsequent separation of the resin 102 and the reagent 106, the radiocarbon-bound reagent 106 can be further processed. Further processing may occur in the original container or the reagent solution may be transferred to a secondary container 118. The further processing comprises adding a precipitating agent 116 to the radiocarbon bound reagent. The precipitating agent 116 separates the radiocarbon from the reagent 106 to form a radiocarbon-bound reaction product and, in effect, a regenerated reagent. The radiocarbon-bound reaction product then precipitates out of solution, leaving the regenerated reagent 106 behind. The precipitating agent may already be added in solution or, alternatively, where the radiocarbon-bound reagent is in solution, the precipitating agent may be added in solid form.
într-un exemplu de realizare, agentul de precipitare este o halogenură de calciu sau de bariu, cum ar fi BaCb. în acest exemplu de realizare, agentul de precipitare schimbă halogenul cu radiocarbonul, creând radiocarbon legat de calciu sau bariu și un reactiv regenerat. în alte exemple de realizare, se poate folosi, de asemenea, o sare solubilă în apă (de preferință o halogenură) a oricărui metal de tranziție. Exemplele de realizare preferate ar putea fi clorura de nichel (II), clorura de cupru (II) sau clorura de mangan (II).In one embodiment, the precipitating agent is a calcium or barium halide, such as BaCb. In this embodiment, the precipitating agent exchanges the halogen for radiocarbon, creating radiocarbon bound to calcium or barium and a regenerated reagent. In other embodiments, a water-soluble salt (preferably a halide) of any transition metal may also be used. Preferred embodiments could be nickel(II) chloride, copper(II) chloride or manganese(II) chloride.
Agentul de precipitare este, de preferință, inițial solubil, dar, odată ce înlocuiește cu halogenul său 14COa legat de reactiv, este de preferat ca acest compus nou format să fie substanțial insolubil și să precipite din soluție.The precipitating agent is preferably initially soluble, but once it replaces its reactant-bound 14 COa halogen, it is preferred that this newly formed compound be substantially insoluble and precipitate from solution.
De preferință, agentul de precipitare este adăugat la o echivalență stoichiometrică sau aproape echivalentă cu cantitatea de radiocarbon anticipată sau calculată legată de reactiv. în cazul în care se adaugă prea puțin agent de precipitare, nu tot radiocarbonul va fi eliberat din reactiv; o cantitate prea mare de agent de precipitarePreferably, the precipitating agent is added at or near stoichiometric equivalence to the anticipated or calculated amount of radiocarbon bound to the reagent. if too little precipitating agent is added, not all the radiocarbon will be released from the reagent; too much precipitating agent
va avea ca rezultat faptul că nu va fi epuizat în totalitate, iar agentul de precipitare în exces va rămâne să contamineze reactivul reciclat, ceea ce va avea un impact asupra ciclurilor ulterioare de tratare a rășinii noi uzate.will result in it not being completely used up and the excess precipitant will remain to contaminate the recycled reagent, which will impact subsequent treatment cycles of new spent resin.
Ecuația 2 prezentată mai jos este o reprezentare exemplară a reacției care are loc între agentul de precipitare 116 și reactivul 106 legat de radiocarbon, unde BaCI2 este prezentat ca un exemplu de agent de precipitare.Equation 2 shown below is an exemplary representation of the reaction occurring between the precipitating agent 116 and the radiocarbon bound reagent 106, where BaCl 2 is shown as an example of the precipitating agent.
(THA)2 14CO3 + BaCI2 _ Ba14CO3 + 2 (THA)CI Ec. 4(THA) 2 14 CO3 + BaCI2 _ Ba 14 CO3 + 2 (THA)CI Eq. 4
După cum se poate observa în ecuație, după ce reactivul legat de 14CO3 este amestecat cu agentul de precipitare (BaCI2 în acest exemplu), 14CO3 este schimbat cu clorură. Rezultatul este Ba14CO3 și un reactiv regenerat [(THA)CI în acest exemplu]. Ba14CO3 este puțin solubil în soluție și formează un precipitat 120. Precipitatul poate fi separat din soluție prin diferite mijloace cunoscute, cum ar fi gravitația, centrifugarea, filtrarea etc. După cum se arată în Figura 1, soluția rămasă, care conține reactivul 106 regenerat, poate fi reciclată înapoi în procesul 100 pentru amestecarea ulterioară cu rășina schimbătoare de ioni 102 uzată suplimentară. Ba14CO3 precipitat, care are un volum mult mai mic decât rășina tratată 108, poate fi eliminat acum ca deșeu de activitate medie. Opțional, Ba14CO3 poate fi supus uscării, cum ar fi prin căldură sau vid, pentru a reduce și mai mult volumul precipitatului 120 înainte de depozitare și eliminare.As can be seen in the equation, after the reactant bound to 14 CO3 is mixed with the precipitating agent (BaCl2 in this example), the 14 CO3 is exchanged for chloride. The result is Ba 14 CO3 and a regenerated reagent [(THA)CI in this example]. Ba 14 CO3 is sparingly soluble in solution and forms a precipitate 120. The precipitate can be separated from the solution by various known means such as gravity, centrifugation, filtration, etc. As shown in Figure 1, the remaining solution, containing the regenerated reagent 106 , can be recycled back into the process 100 for further mixing with additional spent ion exchange resin 102 . The precipitated Ba 14 CO 3 , which has a much smaller volume than the treated resin 108 , can now be disposed of as medium activity waste. Optionally, the Ba 14 CO 3 may be subjected to drying, such as by heat or vacuum, to further reduce the volume of the precipitate 120 prior to storage and disposal.
Lucrătorul calificat va înțelege că procedeul din prezenta invenție poate fi realizat în mai multe moduri. în Figura 2 este ilustrat un sistem exemplar 200 pentru realizarea procesului.The skilled worker will understand that the process of the present invention can be carried out in a number of ways. An exemplary system 200 for carrying out the process is illustrated in Figure 2.
Rășinile schimbătoare de ioni uzate pot fi depozitate temporar în diferite tipuri de recipiente de depozitare 202. în acest exemplu de realizare, rășina schimbătoare de ioni uzată poate fi transportată sub formă de suspensie prin intermediul unei pompe de suspensie 204 către un recipient de extracție/uscare 206. în această parte a procesului, un reactiv, astfel cum a fost definit mai sus, este adăugat la rășină în recipientul de extracție/uscare prin intermediul unei pompe chimice 208. Reactivul este capabil să elimine selectiv 14C din rășina uzată. Reactivul este pompat în recipientul de extracție/uscare 206 dintr-un rezervor de reactivi 210 și poate proveni dintr-o sursă proaspătă sau poate fi un reactiv reciclat care a fost regenerat în conformitate cu prezentul procedeu.The spent ion exchange resins can be temporarily stored in various types of storage containers 202. In this embodiment, the spent ion exchange resin can be transported as a slurry via a slurry pump 204 to an extraction/drying container 206. in this part of the process, a reagent as defined above is added to the resin in the extraction/drying vessel via a chemical pump 208. The reagent is capable of selectively removing 14 C from the spent resin. The reagent is pumped into the extraction/drying vessel 206 from a reagent reservoir 210 and may be from a fresh source or may be a recycled reagent that has been regenerated in accordance with the present process.
De preferință, recipientul de extracție/uscare are capacitatea de a amesteca conținutul său cu ajutorul unui mixer 212, cum ar fi un mixer cu palete, pentru a asigura un amestec omogen. în timpul amestecării rășinii uzate cu reactivul, anionii 14CO3 2' sunt îndepărtați din rășină și se leagă de reactivul din soluția din interiorul recipientului 206.Preferably, the extraction/drying vessel has the ability to mix its contents using a mixer 212, such as a paddle mixer, to ensure a homogeneous mixture. during mixing of the spent resin with the reagent, the 14 CO 3 2 ' anions are removed from the resin and bind to the reagent in the solution inside the container 206 .
Soluția din recipientul 206 care conține reactivul legat cu radiocarbon este de preferință separată de rășina tratată, de exemplu cu o centrifugă sau prin filtrare 220, și este pompată într-un recipient de precipitare 216 prin intermediul unei pompe de transfer 216. Rășina tratată poate fi testată pentru a detecta nivelurile rămase de 14C. Dacă rămân niveluri de 14C peste un anumit prag, rășina poate fi supusă etapei de tratare cu un nou reactiv. în caz contrar, în cazul unde nivelurile de 14C sunt sub un anumit prag, rășina poate fi eliminată ca deșeu de activitate slabă. Rășina poate fi supusă unei prelucrări ulterioare, cum ar fi uscarea prin tratament termic și/sau vid pentru a reduce dimensiunea rășinii.The solution in vessel 206 containing the radiocarbon-bound reagent is preferably separated from the treated resin, for example by a centrifuge or by filtration 220, and is pumped into a precipitation vessel 216 by means of a transfer pump 216. The treated resin may be tested to detect remaining 14 C levels. If 14 C levels remain above a certain threshold, the resin may undergo the step of treating with a new reagent. otherwise, where the 14 C levels are below a certain threshold, the resin can be disposed of as low activity waste. The resin may undergo further processing such as heat treatment and/or vacuum drying to reduce the size of the resin.
în acest punct al procesului, o pompă 224 adaugă un agent de precipitare dintr-un rezervor de stocare 226 (de exemplu, o soluție de BaCI2 solubil) la soluția din recipientul de precipitare 216. De preferință, recipientul de precipitare 216 are, de asemenea, capacități de amestecare, cum ar fi un mixer 222, de exemplu, un mixer cu palete, pentru a asigura omogenitatea amestecului. Agentul de precipitare provoacă disocierea 14CO3 din reactiv și, ulterior, leagă 14CO3. Carbonatul nou format este puțin solubil și se precipită din soluție în recipientul de precipitare 216.At this point in the process, a pump 224 adds a precipitating agent from a storage tank 226 (eg, a solution of soluble BaCl 2 ) to the solution in the precipitation vessel 216. Preferably, the precipitation vessel 216 has, of as well as mixing capabilities, such as a mixer 222 , for example, a paddle mixer, to ensure homogeneity of the mixture. The precipitating agent causes the 14 CO3 to dissociate from the reagent and subsequently binds the 14 CO3. The newly formed carbonate is sparingly soluble and precipitates out of solution in precipitation vessel 216.
14CO3 precipitat poate fi recuperat printr-o varietate de mijloace, cum ar fi centrifugarea 228 prezentată sau prin filtrare etc., lăsând reactivul regenerat în soluție. Precipitatul poate fi opțional uscat prin intermediul unui uscător 230, de exemplu, pentru a reduce și mai mult volumul pentru depozitare și eliminare. O pompă 232 transferă apoi reactivul regenerat înapoi în rezervorul de reactivi 210, unde este gata să fie reintrodus din nou în proces. 14 Precipitated CO 3 can be recovered by a variety of means, such as centrifugation 228 shown or by filtration, etc., leaving the regenerated reagent in solution. The precipitate can optionally be dried by means of a dryer 230 , for example, to further reduce the volume for storage and disposal. A pump 232 then transfers the regenerated reagent back to the reagent reservoir 210, where it is ready to be reintroduced into the process.
După ce a fost amestecată cu reactivul în recipientul de extracție/uscare 206, rășina tratată poate fi opțional prelucrată în continuare, de exemplu, cu ajutorul unu (care nu este prezentat) și/sau a vidului 214 pentru a minimiza și mai mult volumul înainte de depozitare și eliminare.After being mixed with the reagent in the extraction/drying vessel 206, the treated resin may optionally be further processed, e.g., with a (not shown) and/or vacuum 214 to further minimize the volume before storage and disposal.
ExempleExamples
Carbonatul a fost îndepărtat de pe rășina schimbătoare de ioni folosind diferiți reactivi, asa cum s-a descris mai sus.Carbonate was removed from the ion exchange resin using different reagents as described above.
Procentul de carbonat eliminat din rășină a fost calculat după cum urmează. în cazul rășinilor inactive, cantitatea de carbonat care se află pe rășina netratată a fost determinată prin măsurarea cantității de carbonat dintr-o soluție care conține carbonat, care a fost pusă în contact cu o probă proaspătă de rășină, apoi scăzând cantitatea de carbonat rămasă în soluție după contact. Diferența dintre cele două valori reprezintă cantitatea de carbonat care a fost încărcată pe rășină, prin bilanț masic. în cazul rășinilor active din deșeuri, conținutul de radiocarbon a fost măsurat direct, folosind, în primul rând, o etapă de extracție alcalină, apoi, în al doilea rând, numărarea prin scintilație lichidă a radiocarbonului extras din alcalină.The percentage of carbonate removed from the resin was calculated as follows. In the case of inactive resins, the amount of carbonate remaining on the untreated resin was determined by measuring the amount of carbonate in a carbonate-containing solution that was contacted with a fresh sample of the resin, then subtracting the amount of carbonate remaining in solution after contact. The difference between the two values represents the amount of carbonate that was loaded onto the resin, by mass balance. in the case of active waste resins, the radiocarbon content was measured directly, using firstly an alkaline extraction step, then secondly liquid scintillation counting of the alkaline-extracted radiocarbon.
Determinarea fracțiunii de carbonat eliminat de pe rășina schimbătoare de ioni, folosind procedeul revendicat, s-a făcut prin măsurarea cantității extrase și împărțirea la cantitatea totală prezentă pe rășină înainte de tratament. Această valoare este exprimată în Tabelul 1 ca procent.Determination of the fraction of carbonate removed from the ion exchange resin using the claimed process was done by measuring the amount extracted and dividing by the total amount present on the resin before treatment. This value is expressed in Table 1 as a percentage.
Reprezentarea fracțiunii de alți radionuclizi sau substanțe chimice stabile a fost realizată în același mod. Cantitatea extrasă a fost raportată la cantitatea cunoscută ca fiind prezentă pe rășini înainte de aplicarea tratamentului de prelucrare.Representation of the fraction of other radionuclides or stable chemicals was done in the same way. The amount extracted was related to the amount known to be present on the resins before the processing treatment was applied.
Tabelul 1Table 1
A B C DA B C D
PET3SEVICPET3SEVIC
S.R.LS.R.L
CUI: 16021476ID: 16021476
I J40/17752/2003I J40/17752/2003
în Tabelul 1, A reprezintă acidul citric ca reactiv (0,1 mol/l), B reprezintă acidul citric ca reactiv (0,01 mol/l), C reprezintă acidul citric ca reactiv (0,001 mol/l), iar D reprezintă acidul benzensulfonic ca reactiv (0,01 mol/l).In Table 1, A represents citric acid as reagent (0.1 mol/l), B represents citric acid as reagent (0.01 mol/l), C represents citric acid as reagent (0.001 mol/l), and D represents benzenesulfonic acid as reagent (0.01 mol/l).
Trebuie să se înțeleagă că ceea ce a fost descris sunt exemplele de realizare preferate ale invenției. Domeniul de aplicare al revendicărilor nu trebuie să fie limitat de exemplele de realizare preferate prezentate mai sus, ci trebuie să primească cea mai largă interpretare în concordanță cu descrierea în ansamblu.It is to be understood that what has been described are preferred embodiments of the invention. The scope of the claims should not be limited by the preferred embodiments set forth above, but should be given the broadest interpretation consistent with the description as a whole.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202063107977P | 2020-10-30 | 2020-10-30 | |
| US63/107,977 | 2020-10-30 | ||
| PCT/CA2021/051522 WO2022087738A1 (en) | 2020-10-30 | 2021-10-28 | Process for the selective removal of anionic radionuclides |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO137694A2 true RO137694A2 (en) | 2023-10-30 |
Family
ID=81381987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA202300208A RO137694A2 (en) | 2020-10-30 | 2021-10-28 | Process for the selective removal of anionic radionuclides |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230098285A (en) |
| CA (1) | CA3197027A1 (en) |
| GB (1) | GB2617920A (en) |
| RO (1) | RO137694A2 (en) |
| WO (1) | WO2022087738A1 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2965404C (en) * | 2014-11-19 | 2021-07-06 | Areva Gmbh | Method and apparatus for the recovery of radioactive nuclides from spent resin materials |
| JP7123757B2 (en) * | 2018-11-08 | 2022-08-23 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | Radioactive waste liquid treatment method and radioactive waste liquid treatment system |
-
2021
- 2021-10-28 WO PCT/CA2021/051522 patent/WO2022087738A1/en active Application Filing
- 2021-10-28 GB GB2307745.6A patent/GB2617920A/en active Pending
- 2021-10-28 CA CA3197027A patent/CA3197027A1/en active Pending
- 2021-10-28 KR KR1020237018128A patent/KR20230098285A/en unknown
- 2021-10-28 RO ROA202300208A patent/RO137694A2/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2617920A (en) | 2023-10-25 |
| GB202307745D0 (en) | 2023-07-05 |
| KR20230098285A (en) | 2023-07-03 |
| CA3197027A1 (en) | 2022-05-05 |
| GB2617920A8 (en) | 2023-11-08 |
| WO2022087738A1 (en) | 2022-05-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9208915B2 (en) | Ion exchange regeneration and nuclide specific selective processes | |
| JP6409235B2 (en) | Liquid radioactive waste disposal and reuse methods | |
| EP2831889B1 (en) | Selective regeneration of isotope-specific media resins in systems for separation of radioactive isotopes from liquid waste materials | |
| US20180350478A1 (en) | Apparatus and method for removal of nuclides from high level liquid wastes | |
| US9144771B2 (en) | Iodine absorbent material containing salt and radioactive iodine removal system using the same | |
| RO137694A2 (en) | Process for the selective removal of anionic radionuclides | |
| Bhattacharyya et al. | Recent trends and strategies in nuclear fuel waste management | |
| KR102068696B1 (en) | Extraction methods of cesium and strontium by phase separation of 3 components and extraction apparatus used therefor | |
| Park et al. | Distribution characteristics of 14 C and 3 H in spent resins from the Canada deuterium uranium-pressurized heavy water reactors (CANDU-PHWRs) of Korea | |
| Manohar et al. | Radioactive Waste Management | |
| Pabby et al. | Industrial experience with Fukushima Daiichi accident wastewater treatment: Part II | |
| Penzin et al. | Development of Technologies for Handling Liquid Radioactive Waste of Nuclear Power Plants | |
| Pivovarov | Radioactive Pollution of Water: Lessons Learned from Ukraine | |
| Amphlett et al. | Uptake and coordination behaviour of uranyl on functionalised silica | |
| Yamagishi et al. | Difficulties in treatment of contaminated water in Fukushima-1 nuclear power plant and disposal of its secondary waste | |
| Holmes et al. | Europe and United Kingdom | |
| Belter et al. | Radioactive waste management | |
| Jiang | Radioactive Metals | |
| Verguts et al. | Recovery of cesium and strontium isotopes | |
| Concklin | Radioactive element removal from water using graphene oxide (GO) | |
| Borowski et al. | Ecological and technical requirements of radioactive waste utilisation | |
| Choudri et al. | Radioactive wastes | |
| GB2508010A (en) | Treatment of Radioactive Material | |
| ADNETa et al. | 2. Chemistry of Nuclear Fuel Cycle, Radiochemical Problems in Nuclear Waste Management | |
| Loos-Neskovic | The treatment of radioactive liquid wastes and the problems connected with the long term storage of radioelements |