RU2168226C1 - Method for vitrifying radioactive wastes in cooled metal induction melter - Google Patents
Method for vitrifying radioactive wastes in cooled metal induction melter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2168226C1 RU2168226C1 RU99122786A RU99122786A RU2168226C1 RU 2168226 C1 RU2168226 C1 RU 2168226C1 RU 99122786 A RU99122786 A RU 99122786A RU 99122786 A RU99122786 A RU 99122786A RU 2168226 C1 RU2168226 C1 RU 2168226C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radioactive
- metal induction
- cooled metal
- glass melt
- melter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Заявляемый способ относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки радиоактивных отходов (РАО). Наиболее эффективно заявляемый способ может быть использован при остекловывании твердых РАО с последующим охлаждением расплава до получения монолитного конечного продукта, пригодного для долгосрочного хранения. The inventive method relates to the field of environmental protection, and more specifically to the field of processing of radioactive waste (RAW). The most effectively claimed method can be used for vitrification of solid radioactive waste with subsequent cooling of the melt to obtain a monolithic final product suitable for long-term storage.
Известен способ остекловывания радиоактивных отходов в керамической электропечи прямого нагрева (1), включающий подачу в керамическую электропечь прямого нагрева стеклобоя, включение пусковых нагревателей, разогрев электропечи до температуры, при которой стекломасса начинает пропускать электроток, подачу напряжения на электроды, разогрев стекломассы до рабочей температуры, демонтаж пусковых нагревателей, подачу РАО вместе со стеклообразователями на поверхность стеклорасплава до заполнения рабочего объема электропечи, слив образовавшегося радиоактивного стеклорасплава в контейнер и его охлаждение до образования конечного продукта, пригодного для долгосрочного хранения. A known method of vitrification of radioactive waste in a direct heating ceramic electric furnace (1), including supplying a cullet of direct heating to a ceramic electric furnace, turning on starting heaters, heating the furnace to a temperature at which the glass melt begins to pass electric current, applying voltage to the electrodes, heating the glass to its working temperature, dismantling of starting heaters, supply of radioactive waste together with glass-forming agents to the surface of the molten glass before filling the working volume of the electric furnace, draining of images the resulting radioactive molten glass into a container and its cooling to the formation of a final product suitable for long-term storage.
Недостатками известного способа являются:
- его повышенная продолжительность, связанная с повышенной длительностью операции предварительного разогрева электропечи пусковыми нагревателями до температуры, при которой стекломасса начинает пропускать электроток;
- повышенное суммарное содержание летучих форм радионуклидов в отходящих газах.The disadvantages of this method are:
- its increased duration associated with the increased duration of the operation of preheating the electric furnace with starting heaters to a temperature at which the glass melt begins to pass electric current;
- increased total content of volatile forms of radionuclides in the exhaust gases.
Известен способ остекловывания радиоактивных отходов в неохлаждаемом металлическом индукционном плавителе (2), включающий подачу тока высокой частоты на индуктор, разогрев металлического индукционного плавителя до рабочей температуры, последующую подачу в него РАО вместе со стеклообразователями, их плавление, заполнение образующимся радиоактивным стеклорасплавом рабочего объема металлического индукционного плавителя, выдержку радиоактивного стеклорасплава до его гомогенизации, слив радиоактивного стеклорасплава в контейнер и его охлаждение до образования конечного продукта, пригодного для долгосрочного хранения. A known method of vitrification of radioactive waste in an uncooled metal induction melter (2), comprising supplying a high-frequency current to an inductor, heating the metal induction melter to operating temperature, subsequent supply of RAW into it together with glass former, their melting, filling of the working volume of the metal induction metal with the resulting radioactive molten glass melter, exposure of the radioactive glass melt to its homogenization, draining of the radioactive glass melt into a container and its o cooling to form a final product suitable for long-term storage.
Недостатками известного способа являются:
- его повышенные удельные энергозатраты, связанные с повышенными тепловыми потерями в окружающую среду;
- повышенное суммарное содержание летучих форм радионуклидов в отходящих газах.The disadvantages of this method are:
- its increased specific energy costs associated with increased heat loss to the environment;
- increased total content of volatile forms of radionuclides in the exhaust gases.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ остекловывания радиоактивных отходов в охлаждаемом металлическом индукционном плавителе (3), включающий, подачу тока высокой частоты на индуктор охлаждаемого металлического индукционного плавителя, загрузку в охлаждаемый металлический индукционный плавитель порции радиоактивной шихты (смеси стеклообразователей с РАО) с добавкой электропроводящего материала (графита, металлической стружки, магнетитовой пасты или металлического короткозамкнутого контура), ее плавление до образования радиоактивного стартового стеклорасплава (4), подачу на радиоактивный стартовый стеклорасплав радиоактивной шихты со скоростью, обеспечивающей ее полное расплавление, заполнение образующимся радиоактивным стеклорасплавом рабочего объема (3/4 полного объема) охлаждаемого металлического индукционного плавителя и слив радиоактивного стеклорасплава через сливной узел. The closest in technical essence to the claimed method is a method of vitrification of radioactive waste in a cooled metal induction melter (3), which includes applying a high frequency current to the inductor of the cooled metal induction melter, loading a portion of the radioactive charge (a mixture of glass-forming materials with radioactive waste) into the cooled metal induction melter with the addition of electrically conductive material (graphite, metal chips, magnetite paste or metal short-circuited circuit a) its melting to form a radioactive starting glass melt (4), feeding a radioactive charge to a radioactive starting glass melt at a rate ensuring its full melting, filling the working volume (3/4 of the total volume) of the cooled metal induction melter with the resulting radioactive glass melt and draining the radioactive glass melt through the drain assembly.
Недостатками известного способа являются:
- пониженная удельная производительность, связанная с повышенной продолжительностью процесса, обусловленной необходимостью прогрева центральной зоны радиоактивного стеклорасплава (гомогенизацию радиоактивного стеклорасплава), имеющей более низкую температуру по сравнению с температурой в пристеночных зонах охлаждаемого металлического индукционного плавителя, являющейся рабочей (составляющей порядка 1400-1500oC):
- повышенное суммарное количество выделяющихся в газовую фазу летучих форм радионуклидов;
- повышенные удельные энергозатраты, обусловленные охлаждением металлического индукционного плавителя и повышенной продолжительностью процесса.The disadvantages of this method are:
- reduced specific productivity associated with increased process time due to the need to heat the central zone of the radioactive glass melt (homogenization of the radioactive glass melt), which has a lower temperature compared to the temperature in the wall zones of the cooled metal induction melter, which is working (component of the order of 1400-1500 o C ):
- increased total amount of volatile forms of radionuclides released into the gas phase;
- increased specific energy consumption due to the cooling of the metal induction melter and the increased duration of the process.
Преимуществами заявляемого способа являются одновременное повышение его удельной производительности, а также снижение суммарного количества выделяющихся в газовую фазу летучих форм радионуклидов и удельных энергозатрат на проведение процесса. The advantages of the proposed method are a simultaneous increase in its specific productivity, as well as a decrease in the total amount of volatile forms of radionuclides released into the gas phase and specific energy consumption for the process.
Указанные преимущества обеспечиваются за счет того, что заявляемый способ остекловывания радиоактивных отходов в охлаждаемом металлическом индукционном плавителе включает подачу тока высокой частоты на индуктор охлаждаемого металлического индукционного плавителя, загрузку в охлаждаемый металлический индукционный плавитель порции радиоактивной шихты (смеси стеклообразователей с РАО) с добавкой электропроводящего материала (графита, металлической стружки, магнетитовой пасты или металлического короткозамкнутого контура), ее плавление до образования радиоактивного стартового стеклорасплава, подачу на радиоактивный стартовый стеклорасплав радиоактивной шихты со скоростью, обеспечивающей ее полное расплавление, погружение в радиоактивный стеклорасплав, образующийся в процессе подачи на радиоактивный стартовый стеклорасплав радиоактивной шихты, электродов на расстоянии H от стенок металлического индукционного плавителя, равном не менее 1/3 L, где L - глубина проникновения электромагнитного поля индуктора в объем охлаждаемого металлического индукционного плавителя, подачу на электроды переменного тока промышленной частоты, заполнение образующимся радиоактивным стеклорасплавом рабочего объема (3/4 полного объема) охлаждаемого металлического индукционного плавителя и слив радиоактивного стеклорасплава через сливной узел. These advantages are provided due to the fact that the inventive method of vitrification of radioactive waste in a cooled metal induction melter includes applying a high frequency current to the inductor of the cooled metal induction melter, loading a portion of the radioactive charge (a mixture of glass-forming materials with radioactive waste) into the cooled metal induction melter with the addition of an electrically conductive material ( graphite, metal shavings, magnetite paste or metal short-circuited circuit), its melted prior to the formation of a radioactive starting glass melt, supplying a radioactive charge to a radioactive starting glass melt at a speed that ensures its complete melting, immersion in a radioactive glass melt resulting from the supply of a radioactive charge, electrodes to a radioactive starting glass melt at a distance H from the walls of a metal induction melter equal to not less than 1/3 L, where L is the depth of penetration of the electromagnetic field of the inductor into the volume of the cooled metal induction melts pouring, feeding to the electrodes of alternating current of industrial frequency, filling the working volume (3/4 of the total volume) of the cooled metal induction melter with the resulting radioactive glass melt and draining the radioactive glass melt through the drainage unit.
Отличительными признаками заявляемого способа являются
- погружение в радиоактивный стеклорасплав, образующийся в процессе подачи на радиоактивный стартовый стеклорасплав радиоактивной шихты, электродов на расстоянии H от стенок металлического индукционного плавителя, равном не менее 1/3 L, где L - глубина проникновения электромагнитного поля индуктора в объем охлаждаемого металлического индукционного плавителя и подачу на электроды переменного тока промышленной частоты.Distinctive features of the proposed method are
- immersion in a radioactive glass melt formed during the supply of a radioactive charge and electrodes to a radioactive starting glass melt at a distance H from the walls of a metal induction melter equal to at least 1/3 L, where L is the penetration depth of the electromagnetic field of the inductor into the volume of the cooled metal induction melter and supply to electrodes of alternating current of industrial frequency.
Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.
Сначала в корпус охлаждаемого металлического индукционного плавителя, состоящего из трубок, подают охлаждающую жидкость, после чего на индуктор охлаждаемого металлического индукционного плавителя подают ток высокой частоты (1,76 МГц). Затем в охлаждаемый металлический индукционный плавитель загружают порцию радиоактивной шихты с добавкой электропроводящего материала (например, графита), осуществляют ее плавление с помощью электромагнитного поля индуктора до образования радиоактивного стартового стеклорасплава (занимающего порядка 10% внутреннего объема охлаждаемого металлического индукционного плавителя). После этого на радиоактивный стартовый стеклорасплав подают радиоактивную шихту со скоростью, обеспечивающую ее полное расплавление (25 кг/ч шихты при величине площади поверхности расплава в охлаждаемом металлическом индукционном плавителе, равной 0,15 кв.м), причем в радиоактивный стеклорасплав, образующийся в процессе подачи на радиоактивный стартовый стеклорасплав радиоактивной шихты, погружают электроды на расстоянии H от стенок металлического индукционного плавителя, равном 1/3 L (наиболее жесткие условия), где L - глубина проникновения электромагнитного поля индуктора в объем охлаждаемого металлического индукционного плавителя, на электроды подают переменный ток промышленной частоты и заполняют образующимся радиоактивным стеклорасплавом рабочий объем (3/4 полного объема) охлаждаемого металлического индукционного плавителя, после чего радиоактивный стеклорасплав сливают через сливной узел. First, coolant is supplied to the housing of the cooled metal induction melter consisting of tubes, after which a high frequency current (1.76 MHz) is supplied to the inductor of the cooled metal induction melter. Then, a portion of the radioactive charge with the addition of electrically conductive material (for example, graphite) is loaded into the cooled metal induction melter, it is melted using the electromagnetic field of the inductor until the formation of the radioactive starting glass melt (occupying about 10% of the internal volume of the cooled metal induction melter). After that, a radioactive charge is fed to the radioactive starting glass melt at a rate that ensures its complete melting (25 kg / h of charge in case of a melt surface area in a cooled metal induction melter equal to 0.15 square meters), and to the radioactive glass melt formed in the process supply to the radioactive starting glass melt of the radioactive charge, immerse the electrodes at a distance H from the walls of the metal induction melter equal to 1/3 L (the most stringent conditions), where L is the penetrating depth I inductor electromagnetic field in the volume of the cooled metal induction melter, fed to the electrodes an alternating current of industrial frequency formed and filled with radioactive steklorasplavom working volume (3/4 of total volume) of a cooled metal induction melting unit, after which the radioactive steklorasplav drained through the drain assembly.
При подаче на электроды переменного тока промышленной частоты происходит их короткое замыкание через радиоактивный стеклорасплав, являющийся электропроводным, с выделением дополнительного количества тепла, обеспечивающего ускоренный прогрев центральной зоны радиоактивного стеклорасплава, изначально имеющей более низкую температуру по сравнению с температурой в пристеночных зонах охлаждаемого металлического индукционного плавителя. При этом за счет весьма значительного сокращения времени реализации процесса обеспечивается одновременное повышение удельной производительности способа, а также снижение суммарного количества выделяющихся в газовую фазу летучих форм радионуклидов и удельных энергозатрат, причем если электроды будут опущены в стеклорасплав на расстоянии H от стенок металлического индукционного плавителя меньшем 1/3 L получить одновременно все вышеуказанные технические эффекты будет невозможно. When applied to the electrodes of alternating current of industrial frequency, they are short-circuited through a radioactive glass melt, which is electrically conductive, with the release of an additional amount of heat that provides accelerated heating of the central zone of the radioactive glass melt, which initially has a lower temperature compared to the temperature in the wall zones of a cooled metal induction melter. At the same time, due to a very significant reduction in the process implementation time, a simultaneous increase in the specific productivity of the method is provided, as well as a decrease in the total amount of volatile forms of radionuclides released in the gas phase and specific energy consumption, moreover, if the electrodes are lowered into the molten glass at a distance H less than 1 from the walls of the metal induction melter / 3 L It will be impossible to obtain all the above technical effects at the same time.
Испытания показали, что по сравнению со способом наиболее близкого аналога удельная производительность заявляемого способа возрастает на 30-40%, суммарное количество выделяющихся в газовую фазу летучих форм радионуклидов снижается на 5-10%, а удельные энергозатраты снижаются на 30%. Tests have shown that, in comparison with the closest analogue method, the specific productivity of the proposed method increases by 30-40%, the total amount of volatile forms of radionuclides released into the gas phase is reduced by 5-10%, and specific energy consumption is reduced by 30%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Давыдов В.И., Бурдинский В.П., Добрыгин П.Г., Лучников Н.В., Костин В.В., Филиппов С.Н., Колупаева Т.И., Раков Н.А., "ОБОРУДОВАНИЕ УСТАНОВКИ ОСТЕКЛОВЫВАНИЯ ОТХОДОВ АЭС В КЕРАМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ ПРЯМОГО НАГРЕВА", Атомная энергия, т. 80, вып. 3, 1996, с. 219- 221.LITERATURE
1. Davydov V.I., Burdinsky V.P., Dobrygin P.G., Luchnikov N.V., Kostin V.V., Filippov S.N., Kolupaeva T.I., Rakov N.A., "EQUIPMENT FOR A GLASS INSTALLATION FOR NPP WASTE IN CERAMIC FURNACE DIRECT HEATING", Atomic energy, v. 80, no. 3, 1996, p. 219-221.
2. А.С. Никифоров, В.В. Куличенко, М.И. Жихарев, "ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ". Москва, Энергоатомиздат, 1985, стр. 92-94. 2. A.S. Nikiforov, V.V. Kulichenko, M.I. Zhikharev, "DISPOSAL OF LIQUID RADIOACTIVE WASTE". Moscow, Energoatomizdat, 1985, pp. 92-94.
3. Соболев И.А., Лифанов Ф.А., Стефановский С.В., Кобелев А.П, Корнев В. Н. , Князев О.А., Дмитриев С.А., О.Н.Цвешко, "ОСТЕКЛОВЫВАНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ МЕТОДОМ ИНДУКЦИОННОГО ПЛАВЛЕНИЯ В ХОЛОДНОМ ТИГЛЕ", "Физика и химия обработки материалов", Наука, N 4-5, 1994, стр. 161 - 170. 3. Sobolev I.A., Lifanov F.A., Stefanovsky S.V., Kobelev A.P., Kornev V.N., Knyazev O.A., Dmitriev S.A., O.N. Tsveshko, " Glazing of Radioactive Wastes by the Method of Induction Melting in the Cold Crucible "," Physics and Chemistry of Materials Processing ", Nauka, N 4-5, 1994, pp. 161 - 170.
4. Патент РФ N 2065214 C1, МПК G 21 F 9/16, оп. 10.08.96, Бюл. N 22. 4. RF patent N 2065214 C1, IPC G 21 F 9/16, op. 08/10/96, Bull. N 22.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99122786A RU2168226C1 (en) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Method for vitrifying radioactive wastes in cooled metal induction melter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99122786A RU2168226C1 (en) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Method for vitrifying radioactive wastes in cooled metal induction melter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2168226C1 true RU2168226C1 (en) | 2001-05-27 |
Family
ID=20226364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99122786A RU2168226C1 (en) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | Method for vitrifying radioactive wastes in cooled metal induction melter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2168226C1 (en) |
-
1999
- 1999-10-28 RU RU99122786A patent/RU2168226C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СОБОЛЕВ И.А. и др. Остекловывание радиоактивных отходов методом индукционного плавления в холодном тигле. - Физика и химия обработки материалов, 1994, № 4-5, с. 161-170. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6283908B1 (en) | Vitrification of waste with conitnuous filling and sequential melting | |
JP2767187B2 (en) | Glass melting method | |
EP0881992B1 (en) | Improved method and apparatus for melting a particulate material | |
GB2224106A (en) | A melting furnace for treating wastes and a heating method for the same | |
US5750822A (en) | Processing of solid mixed waste containing radioactive and hazardous materials | |
CA1200826A (en) | Joule melter for the processing of radioactive wastes | |
CA1240727A (en) | High frequency induction melting furnace and process for the production of ceramic materials using this furnace | |
US6613291B1 (en) | Installation for vitrification of liquid radioactive wastes, cooled discharge unit and cooled induction melter for the installation | |
DE3204204A1 (en) | METHOD FOR CONDITIONING WEAK TO MEDIUM ACTIVE WASTE | |
RU2168226C1 (en) | Method for vitrifying radioactive wastes in cooled metal induction melter | |
EP0640992B1 (en) | Method of melting treatment of radioactive miscellaneous solid wastes | |
RU2168225C1 (en) | Method for vitrifying radioactive wastes in cooled metal induction melter | |
JPS6112238B2 (en) | ||
CN114068058A (en) | Method for melt processing radioactive waste | |
JPS6242974B2 (en) | ||
JP2566163B2 (en) | Waste melting furnace | |
US20060091134A1 (en) | Method and apparatus for heating refractory oxides | |
US6436271B1 (en) | Preparation of mineral matrices by cold crucible induction melting | |
RU2091875C1 (en) | Method for producing starting melt in cold-crucible induction furnaces during vitrification of radioactive wastes | |
JPS6013295A (en) | Method of solidifying and treating radioactive waste | |
JPS6160399B2 (en) | ||
RU2152652C1 (en) | Method and device for vitrifying radioactive ash | |
JPS6360880B2 (en) | ||
RU2065214C1 (en) | Method for vitrifying radioactive and toxic waste in induction-arc furnaces | |
Shibata et al. | An improved microwave melting furnace for radioactive wastes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141029 |