RU126185U1 - INSTALLATION FOR CLEANING LIQUID RADIOACTIVE WASTE FROM TRITIUM - Google Patents

INSTALLATION FOR CLEANING LIQUID RADIOACTIVE WASTE FROM TRITIUM Download PDF

Info

Publication number
RU126185U1
RU126185U1 RU2012136610/07U RU2012136610U RU126185U1 RU 126185 U1 RU126185 U1 RU 126185U1 RU 2012136610/07 U RU2012136610/07 U RU 2012136610/07U RU 2012136610 U RU2012136610 U RU 2012136610U RU 126185 U1 RU126185 U1 RU 126185U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
column
tritium
chemical exchange
water
hydrogen
Prior art date
Application number
RU2012136610/07U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Костылев
Юрий Германович Покровский
Владимир Викторович Федоров
Игорь Анатольевич Суханов
Владимир Тимофеевич Поцяпун
Сергей Николаевич Флоря
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Предприятие по обращению с радиоактивными отходами "РосРАО"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина", Федеральное государственное унитарное предприятие "Предприятие по обращению с радиоактивными отходами "РосРАО" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина"
Priority to RU2012136610/07U priority Critical patent/RU126185U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU126185U1 publication Critical patent/RU126185U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

1. Установка для очистки жидких радиоактивных отходов от трития, содержащая емкость для исходного раствора, соединенную с ректификационной колонной, оборудованной конденсатором паров и кубом-испарителем, накопительную емкость для обогащенной тритием воды, колонну холодного изотопного химического обмена, колонну горячего изотопного химического обмена, магистраль для циркуляции водорода по колоннам двухтемпературного изотопного химического обмена, магистраль для подачи воды из колонны горячего изотопного химического обмена в голову процесса, дополнительную колонну холодного изотопного химического обмена, вход которой соединеняется магистралью с выходом колонны холодного изотопного химического обмена, электролизер и контейнер для сбора водорода, обогащенного тритием, отличающаяся тем, что на выходе из верхней части дополнительной колонны холодного изотопного химического обмена установлена каталитическая горелка для сжигания водорода, сообщающаяся магистралью для возвращения образовавшейся воды для доочистки в колонну горячего изотопного химического обмена.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электролизер имеет магистраль для подачи кислорода из электролизера в каталитическую горелку.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что магистраль для подачи воды из колонны холодного изотопного химического обмена в голову процесса соединена с ректификационной колонной в точке, расположенной между точкой подачи исходного раствора и точкой отбора обогащенной тритием воды.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что куб-испаритель ректификационной колонны оборудован емкостью для сбора солевого концентр1. Installation for the purification of liquid radioactive waste from tritium, containing a container for the initial solution, connected to a distillation column equipped with a vapor condenser and a cube-evaporator, a storage tank for tritium-enriched water, a cold isotope chemical exchange column, a hot isotope chemical exchange column, a main for the circulation of hydrogen through columns of a two-temperature isotopic chemical exchange, a line for supplying water from a column of hot isotopic chemical exchange to the head process, an additional column of cold isotope chemical exchange, the input of which is connected by a line with the output of the column of cold isotope chemical exchange, an electrolyzer and a container for collecting hydrogen enriched with tritium, characterized in that a catalytic burner is installed at the outlet of the upper part of the additional column of cold isotope chemical exchange the combustion of hydrogen, which is communicated by a highway for returning the formed water for purification to a column of hot isotopic chemical exchange.2 . Installation according to claim 1, characterized in that the cell has a line for supplying oxygen from the cell to the catalytic burner. Installation according to claim 1, characterized in that the line for supplying water from a cold isotope chemical exchange column to the process head is connected to a distillation column at a point located between the supply point of the initial solution and the selection point of tritium-enriched water. Installation according to claim 1, characterized in that the cube-evaporator of the distillation column is equipped with a tank for collecting salt concentrate

Description

Настоящая полезная модель относится к области обращения с радиоактивными отходами и может быть использована для очистки жидких радиоактивных отходов от трития.This utility model relates to the field of radioactive waste management and can be used to clean tritium from liquid radioactive waste.

Тритий - радиоактивный изотоп водорода - образуется при эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла и характеризуется высокой радиотоксичностью. Поэтому в настоящее время большинство ведущих ядерно-энергетических компаний создали и эксплуатируют специальные установки, предназначенные для удаления трития из сбросных растворов АЭС и радиохимических предприятий. Канадское Агентство по Атомной Энергии (AECL) - Дарлингтон, Онтарио - с 1998 года для очистки от трития жидких отходов использует установку, работающую по технологии однотемпературного химического изотопного обмена в системе вода-водород (СЕСЕ - процесс) [W.R.C. Graham et al., 6th. International Conference on Tritium Science and Technology, Tsukuba, Ibaraki, Japan, 2001 November 11-161]. Аналогичные установки существуют в США, Южной Корее, Японии и России. Установка включает колонну химического изотопного обмена, электролизер в качестве нижнего узла обращения потоков и горелку в качестве верхнего узла обращения потоков. Недостатком этой установки являются очень большие затраты электроэнергии, необходимые для электролитического разложения всего потока очищаемой воды.Tritium - a radioactive isotope of hydrogen - is formed during the operation of enterprises of the nuclear fuel cycle and is characterized by high radiotoxicity. Therefore, at present, most of the leading nuclear energy companies have created and operate special facilities designed to remove tritium from waste solutions of nuclear power plants and radiochemical enterprises. The Canadian Atomic Energy Agency (AECL) - Darlington, Ontario - has been using a single-temperature chemical isotope exchange system in a water-hydrogen system (CECE process) since 1998 to clean tritium from liquid wastes [WRC Graham et al., 6 th . International Conference on Tritium Science and Technology, Tsukuba, Ibaraki, Japan, 2001 November 11-161]. Similar facilities exist in the United States, South Korea, Japan, and Russia. The installation includes a column of chemical isotope exchange, an electrolyzer as the lower unit of circulation and a burner as the upper unit of circulation. The disadvantage of this installation is the very high energy costs required for the electrolytic decomposition of the entire stream of treated water.

На промышленном предприятии «Дженерал Электрик» (GE-Hitachi) - Кардифф, Великобритания - используется установка для очистки от трития легкой воды, включающая колонну для ректификации воды (WD - процесс) для получения очищенной воды и предварительного концентрирования трития, реактор для каталитической конверсии обогащенной тритием воды в обогащенный тритием водород (PMR - процесс) и термодиффузионные колонны для конечного концентрирования трития (TD - процесс) - [I. Bonnett et al. US Patent 7470350, 30.12.2008]. Недостаткамйданной конструкции является необходимость высокой степени разделения в ректификационной колонне и накопление вследствие этого значительных объемов тритиевого концентрата, что не рационально по соображениям радиационной безопасности, и значительные энергетические затраты в узле каталитической конверсии.The General Electric industrial enterprise (GE-Hitachi) - Cardiff, UK - uses a tritium-free light water treatment plant, including a water distillation column (WD process) to produce purified water and pre-concentrate tritium, and a catalytic conversion reactor enriched tritium of water into hydrogen enriched with tritium (PMR - process) and thermal diffusion columns for the final concentration of tritium (TD - process) - [I. Bonnett et al. US Patent 7470350, December 30, 2008]. The disadvantages of this design are the need for a high degree of separation in the distillation column and the accumulation of significant amounts of tritium concentrate as a result, which is not rational for reasons of radiation safety, and significant energy costs in the catalytic conversion unit.

Для применения в составе международного термоядерного реактора (ITER) (Кадараш, Франция) разработана установка «Trit∗Ex®» [A. Bonnet., Fusion Science and Technology, 2008, Vol.54, pp.209-214], включающая колонны ректификации (WD - процесс), колонны изотопного обмена с электролизером (СЕСЕ - процесс) и каскад газодиффузионных колонн (GD - процесс). Подобная установка рассчитана на получение высокообогащенного трития и требует больших энергетических затрат на процесс электролиза. Это делает нерациональным ее использование для очистки от трития больших потоков воды со сравнительно невысоким содержанием трития.For use as part of the International Thermonuclear Reactor (ITER) (Cadarache, France), the Trit ∗ Ex® installation [A. Bonnet., Fusion Science and Technology, 2008, Vol.54, pp.209-214], including rectification columns (WD process), isotope exchange columns with an electrolyzer (CECE process), and a cascade of gas diffusion columns (GD process). Such an installation is designed to obtain highly enriched tritium and requires large energy costs for the electrolysis process. This makes it irrational to use it to clean tritium of large streams of water with a relatively low tritium content.

Для сокращения энергетических затрат на электролиз, являющихся основной составляющей стоимости очистки от трития, предложены установки, в составе которых используются колонные аппараты для двухтемпературного химического изотопного обмена (BWH - процесс) [W.R.C. Graham et al., US Patent №6858190, 22.02.2005; А.В.Демин и др., Патент Ru на полезную модель №112842, 16.08.2011]. Это позволяет отказаться от электролитического разложения всего потока перерабатываемой воды и существенно снизить стоимость переработки.To reduce the energy costs of electrolysis, which are the main component of the cost of purification from tritium, installations are proposed that use column devices for two-temperature chemical isotope exchange (BWH - process) [W.R.C. Graham et al., US Patent No. 6858190, 02.22.2005; A.V. Demin et al., Patent Ru for utility model No. 112842, 08/16/2011]. This allows you to abandon the electrolytic decomposition of the entire stream of processed water and significantly reduce the cost of processing.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является установка по патенту Ru на полезную модель 112842, выбранная в качестве прототипа, которая имеет в своем составе емкость с тритиевым конденсатом, ректификационную колонну, снабженную конденсатором, размещенным в верхней ее части и греющей камерой в нижней части, емкостью для сбора тритиевого концентрата, колонны холодного и горячего изотопного химического обмена, дополнительную колонну холодного изотопного химического обмена, электролизер и контейнер для фиксации трития. Исходный тритиевый конденсат подается в среднее сечение ректификационной колонны, при этом из конденсатора колонны отбирается очищенная вода, а предварительно обогащенная тритием вода через емкость для сбора тритиевого концентрата подается на орошение колонны холодного изотопного химического обмена. Из нижнего сечения колонны холодного изотопного химического обмена вода с промежуточным обогащением тритием поступает на орошение колонны горячего изотопного химического обмена и дополнительной колонны холодного изотопного химического обмена. Вода, обедненная тритием, отбирается из нижнего сечения колонны горячего изотопного химического обмена и возвращается для доочистки в емкость с тритиевым конденсатом. Предварительно обогащенная тритием вода проходит через дополнительную колонну холодного изотопного химического обмена и разлагается в электролизере на водород и кислород. Обогащенный тритием водород частично отбирается на выходе из электролизера и поступает в контейнер для фиксации трития, частично поступает в дополнительную колонну холодного изотопного химического обмена, после чего сбрасывается в атмосферу.Closest to the claimed utility model is the installation according to the Ru patent for utility model 112842, selected as a prototype, which incorporates a vessel with tritium condensate, a distillation column equipped with a condenser located in its upper part and a heating chamber in the lower part, with a capacity for collecting tritium concentrate, cold and hot isotope chemical exchange columns, an additional cold isotope chemical exchange column, an electrolyzer and a container for fixing tritium. The initial tritium condensate is fed into the middle section of the distillation column, while purified water is taken from the column condenser, and water pre-enriched with tritium through a container for collecting tritium concentrate is fed to the column for irrigation of cold isotopic chemical exchange. From the lower section of the cold isotope chemical exchange column, water with intermediate tritium enrichment enters the irrigation of the hot isotope chemical exchange column and an additional cold isotope chemical exchange column. Tritium depleted water is drawn from the lower section of the hot isotopic chemical exchange column and returned to the tritium condensate tank for purification. Water preliminarily enriched with tritium passes through an additional column of cold isotopic chemical exchange and decomposes in the electrolyzer into hydrogen and oxygen. Enriched with tritium, hydrogen is partially taken at the outlet of the electrolyzer and enters a container for fixing tritium, partially enters an additional column of cold isotopic chemical exchange, and then is discharged into the atmosphere.

Недостатком данной конструкции являются:The disadvantage of this design are:

- низкая степень концентрирования трития в дополнительной колонне холодного химического изотопного обмена, поскольку в ней не обеспечивается полнота обращения потоков водорода и воды (отсутствует верхний узел обращения потоков). Низкая степень концентрирования трития в данной колонне ведет к увеличению потока обогащенного тритием водорода и, соответственно, объема контейнеров для фиксации трития и увеличения объема отходов, подлежащих захоронению;- a low degree of concentration of tritium in an additional column of cold chemical isotope exchange, since it does not ensure the completeness of the circulation of hydrogen and water flows (there is no upper node of the circulation of flows). The low concentration of tritium in this column leads to an increase in the flow of tritium-enriched hydrogen and, accordingly, the volume of containers for fixing tritium and an increase in the volume of waste to be disposed of;

- сброс водорода, содержащего тритий. На выходе дополнительной колонны холодного изотопного химического обмена водород не перерабатывается в воду, которую можно вернуть для доочистки, а выбрасывается в атмосферу.- discharge of hydrogen containing tritium. At the output of an additional column of cold isotopic chemical exchange, hydrogen is not processed into water, which can be returned for further treatment, but is released into the atmosphere.

Задача, на решение которой направлено данное техническое решение, заключается в устранении указанных недостатков, а именно:The task to which this technical solution is directed is to eliminate these shortcomings, namely:

- повышении степени концентрирования трития и сокращении, тем самым, объема отходов, подлежащих захоронению без увеличения энергетических затрат;- increasing the degree of concentration of tritium and thereby reducing the volume of waste to be disposed of without increasing energy costs;

- исключении выбросов трития вместе с водородом в окружающую среду.- elimination of tritium emissions with hydrogen into the environment.

Для решения поставленной задачи предлагается установка для очистки жидких радиоактивных отходов от трития, содержащая емкость для исходного раствора, ректификационную колонну, оборудованную конденсатором паров и кубом-испарителем, накопительную емкость для обогащенной тритием воды, колонну холодного изотопного химического обмена и колонну горячего изотопного химического обмена, магистраль для циркуляции водорода по колоннам холодного и горячего изотопного химического обмена, дополнительную колонну холодного изотопного химического обмена, электролизер и контейнер для сбора водорода, обогащенного тритием. Для обеспечения условий высокой степени концентрирования и исключения выброса водорода, содержащего тритий, в окружающую среду, дополнительная колонна холодного изотопного химического обмена в верхней своей части оборудована каталитической горелкой, предназначенной для сжигания водорода до воды, и магистралью для возвращения образовавшейся воды для доочистки в колонну горячего изотопного химического обмена. Кроме того, для вывода солевого концентрата установка оборудована емкостью для сбора солевого концентрата. В противном случае, при накоплении солевого концентрата в кубе-испарителе может иметь место выход установки из строя.To solve this problem, we propose a facility for the purification of liquid radioactive waste from tritium, containing a container for the initial solution, a distillation column equipped with a vapor condenser and a cube-evaporator, a storage tank for tritium-enriched water, a cold isotope chemical exchange column and a hot isotope chemical exchange column, line for the circulation of hydrogen through columns of cold and hot isotopic chemical exchange, an additional column of cold isotopic chemical th exchange, an electrolyzer and a container for collecting hydrogen enriched in tritium. To ensure conditions of a high degree of concentration and to prevent the release of hydrogen containing tritium into the environment, an additional cold isotope chemical exchange column in its upper part is equipped with a catalytic burner designed to burn hydrogen to water, and a line to return the resulting water for treatment to a hot column isotopic chemical exchange. In addition, for the withdrawal of salt concentrate, the installation is equipped with a tank for collecting salt concentrate. Otherwise, during the accumulation of salt concentrate in the evaporator cube, the installation may fail.

Техническим результатом данного технического решения является снижение объема образующихся твердых радиоактивных отходов за счет повышения степени концентрирования трития, исключение выброса в атмосферу содержащего тритий водорода и увеличение ресурса работы установки.The technical result of this technical solution is to reduce the amount of solid radioactive waste generated by increasing the concentration of tritium, eliminating the release of hydrogen containing tritium into the atmosphere, and increasing the life of the installation.

На чертеже (фиг.) представлена схема установки, которая содержит:In the drawing (Fig.) Presents a diagram of the installation, which contains:

1 - емкость для исходного раствора;1 - capacity for the initial solution;

2 - ректификационную колонну;2 - distillation column;

3 - конденсатор паров;3 - vapor condenser;

4 - куб-испаритель;4 - cube-evaporator;

5 - накопительную емкость для обогащенной тритием воды;5 - storage tank for tritium-enriched water;

6 - колонну холодного изотопного химического обмена;6 - column of cold isotopic chemical exchange;

7 - колонну горячего изотопного химического обмена;7 - column of hot isotopic chemical exchange;

8 - дополнительную колонну холодного изотопного химического обмена;8 - an additional column of cold isotopic chemical exchange;

9 - электролизер;9 - electrolyzer;

10 - контейнер для сбора водорода, обогащенного тритием;10 - a container for collecting hydrogen enriched with tritium;

11 - каталитическая горелка для сжигания водорода;11 - catalytic burner for burning hydrogen;

12 - емкость для сбора солевого концентрата.12 - capacity for collecting salt concentrate.

Установка оборудована магистралью для циркуляции водорода по колоннам 6 и 7, магистралью для подачи кислорода из электролизера 9 в каталитическую горелку 11.The installation is equipped with a line for the circulation of hydrogen through columns 6 and 7, a line for supplying oxygen from the electrolyzer 9 to the catalytic burner 11.

Установка работает следующим образом. Исходный раствор поступает из емкости 1 (поток Х0) в ректификационную колонну 2, которая оборудована кубом-испарителем 4 и конденсатором паров 3. В кубе-испарителе вода испаряется и конденсируется в накопительной емкости для приема предварительно обогащенной тритием воды 5. При противоточном движении паров воды и жидкости в ходе фазового изотопного обмена достигается обогащение воды тритием в нижнем сечении колонны и очистка воды от трития в верхнем сечении колонны. Вода, поступающая из конденсатора паров 3 в верхнее сечение ректификационной колонны 2 и практически не содержащая трития, отбирается в виде потока Хp очищенной воды. Предварительно обогащенная тритием вода (поток Х1) из нижнего сечения колонны через накопительную емкость для обогащенной тритием воды 5 поступает на орошение колонны 6. В противотоке к движению воды в колоннах 6 и 7 организовано движение водорода. В результате химического изотопного обмена между водой и водородом в колоннах 6 и 7 достигается обогащение тритием воды на выходе из колонны 6 и обеднение по тритию воды в нижнем сечении колонны 7. Вода с промежуточным обогащением тритием (поток Х2) из нижнего сечения колонны 6 поступает на орошение колонны 8, а вода (поток Y1), обедненная тритием, которая отбирается из нижнего сечения колонны 7, поступает для доочистки в ректификационную колонну 2. Предварительно обогащенная тритием вода (поток X1) проходит через колонну 8 и разлагается в электролизере 9 на водород и кислород. Выделяющийся водород (основной поток) возвращается в колонну 8 и на выходе колонны сжигается до воды в каталитической горелке 11. Для сжигания водорода используется кислород, выделяющийся в электролизере 9 при электролизе воды. Сжигание водорода в каталитической горелке 11 исключает выброс трития в атмосферу и обеспечивает полноту обращения фаз в колонне 8, что является необходимым условием для достижения высокой степени концентрирования. Получающаяся в горелке 11 вода, содержащая тритий, возвращается для доочистки на вход в колонну 7. При противоточном движении воды и водорода в колонне 8 в результате изотопного химического обмена происходит концентрирование трития в нижнем сечении колонны и в электролизере. Водород с высокой концентрацией трития (поток Х3) частично отбирается на выходе из электролизера 9 перед входом в колонну 8 и поступает в контейнер 10. В контейнере 10 тритий в смеси с водородом фиксируется в виде гидрида металла и отправляется на хранение или захоронение. Для достижения оптимального режима очистки и концентрирования в колонне 2 поток отвальной воды Y1 из колонны 7 вводится в сечение ректификационной колонны 2, расположенное между точкой ввода исходной воды и точкой отбора концентрата. Куб-испаритель 4 дополнительно снабжен емкостью 12 для периодического отбора солевого концентрата, накапливающегося при испарении воды в ходе эксплуатации. Это увеличивает ресурс работы установки.Installation works as follows. The initial solution flows from tank 1 (stream X 0 ) into a distillation column 2, which is equipped with a vaporizer 4 and a vapor condenser 3. In a vaporizer, water evaporates and condenses in a storage tank to receive water pre-enriched with tritium 5. During countercurrent movement of the vapor water and liquid during the phase isotopic exchange, enrichment of water with tritium in the lower section of the column and purification of water from tritium in the upper section of the column are achieved. Water flowing from the vapor condenser 3 to the upper section of the distillation column 2 and practically free of tritium is taken in the form of a stream Xp of purified water. Pre-enriched with tritium water (stream X 1 ) from the bottom section of the column through the storage tank for enriched with tritium water 5 is fed to the irrigation column 6. In countercurrent to the movement of water in the columns 6 and 7 organized the movement of hydrogen. As a result of the chemical isotope exchange between water and hydrogen in columns 6 and 7, tritium enrichment of water at the outlet of column 6 and depletion of tritium of water in the lower section of column 7 are achieved. Water with intermediate tritium enrichment (stream X 2 ) is supplied from the lower section of column 6 at column 8, irrigation, and water (stream Y 1), depleted of tritium, which is withdrawn from the lower section of the column 7, is supplied to post-treatment in a distillation column 2. Pre tritium enriched water (stream X 1) passes through the column 8 and is decomposed in the electron olizere 9 into hydrogen and oxygen. The evolved hydrogen (main stream) is returned to the column 8 and, at the outlet of the column, it is burned to water in a catalytic burner 11. For the combustion of hydrogen, the oxygen released in the electrolysis cell 9 during electrolysis of water is used. The combustion of hydrogen in a catalytic burner 11 eliminates the release of tritium into the atmosphere and ensures complete phase reversal in the column 8, which is a necessary condition for achieving a high degree of concentration. The tritium-containing water obtained in the burner 11 is returned to the column 7 for further purification. When countercurrent water and hydrogen move in the column 8 as a result of isotopic chemical exchange, tritium is concentrated in the lower section of the column and in the electrolyzer. Hydrogen with a high concentration of tritium (stream X 3 ) is partially taken at the outlet of the electrolyzer 9 before entering the column 8 and enters the container 10. In the container 10, tritium mixed with hydrogen is fixed in the form of metal hydride and sent for storage or disposal. To achieve the optimal treatment and concentration in column 2, the flow of waste water Y 1 from column 7 is introduced into the cross section of distillation column 2 located between the input point of the source water and the point of selection of the concentrate. The evaporator cube 4 is additionally equipped with a tank 12 for periodic selection of salt concentrate that accumulates during evaporation of water during operation. This increases the life of the installation.

Техническое решение иллюстрируется следующим примером. Установка для очистки жидких радиоактивных отходов от трития имеет в своем составе следующее оборудование:The technical solution is illustrated by the following example. The installation for the purification of liquid radioactive waste from tritium includes the following equipment:

1 - емкость для исходного раствора объемом 1000 л;1 - capacity for the initial solution with a volume of 1000 l;

2 - две параллельно работающие ректификационные колонны диаметром 150 мм и высотой 18 м, заполненные спирально-призматической насадкой с размерами элементов 3,5×3,5×0,2 мм по ТУ 2873-001-780401001-2009. Вакуум в колонне поддерживается с помощью вакуумного насоса НВБМ-10. Рабочие параметры колонны: температура/давление в голове колонн -60°С/0,02 МПа, в нижней части колонны -75°С/0,045 МПа;2 - two parallel distillation columns with a diameter of 150 mm and a height of 18 m, filled with a spiral-prismatic nozzle with element sizes of 3.5 × 3.5 × 0.2 mm according to TU 2873-001-780401001-2009. The vacuum in the column is maintained using the NVBM-10 vacuum pump. The operating parameters of the column: temperature / pressure in the head of the columns -60 ° C / 0.02 MPa, in the lower part of the column -75 ° C / 0.045 MPa;

3 - конденсатор паров в виде трубчатого теплообменника, охлаждаемого проточной водой с площадью конденсации 1,25 м2. Расход охлаждающей воды -300 л/час;3 - vapor condenser in the form of a tubular heat exchanger cooled by running water with a condensation area of 1.25 m 2 . Cooling water consumption -300 l / h;

4 - куб - испаритель с электрическим нагревом мощностью до 20 кВт;4 - cube - evaporator with electric heating up to 20 kW;

5 - накопительная емкость для обогащенной тритием воды объемом 40 л;5 - storage tank for tritium-enriched water with a volume of 40 l;

6 - колонна холодного изотопного химического обмена высотой 4 м и диаметром 100 мм, заполненная гидрофобным катализатором (ТУ 2172-001-470301001-2009) на высоту 2,5, снабженная термостатирующей рубашкой для поддержания рабочей температуры 50±1°С;6 - column of cold isotopic chemical exchange 4 m high and 100 mm in diameter, filled with a hydrophobic catalyst (TU 2172-001-470301001-2009) to a height of 2.5, equipped with a thermostatic jacket to maintain an operating temperature of 50 ± 1 ° С;

7 - колонна горячего изотопного химического обмена высотой 4 м и диаметром 100 мм, заполненная гидрофобным катализатором (ТУ 2172-001-470301001-2009) на высоту 2,5 м, снабженная термостатирующей рубашкой для поддержания рабочей температуры 100±1°С. Циркуляция водорода в колоннах 6 и 7 обеспечивается водородным компрессором марки AD 162С при давлении 0,1 МПа;7 - column of hot isotopic chemical exchange 4 m high and 100 mm in diameter, filled with a hydrophobic catalyst (TU 2172-001-470301001-2009) to a height of 2.5 m, equipped with a thermostatic jacket to maintain a working temperature of 100 ± 1 ° С. Hydrogen circulation in columns 6 and 7 is provided by a hydrogen compressor of the grade AD 162C at a pressure of 0.1 MPa;

8 - дополнительная колонна холодного изотопного химического обмена высотой 1,5 м и диаметром 30 мм, заполненная смесью (1:1) гидрофобного катализатора марки РХТУ-3СМ/⌀2 и спирально-призматической насадки с размерами элементов 2,0×2,0×0,2 (ТУ 2873-001-780401001-2009) на высоту 1,5 м, снабженная термостатирующей рубашкой для поддержания рабочей температуры 60±1°С;8 - an additional cold isotope chemical exchange column with a height of 1.5 m and a diameter of 30 mm filled with a mixture (1: 1) of a hydrophobic catalyst of the РХТУ-3СМ / ⌀2 brand and a spiral-prismatic packing with element sizes 2.0 × 2.0 × 0.2 (TU 2873-001-780401001-2009) to a height of 1.5 m, equipped with a thermostatic jacket to maintain a working temperature of 60 ± 1 ° C;

9 - электролизер марки «Цвет-Хром 60» с производительностью по водороду 60 л/час;9 - an electrolyzer of the brand "Color-Chrome 60" with a hydrogen productivity of 60 l / h;

10 - контейнер для сбора водорода, обогащенного тритием - металлический сосуд из нержавеющей стали высотой 250 мм и диаметром 30 мм, заполненный губчатым титаном марки ТГ100 по ГОСТ 17746-96 (Технические Условия «Контейнер для хранения тритий содержащего гидрида титана. КТТ. ТУ 69 68-001-07625447-2010);10 - a container for collecting hydrogen enriched with tritium - a metal vessel made of stainless steel with a height of 250 mm and a diameter of 30 mm filled with sponge titanium of the ТГ100 grade in accordance with GOST 17746-96 (Specifications “Container for storage of tritium containing titanium hydride. КТТ. ТУ 69 68 -001-07625447-2010);

11 - горелка для сжигания водорода каталитического типа с контуром охлаждения.11 - burner for the combustion of hydrogen of a catalytic type with a cooling circuit.

Горелка представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд диаметром 50 мм и высотой 400 мм, заполненный катализатором марки РХТУ-3СМ. Водород и кислород подаются в горелку через штуцеры, снабженные пламегасителями;The burner is a vertical cylindrical vessel with a diameter of 50 mm and a height of 400 mm, filled with a catalyst brand RKhTU-3SM. Hydrogen and oxygen are supplied to the burner through fittings equipped with flame arresters;

12 - емкость для сбора солевого концентрата - сосуд из нержавеющей стали емкостью 5 л, оборудованный соединительной арматурой.12 - a tank for collecting salt concentrate - a stainless steel vessel with a capacity of 5 l, equipped with connecting fittings.

Газовые и водяные магистрали установки выполнены из трубки 12Х18Н10Т DN12 и DN6, оборудование соединяется между собой посредством фланцев и резьбовых штуцеров, в качестве уплотнения использован фторопласт-4, в качестве регулирующей (запорной) арматуры использованы сильфонные вентили Ду10 Ру10, циркуляция и подачи жидкости осуществляется насосами мембранными марки НР/2АН.The gas and water lines of the installation are made of 12X18H10T DN12 and DN6 pipes, the equipment is interconnected by means of flanges and threaded fittings, PTFE-4 is used as a seal, Du10 Ru10 bellows valves are used as control (shut-off) valves, the pumps are circulated and supplied with pumps membrane brands НР / 2АН.

На установке перерабатывается вода, загрязненная тритием до уровня 1,2·107 Бк/л с солесодержанием ~ 0,05 г/л. Производительность установки составляет 2 л/час по исходной воде. При работе установки образуется очищенная от трития вода (остаточное содержание трития менее 7600 Бк/л, что ниже УВ), которая после контрольных анализов сбрасывается, и тритиевый концентрат, который отбирается в виде водорода со скоростью из электролизера и фиксируется в виде гидрида титана в контейнере для захоронения. Концентрация (активность) трития в концентрате составляет 2,4·1011 Бк/л. Солевой концентрат (50 г/л) отбирается из кубов-испарителей колонн 1 раз в месяц в количестве 1,0-1,5 л и передается на захоронение (после отверждения методом цементирования).The plant processes water contaminated with tritium to a level of 1.2 · 10 7 Bq / l with a salt content of ~ 0.05 g / l. The productivity of the installation is 2 l / h in the source water. During the operation of the plant, tritium-free water is formed (the residual tritium content is less than 7600 Bq / l, which is lower than HC), which is discharged after control analyzes, and tritium concentrate, which is taken in the form of hydrogen from the electrolyzer and fixed in the form of titanium hydride in the container for burial. The concentration (activity) of tritium in the concentrate is 2.4 · 10 11 Bq / l. Salt concentrate (50 g / l) is taken from the evaporator cubes of the columns once a month in the amount of 1.0-1.5 l and transferred to the disposal site (after curing by cementing).

Установка в данном исполнении имеет производительность 2 л/час, обеспечивает очистку воды от трития до норм сброса (степень очистки более 1500) и концентрирование трития в 20000 раз по сравнению с его исходным содержанием. Основное концентрирование трития в этой установке происходит в колонне 8 за счет наличия в ней верхнего узла обращения потоков - горелки: степень концентрирования трития составляет 200. (При отсутствии горелки степень концентрирования не превышает 3,5). Конструкция установки исключает выброс трития в атмосферу с водородом или иными продуктами и рассчитана на долговременную эксплуатацию.The installation in this design has a capacity of 2 l / h, provides water purification from tritium to discharge standards (purification degree more than 1500) and tritium concentration 20,000 times compared to its initial content. The main concentration of tritium in this unit occurs in column 8 due to the presence of an upper flow reversal unit — a burner: the concentration of tritium is 200. (In the absence of a burner, the concentration does not exceed 3.5). The design of the installation eliminates the release of tritium into the atmosphere with hydrogen or other products and is designed for long-term operation.

Таким образом, установка для очистки воды от трития по данному техническому решению обладает преимуществами в сравнении с техническим решением по прототипу по степени концентрирования трития (степень сокращения отходов по сравнению с прототипом примерно 70 раз) без увеличения энергетических затрат и обеспечивает экологическую безопасность производства - исключает выброс трития в окружающую среду. Установка также имеет повышенный по сравнению с прототипом ресурс работы. Эффективность и экономичность предлагаемой конструкции свидетельствуют о ее технико-экономических преимуществах в сравнении с конструкцией по прототипу и другими известными техническими решениями. Поэтому установка может успешно использоваться для очистки от трития радиоактивных отходов, образующихся при эксплуатации предприятий ядерного топливного цикла.Thus, the installation for water purification from tritium according to this technical solution has advantages in comparison with the technical solution for the prototype in terms of the concentration of tritium (the degree of waste reduction compared to the prototype about 70 times) without increasing energy costs and ensures environmental safety of the production - eliminates emissions tritium into the environment. The installation also has an increased resource in comparison with the prototype. The effectiveness and efficiency of the proposed design indicate its technical and economic advantages in comparison with the design of the prototype and other well-known technical solutions. Therefore, the facility can be successfully used to clean tritium of radioactive waste generated during the operation of nuclear fuel cycle enterprises.

Claims (4)

1. Установка для очистки жидких радиоактивных отходов от трития, содержащая емкость для исходного раствора, соединенную с ректификационной колонной, оборудованной конденсатором паров и кубом-испарителем, накопительную емкость для обогащенной тритием воды, колонну холодного изотопного химического обмена, колонну горячего изотопного химического обмена, магистраль для циркуляции водорода по колоннам двухтемпературного изотопного химического обмена, магистраль для подачи воды из колонны горячего изотопного химического обмена в голову процесса, дополнительную колонну холодного изотопного химического обмена, вход которой соединеняется магистралью с выходом колонны холодного изотопного химического обмена, электролизер и контейнер для сбора водорода, обогащенного тритием, отличающаяся тем, что на выходе из верхней части дополнительной колонны холодного изотопного химического обмена установлена каталитическая горелка для сжигания водорода, сообщающаяся магистралью для возвращения образовавшейся воды для доочистки в колонну горячего изотопного химического обмена.1. Installation for the purification of liquid radioactive waste from tritium, containing a container for the initial solution, connected to a distillation column equipped with a vapor condenser and a cube-evaporator, a storage tank for tritium-enriched water, a cold isotope chemical exchange column, a hot isotope chemical exchange column, a main for the circulation of hydrogen through columns of a two-temperature isotopic chemical exchange, a line for supplying water from a column of hot isotopic chemical exchange to the head process, an additional column of cold isotope chemical exchange, the input of which is connected by a line with the output of the column of cold isotope chemical exchange, an electrolyzer and a container for collecting hydrogen enriched with tritium, characterized in that a catalytic burner is installed at the outlet of the upper part of the additional column of cold isotope chemical exchange the combustion of hydrogen, which is communicated by the line to return the formed water for purification to the column of hot isotopic chemical exchange. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электролизер имеет магистраль для подачи кислорода из электролизера в каталитическую горелку.2. Installation according to claim 1, characterized in that the cell has a line for supplying oxygen from the cell to the catalytic burner. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что магистраль для подачи воды из колонны холодного изотопного химического обмена в голову процесса соединена с ректификационной колонной в точке, расположенной между точкой подачи исходного раствора и точкой отбора обогащенной тритием воды.3. Installation according to claim 1, characterized in that the line for supplying water from a cold isotope chemical exchange column to the process head is connected to a distillation column at a point located between the supply point of the initial solution and the selection point of tritium-enriched water. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что куб-испаритель ректификационной колонны оборудован емкостью для сбора солевого концентрата.
Figure 00000001
4. Installation according to claim 1, characterized in that the cube-evaporator of the distillation column is equipped with a tank for collecting salt concentrate.
Figure 00000001
RU2012136610/07U 2012-08-27 2012-08-27 INSTALLATION FOR CLEANING LIQUID RADIOACTIVE WASTE FROM TRITIUM RU126185U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136610/07U RU126185U1 (en) 2012-08-27 2012-08-27 INSTALLATION FOR CLEANING LIQUID RADIOACTIVE WASTE FROM TRITIUM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012136610/07U RU126185U1 (en) 2012-08-27 2012-08-27 INSTALLATION FOR CLEANING LIQUID RADIOACTIVE WASTE FROM TRITIUM

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU126185U1 true RU126185U1 (en) 2013-03-20

Family

ID=49125234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012136610/07U RU126185U1 (en) 2012-08-27 2012-08-27 INSTALLATION FOR CLEANING LIQUID RADIOACTIVE WASTE FROM TRITIUM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU126185U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632453C1 (en) * 2016-11-29 2017-10-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН) Device for producing steam condensate from natural gas and associated petroleum gas in field conditions for analysis of tritium content
WO2020060444A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-26 Виктор Павлович РЕМЕЗ Method for processing liquid radioactive waste comprising, inter alia, tritium isotopes
WO2021107811A1 (en) 2019-11-27 2021-06-03 Виктор Павлович РЕМЕЗ Method for processing liquid tritium-containing radioactive waste

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632453C1 (en) * 2016-11-29 2017-10-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН) Device for producing steam condensate from natural gas and associated petroleum gas in field conditions for analysis of tritium content
WO2020060444A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-26 Виктор Павлович РЕМЕЗ Method for processing liquid radioactive waste comprising, inter alia, tritium isotopes
WO2021107811A1 (en) 2019-11-27 2021-06-03 Виктор Павлович РЕМЕЗ Method for processing liquid tritium-containing radioactive waste

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU126185U1 (en) INSTALLATION FOR CLEANING LIQUID RADIOACTIVE WASTE FROM TRITIUM
Iwai et al. The water detritiation system of the ITER tritium plant
JP2015147185A (en) Sewage treatment system
RU2380144C1 (en) Method of water purification from tritium by means of catalytic isotopic exchange between water and hydrogen
JP3198807U (en) Equipment for the purification of liquid radioactive waste from tritium.
CN104318968A (en) Process and device for treating tritium-containing water in nuclear power plant based on electrolysis and low-temperature distillation cascade process
JP2007147453A (en) Method and device for processing ammonia-containing regenerated waste solution from condensate demineralizer
US3378450A (en) Method and apparatus for recovering boric acid in nuclear reactor plants controlled with boric acid
EP2951836B1 (en) Method and practical device composition for purification of air from gaseous tritium and concentration of tritium in a constant volume of water
RU150156U1 (en) INSTALLATION FOR CLEANING LIQUID RADIOACTIVE WASTE FROM TRITIUM
JP2010064074A (en) Method and apparatus for treating ammonia-containing regeneration waste liquid from condensate demineralizer
CN210688252U (en) Double-fluid furnace-entering back-spraying system capable of reducing concentration of nitrogen oxides in furnace
Zhong et al. Analysis of degassing time of pressurized water reactor pressurizer
RU2164045C2 (en) Method for decontaminating liquid wastes of nuclear power stations
RU174134U1 (en) PLANT FOR CLEANING HEAVY WATER FROM TRITIUM AND PROTIA
Norimatsu et al. Leakage control of tritium through heat cycles of conceptual-design, laser-fusion reactor KOYO-F
Dinner et al. Tritium system concepts for the Next European torus project
Mantero et al. Nuclear desalination: an alternative solution to the water shortage
CN204087835U (en) Nuclear power station based on electrolysis and cryogenic rectification cascade contains HTO treating apparatus
RU2624825C2 (en) Method of processing liquid radioactive wastes
Cristescu et al. Experiments on water detritiation and cryogenic distillation at TLK; Impact on ITER fuel cycle subsystems interfaces
Sood et al. Tritium systems concepts for the Next European Torus (NET)
RU112842U1 (en) INSTALLATION FOR CLEANING TRITIUM CONDENSATE FROM TRITIUM
CN220012379U (en) Continuous blowdown waste water recovery unit of boiler
JPS60201296A (en) Reducer for radiation dose