RU155648U1 - Устройство для сорбционной переработки и кондиционирования радиоактивных отходов - Google Patents

Abstract

1. Устройство для сорбционной переработки и кондиционирования радиоактивных отходов, содержащее контейнер, заполненный фильтрующим материалом, патрубки для подачи жидких радиоактивных отходов и вывода фильтрата, отличающееся тем, что фильтрующий материал размещается в системе, состоящей из нескольких последовательно расположенных в виде этажерки ионообменных фильтров картриджного типа, изготовленных из полимерных материалов, с пористыми дренажными элементами с диаметром, равным диаметру фильтрующего слоя, и с горизонтальным направлением потока очищаемого раствора.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система фильтрации размещена в промышленно выпускаемом сертифицированном контейнере.

Description

Полезная модель предназначена для переработки, кондиционирования, хранения и захоронения жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности, в частности, для очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов с помощью ионообменных материалов до концентраций, обеспечивающих отведение очищенного раствора в открытую гидрографическую сеть или его повторное использование в технологическом цикле, фиксации радионуклидов внутри корпусов сорбционных фильтров, и обеспечения возможности транспортирования и последующего размещения радиоактивных отходов в сооружениях для их окончательной изоляции.

Известно, что при переработке жидких радиоактивных отходов можно существенно снизить их объем, используя для очистки фильтры, заполненные ионообменными материалами (патент FR 2310616, опубл. 03.12.1976).

В этом случае отработанные ионообменные материалы необходимо кондиционировать в соответствии с критериями приемлемости для захоронения, что включает в себя следующие операции - выгрузку отработанных ионообменных смол из фильтра, обезвоживание отработанных смол (согласно нормативным документам, содержание свободной жидкости в объеме кондиционированного продукта, отправляемого на захоронение не должно превышать 3%) и размещение воздушно-сухой ионообменной смолы без отверждения в железобетонном невозвратном контейнере с металлическим вкладышем. Необходимость выполнения перечисленных операций, каждая из которых является радиационно-опасной, требует наличия дополнительных технических средств и определяет основные недостатки устройства FR 2310616.

Наиболее близким по технической сути к заявляемой полезной модели является устройство, защищенное патентом US 4107044 A, опубл. 15.08.1978. «Способ и устройство для очистки жидких сред от радиоактивных примесей» представляет собой цилиндрический контейнер, заполненный сорбентом, впускные и выпускные патрубки, подключенные к коллекторам, и сливную линию. После исчерпания ресурса ионообменных материалов вся конструкция может быть размещена в месте захоронения радиоактивных отходов, без удаления радиоактивных материалов из устройства. Данное устройство выбрано за прототип.

Это устройство обладает следующими недостатками:

1. Отношение высоты фильтрующего слоя к его диаметру составляет примерно один к одному, что не обеспечивает оптимальных параметров очистки жидких радиоактивных отходов (отношение высоты фильтра к его диметру должно быть не меньше трех [Захаров Е.И. Ионообменное оборудование атомной промышленности / Е.И. Захаров, Б.Е. Рябчиков, B.C. Дьяков - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 248 с.]);

2. Распределительные дренажные устройства занимают большой полезный объем фильтра и не исключают неомываемых очищаемым потоком областей ионита.

3. При данной конструкции фильтра затруднено (если не исключено полностью) одновременное использование ионитов различных типов, что может препятствовать увеличению рабочей обменной емкости и повышению качества очистки растворов;

Задача, решаемая полезной моделью, сводится к созданию устройства для сорбционной очистки и кондиционирования радиоактивных отходов, лишенного указанных недостатков.

Технический результат заявляемой полезной модели выражается в повышении степени очистки жидких радиоактивных отходов за счет увеличенной длины фильтрующего слоя и снижении стоимости процесса обращения с жидкими радиоактивными отходами за счет отказа от дорогостоящего фильтровального оборудования.

Для решения поставленной задачи, а также для достижения заявленного технического результата предлагается устройство для сорбционной переработки и кондиционирования радиоактивных отходов, содержащее контейнер, заполненный фильтрующим материалом, распределительные устройства, патрубки для подачи жидких радиоактивных отходов и вывода фильтрата. Отличительной особенностью устройства является то, что фильтрующий материал размещается в системе, состоящей из нескольких последовательно расположенных в виде этажерки ионообменных фильтров картриджного типа, изготовленных из полимерных материалов, с пористыми дренажными элементами с диаметром равным диаметру фильтрующего слоя, и с горизонтальным направлением потока очищаемого раствора. Система фильтрации размещена в промышленно выпускаемом сертифицированном контейнере.

Свободное от ионообменных фильтров пространство контейнера заполняется радиоактивными отходами, размещенными в сертифицированные для этих целей двухсотлитровые металлические бочки, и в виде цементного компаунда.

Модульный принцип системы позволяет использовать несколько типов фильтроматериалов, адаптируя ее к химическому и радионуклидному составу перерабатываемых жидких радиоактивных отходов. Обезвоживание отработанных ионообменных материалов осуществляется продувкой фильтров нагретым воздухом под давлением. Нагрев воздуха осуществляется при сжатии в компрессоре.

Общий вид заявляемой полезной модели представлен на фиг. 1, а на фиг. 2 нижнее место стыка модулей фильтрующих элементов. Устройство содержит крестообразную систему фильтрации 1, расположенную внутри железобетонного контейнера 2, и состоящую из горизонтальных фильтров картриджного типа 3, изготовленных из полимерных материалов и полностью заполненных ионообменными материалами 4. Диаметр дренажных элементов 5 равен диаметру фильтрующего слоя. Дренажные устройства, расположенные внутри фитингов 6, препятствуют выходу ионита из фильтра.

Герметичность соединения фитингов и фильтров обеспечивается сваркой (для полипропиленовых труб) или склеиванием (для поливинилхлоридных труб).

Система фильтрации собирается из отдельных фильтров на основе полимерных труб равной длины и располагается горизонтально.

Порядок и тип загружаемых ионитов системы фильтрации определяется результатами химического и радионуклидного анализа состава подлежащих переработке радиоактивных отходов.

Очищаемый радиоактивный раствор фильтруется в режиме горизонтального хода потока при давлении на выходе из последнего фильтра не менее 1,0-1,5 атм. Это, в совокупности с использованием пористых дренажных устройств, гарантированно обеспечивает равномерность фильтрации потока через слой сорбента без перемешивания (в режиме идеального вытеснения), отсутствие воздушных «подушек» в слое ионита и эффективную работу фильтрующего материала, за счет превышения длины фильтрующего слоя над его диаметром.

Свободное от ионообменных фильтров пространство контейнера заполняется радиоактивными отходами, размещенными в сертифицированные для этих целей двухсотлитровые металлические бочки, и в виде цементного компаунда.

К достоинствам полезной модели относятся:

1. Мультибарьерная защита исключает распространение радионуклидов за пределы их локализации, благодаря наличию физических барьеров по цепочке: ионообменная смола - полимерный материал - цементный компаунд - железобетонная стенка контейнера.

2. Система фильтрации изготавливается из промышленно выпускаемых элементов и может быть смонтирована по месту кондиционирования обученным обслуживающим персоналом.

3. Использование системы фильтрации позволяет повысить вместимость по радиоактивному содержимому контейнера и тем самым снизить затраты на единицу активности отходов, подлежащих захоронению.

4. Применение полимерных фильтров, в отличие от металлических, не приводит к загрязнению ионитов продуктами коррозии конструкционных материалов, но позволяет при эксплуатации поддерживать высокое давление (до 10 атм).

Пример. Требуется изготовить устройство для сорбционной переработки и кондиционирования радиоактивных отходов с таким диаметром ионообменных фильтров, который позволил бы также разместить в защитном контейнере четыре металлических бочки объемом 0,2 м с радиоактивными отходами.

В качестве сертифицированного контейнера имеется железобетонный защитный невозвратный контейнер НЗК-150-1,5П. Габариты корпуса контейнера 1650×1650×1375 мм, толщина стенок 150 мм.

Выбираются 16 полипропиленовых труб длиной 500 мм, внешним диаметром 110 мм и внутренним диаметром 90 мм, 1 полипропиленовая труба длиной 1500 мм и внешним диаметром 40 мм, а также фитинги угловые (18 штук), тройники (8 штук) и восемь пористых пластин диаметром 110 мм, с размером пор не более 50 микрон, выполняющих роль дренажных устройств. Четыре трубы герметично сваривают с фитингами, формируя одну секцию, которая затем плотно заполняется влажным ионитом. Тип загружаемого ионита определяют по результатам химического и радионуклидного состава подлежащих очистке жидких радиоактивных отходов. Сформированная система фильтрации, объединяющая четыре секции, располагается внутри защитного контейнера. На линии выхода фильтрата системы очистки устанавливается защитный клапан с давлением открытия 1,5 атм.

По завершению фильтрации и сушки ионитов в контейнер устанавливаются четыре бочки с радиоактивными отходами, а внутреннее свободное от ионообменных фильтров и бочек пространство контейнера заполняется радиоактивным цементным компаундом.

Длина рабочего хода указанной системы фильтрации составляет 4 метра.

Claims (2)

1. Устройство для сорбционной переработки и кондиционирования радиоактивных отходов, содержащее контейнер, заполненный фильтрующим материалом, патрубки для подачи жидких радиоактивных отходов и вывода фильтрата, отличающееся тем, что фильтрующий материал размещается в системе, состоящей из нескольких последовательно расположенных в виде этажерки ионообменных фильтров картриджного типа, изготовленных из полимерных материалов, с пористыми дренажными элементами с диаметром, равным диаметру фильтрующего слоя, и с горизонтальным направлением потока очищаемого раствора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система фильтрации размещена в промышленно выпускаемом сертифицированном контейнере.

Images