RU2256966C2 - Способ переработки радиоактивных перлитных суспензий - Google Patents
Способ переработки радиоактивных перлитных суспензий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256966C2 RU2256966C2 RU2003105382/06A RU2003105382A RU2256966C2 RU 2256966 C2 RU2256966 C2 RU 2256966C2 RU 2003105382/06 A RU2003105382/06 A RU 2003105382/06A RU 2003105382 A RU2003105382 A RU 2003105382A RU 2256966 C2 RU2256966 C2 RU 2256966C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radioactive
- suspensions
- pearlite
- perlite
- mixture
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов. Сущность изобретения: способ переработки радиоактивных перлитных суспензий включает их смешивание с радиоактивными растворами, обработку стеклообразующими элементами, перемешивание для равномерного распределения твердой фазы и остекловывание. При этом радиоактивные перлитные суспензии, содержащие в составе фтор-ионы и более 0,05 г/л альфа-активных радионуклидов, перемешивают с гомогенными и/или гетерогенными радиоактивными отходами, включающими нитрат натрия, или гидроксид натрия, или нитрат алюминия, или гидроксид алюминия, или их смесь. Перед остекловыванием перлитные суспензии обрабатывают соединениями кальция. Преимущества изобретения заключаются в повышении качества переработки отходов. 3 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам переработки гетерогенных высокоактивных отходов предприятий атомной промышленности, более конкретно - к способам переработки радиоактивных перлитных суспензий, образующихся в процессе очистки радиоактивных растворов методом фильтрации на предприятиях по регенерации облученного ядерного топлива.
Технология переработки облученного ядерного топлива (ОЯТ) включает в себя, в частности, такие операции, как растворение ОЯТ в азотнокислых средах, фильтрацию полученного радиоактивного раствора на намывных перлитных фильтрах, экстракционное разделение радиоактивных элементов. После проведения операций очистки азотнокислого раствора от присутствующих в его составе различных твердых включений намывные перлитные фильтры подвергаются восстановительной регенерации, в процессе которой образуются значительные объемы отработанных радиоактивных перлитных суспензий.
По известному способу /1/ (В.П.Шведов, В.М.Седов и др. Ядерная технология - М., Атомиздат, 1979, с.186-187), после промывки намывного фильтра пневмогидравлическим ударом отработанные радиоактивные перлитные суспензии направляют на хранение в хранилище жидких радиоактивных отходов. Основным недостатком данного способа переработки радиоактивных перлитных суспензий является то, что при длительном хранении суспензий в емкостях не исключена возможность их разгерметизации за счет коррозионного воздействия отходов на конструкционные материалы емкостей и, как следствие, может повлечь за собой загрязнение экосистемы.
Существует способ /2/ (Авторское свидетельство СССР №1480630, кл. G 21 F 9/16, 1989) включения радиоактивных перлитных суспензий в битум. Перлитную суспензию с расходом 200 л/ч (20 кг/ч по сухому перлиту) подают в битуматор, где происходит испарение содержащейся в перлитной суспензии влаги и смешение при температуре 150-180°С перлита с 200 кг расплавленного битума. Полученный битумный компаунд поступает на хранение в хранилище твердых отходов. К недостаткам способа можно отнести его непригодность для отверждения высокоактивных перлитных суспензий, так как из-за высокого уровня ионизирующего излучения отходов неизбежно будет происходить разрушение органической матрицы за счет механизма радиолиза и саморазогрева.
Согласно другому способу /3/ (Авторское свидетельство СССР №1428080, кл. G 21 F 9/16, 1988) радиоактивные перлитные суспензии подвергают разварке в присутствии щелочи в количестве 0,4-0,35 г гидроксида натрия на 1 г перлита. Обработанные таким способом перлитные суспензии смешивают с неорганическими вяжущими - шлако-портландцементом, металлургическим шлаком, выдерживают приготовленную смесь в течение 28 суток для отверждения, а затем цементный компаунд направляют на хранение. Недостатками способа /3/ являются непригодность использования любых модификаций шлаковых, цементных или шлако-цементных матриц для отверждения радиоактивных отходов среднего и высокого уровня активности, а также отходов, содержащих в своем составе значительные количества долгоживущих альфа-нуклидов, из-за высокой степени выщелачиваемости радионуклидов из указанных матриц и недостаточной механической прочности компаунда при содержании солей в нем более 150-200 г/л.
По способу /4/ (патент РФ №2142655, кл. G 21 F 9/16, 9/32) из радиоактивного перлита, стекломодифицирующего компонента (смесь солевого остатка от упаренных жидких радиоактивных отходов атомных электростанций и буры в массовом соотношении между ними не более чем 1: 2) и глинистого материала (вермикулит, клиноптилолит, бензонит, монтмориллонит, биотит или их смеси) приготавливается шихта при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: радиоактивный перлит 40-50; стекломодифицированный компонент 40-50; глина 5-10. Приготовление шихты осуществляют путем перемешивания ее ингредиентов в вихревом слое, рабочая температура составляет 1100 и 1200°С, шихта выдерживается при рабочей температуре до образования конечного продукта.
Недостатками способа /4/ являются: применимость способа только для переработки низкоактивных малосолевых отходов, например, отходов атомных электростанций с удельной активностью не более 1·10-5 Ки/л; возможность образования радиоактивных аэрозолей в виде пыли при приготовлении шихты в вихревом смесителе, что может повлечь за собой радиоактивное загрязнение рабочих мест и помещения; сложность получения равномерного распределения ингредиентов в объеме шихты ввиду их перемешивания в сухом виде; невозможность использования способа для переработки средне- и высокоактивных гомогенных и гетерогенных отходов из-за высокой удельной активности отходов; необходимость использования для приготовления сухой шихты покупных чистых реагентов, а именно, глины различного состава.
При анализе общедоступной литературы каких-либо других известных аналогов, наиболее близких заявляемому способу, не найдено.
Технической задачей изобретения является переработка радиоактивных перлитных суспензий способом, исключающим их накопление и долговременное хранение в емкостях-хранилищах, обеспечивающим возможность переработки суспензий среднего и высокого уровня активности, в том числе, содержащих более 0,05 г/л альфа-нуклидов и/или фтор-ионов более 0,02 г/л, с надежной фиксацией их в радиационно-стойкой матрице, обладающей минимальной способностью к выщелачиванию радионуклидов.
Поставленная задача достигается тем, что радиоактивные перлитные суспензии смешиваются с растворами, содержащими в своем составе или нитрат натрия, или гидроксид натрия, или нитрат алюминия, или гидроксид алюминия, или какую-либо смесь указанных соединений, затем смесь суспензий и растворов обрабатывается стеклообразующими соединениями - бором и/или фосфором, при необходимости катионоактивными реагентами-собирателями, перемешивается и остекловывается.
Или радиоактивные перлитные суспензии с повышенным содержанием фтора после смешивания их с растворами, содержащими в своем составе или нитрат натрия, или гидроксид натрия, или нитрат алюминия, или гидроксид алюминия, или какую-либо смесь указанных соединений, обрабатываются соединениями кальция, затем стеклообразующими соединениями - бором и/или фосфором, приготовленная смесь перемешивается и остекловывается.
Или радиоактивные перлитные суспензии смешиваются со стеклообразующими элементами - бором и/или фосфором, при необходимости обрабатываются катионоактивными реагентами-собирателями и остекловываются.
При переработке перлитных суспензий достигается эффект вторичного использования компонентов, из которых состоит перлит, а именно: SiO2, Аl2О3, CaO, Na2O, в качестве соединений, образующих каркас стекломассы. Данный способ переработки перлита позволяет существенно снизить использование чистых реагентов при остекловывании средне- и высокоактивных отходов.
Примеры 1-5 иллюстрируют заявляемый способ.
Пример 1. Перерабатывается радиоактивная перлитная суспензия следующего состава, мас.%: SiO2 - 74,5; Аl2О3 - 14,2; Fе2О3 - 2,7; MgO - 0,35; CaO - 0,42; Na2O - 4,7; K2O - 3,2. Содержание НNО3 в водной фазе суспензии составляет 2 моль/л. Концентрация в твердой фазе суспензии U - 0,1-10 г/кг; Pu - 0,2-0,4 г/кг; Np - 0,02 г/кг. Мощность экспозиционной дозы (МЭД) суспензии - 1500 мкР/с·л. Влажность суспензии 70-85%.
Перлитная суспензия смешивается с кубовым раствором, полученным от упаривания жидких среднеактивных отходов и содержащим 135 г/л натрия, и кубовым раствором, полученным от упаривания азотнокислых высокоактивных отходов, содержащим 40 г/л алюминия. В приготовленную смесь вводится стеклообразователь - раствор с концентрацией бора от 30 до 150 г/л, приготовленный по способу [5]. Смешение радиоактивной перлитной суспензии с кубовыми растворами и стеклообразователем проводится с учетом обеспечения известной области стеклообразования смешиваемых компонентов, в частности, в данном примере содержание основных соединений в приготовленной смеси поддерживается в пересчете на оксиды в диапазоне, мас.%: Na2О - 18-24; Аl2О3 - 3,5-15; В2О3 - 7,0-14; SiO2 - 38-52. Смесь обрабатывается стеариламин-ацетатом из расчета создания его концентрации 10 г/м3 смеси и остекловывается.
Если при смешении перлитной суспензии с кубовыми растворами и стеклообразователем не обеспечивается заданная область стеклообразования, то приготовленная смесь перед остекловыванием может дополнительно корректироваться реагентным раствором, содержащим необходимый элемент, для обеспечения области стеклообразования, в данном случае раствором, содержащим алюминий.
Вместо стеариламин-ацетата могут быть использованы и какие-либо другие известные катионоактивные реагенты-собиратели, например, на основе первичных, вторичных, третичных аминов или их смесей с числом атомов углерода в углеводородных радикалах от 8 до 26.
Пример 2. Перерабатывается радиоактивная перлитная суспензия состава, приведенного в примере 1. Переработка перлитной суспензии осуществляется аналогично примеру 1, с тем отличием, что в приготовленную смесь перлитной суспензии и кубовых растворов вводится стеклообразователь - фосфор в виде ортофосфорной кислоты. Смешение перлитной суспензии, кубовых растворов и ортофосфорной кислоты проводится с учетом обеспечения любой известной области стеклообразования, в частности, содержание основных соединений в смеси поддерживается в пересчете на оксиды в диапазоне, мас.%: Na2O - 19-22; Аl2О3 - 25-30; Р2О5 - 29-35; SiO2 - 18-21. Смесь перемешивается и остекловывается.
Пример 3. Перерабатывается радиоактивная перлитная суспензия состава, приведенного в примере 1. Переработка перлитной суспензии осуществляется аналогично примеру 2, с тем отличием, что в приготовленную смесь перлитной суспензии и кубовых растворов вводится кальций в виде гидроксида или нитрата. Смешение перлитной суспензии, кубовых растворов, ортофосфорной кислоты и раствора, содержащего кальций, проводится с учетом обеспечения известной области стеклообразования. В данном примере содержание основных соединений в смеси поддерживается в пересчете на оксиды в диапазоне, мас.%: СаО - 6-7; Na2O - 10; Аl2О3 - 7-8; P2O5 - 10-11; SiO2 - 48-50. Смесь перемешивается и остекловывается.
Пример 4. Перерабатывается радиоактивная перлитная суспензия состава, приведенного в примере 1, отличающаяся тем, что содержит в своем составе 0,5 г/л фтор-ионов. Переработка перлитной суспензии осуществляется аналогично примеру 3, с тем отличием, что приготовленная смесь имеет повышенную концентрацию алюминия и кальция. Смешение перлитной суспензии, кубового раствора, содержащего алюминий, ортофосфорной кислоты и раствора, содержащего кальций, проводится с учетом обеспечения любой известной области стеклообразования, в частности, содержание основных соединений в смеси поддерживается в пересчете на оксиды в диапазоне, мас.%: СаО - 12-24; Na2O – 1,5-3; Аl2O3 - 13-33; P2O5 - 10-17; SiO2 - 27-43. Смесь перемешивается и остекловывается.
Необходимо отметить, что описанный в примере состав остекловываемой смеси позволяет включать в стекло радиоактивные отходы с повышенным содержанием фтора.
Пример 5. Перерабатывается радиоактивная перлитная суспензия состава, приведенного в примере 1. Переработка перлитной суспензии осуществляется следующим образом. Перлитная суспензия смешивается с раствором, содержащим в качестве стеклообразователя бор от 30 до 150 г/л, полученным по способу /5/ (Заявка России №2001109521, кл. G 21 F 9/06, 2001). Смешение перлитной суспензии и раствора, содержащего бор, проводится с учетом обеспечения любой известной области стеклообразования, в частности, содержание основных стеклообразователей в смеси поддерживается в пересчете на оксиды в диапазоне, мас.%: SiO2 – 45-60; Аl2О3 - 8-10; Na2O - 3-10; В2О3 - 20-50. Приготовленная смесь остекловывается.
Преимущества заявляемого способа переработки радиоактивных перлитных суспензий состоят в том, что способ позволяет исключить накопление и долговременное хранение перлитных суспензий в емкостях-хранилищах, перерабатывать суспензии среднего и высокого уровня активности, в том числе, содержащих значительные количества альфа-нуклидов, перерабатывать отходы с повышенным содержанием фтор-ионов, обеспечить надежную фиксацию радионуклидов, содержащихся в перлитных суспензиях, путем их остекловывания.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. В.П.Шведов, В.М.Седов и др. Ядерная технология - М., Атомиздат, 1979, с.186-187.
2. Авторское свидетельство СССР №1480630, кл. G 21 F 9/16, 1989.
3. Авторское свидетельство СССР №1428080, кл. G 21 F 9/16,1988.
4. Патент РФ №2142655, кл. G 21 F 9/16, 9/32, 1998.
5. Заявка России №2001109521, кл. G 21 F 9/06,2001.
Claims (4)
1. Способ переработки радиоактивных перлитных суспензий, включающий их смешивание с радиоактивными растворами, обработку стеклообразующими элементами, перемешивание для равномерного распределения твердой фазы и остекловывание, отличающийся тем, что радиоактивные перлитные суспензии, содержащие в составе фтор-ионы и более 0,05 г/л альфа-активных радионуклидов, перемешивают с гомогенными и/или гетерогенными радиоактивными отходами, включающими нитрат натрия, или гидроксид натрия, или нитрат алюминия, или гидроксид алюминия, или их смесь, а перед остекловыванием перлитные суспензии обрабатывают соединениями кальция.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно для обеспечения равномерного распределения твердой фазы перлитной суспензии в объеме приготовленную смесь обрабатывают катионоактивными реагентами-собирателями, в качестве которых используют первичные, вторичные, третичные амины или их смеси с содержанием атомов углерода в углеводородном радикале от 8 до 26.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что концентрация катионоактивных реагентов-собирателей равна от 10 до 500 г/м3 приготовленной смеси.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перлитные суспензии, содержащие более 0,02 г/л фтор-ионов, перед остекловыванием обрабатывают соединениями кальция из расчета 1-10 г кальция на 1 г фтора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003105382/06A RU2256966C2 (ru) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Способ переработки радиоактивных перлитных суспензий |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003105382/06A RU2256966C2 (ru) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Способ переработки радиоактивных перлитных суспензий |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003105382A RU2003105382A (ru) | 2004-09-10 |
RU2256966C2 true RU2256966C2 (ru) | 2005-07-20 |
Family
ID=35842782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003105382/06A RU2256966C2 (ru) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Способ переработки радиоактивных перлитных суспензий |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2256966C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183604U1 (ru) * | 2017-11-07 | 2018-09-27 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | Бироторный электромеханический преобразователь |
-
2003
- 2003-02-25 RU RU2003105382/06A patent/RU2256966C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183604U1 (ru) * | 2017-11-07 | 2018-09-27 | Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" | Бироторный электромеханический преобразователь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101657109B1 (ko) | 방사성 배출액의 밀폐를 위한 알루미노-보로실리케이트 글래스 및 방사성 배출물 처리방법 | |
WO1998053463A2 (en) | Method for acid oxidation of radioactive, hazardous, and mixed organic waste materials | |
Burns | Solidification of low-and intermediate-level wastes | |
EP3242298B1 (en) | Method for processing liquid radioactive waste | |
JP4672962B2 (ja) | 放射性及び有害廃棄物の処理方法並びに封入廃棄品 | |
RU2256966C2 (ru) | Способ переработки радиоактивных перлитных суспензий | |
JPH09171096A (ja) | 放射性廃棄物の処理方法およびその処理装置 | |
JP7114816B2 (ja) | 全ガラス化温度範囲にわたり放射性核種の高い保持効率を有する、液体で放射性のセシウム放射性核種含有廃棄物のガラス化のための添加剤、それらの調製方法およびそれらの使用 | |
US4892685A (en) | Process for the immobilization of ion exchange resins originating from radioactive product reprocessing plants | |
CN114746956A (zh) | 处理含氚的放射性废液的方法 | |
JPH108029A (ja) | 重金属の安定化剤、重金属の安定化処理方法、重金属含有物質の使用方法および重金属の安定化処理装置 | |
Kashcheev et al. | Advanced vitreous wasteforms for radioactive salt cake waste immobilisation | |
RU2195727C1 (ru) | Способ переработки радиоактивных и токсичных донных отложений | |
JP5562606B2 (ja) | 放射性アンモニア含有排液の処理方法 | |
JPH0252839B2 (ru) | ||
FI129112B (fi) | Menetelmä nestemäisten jätteiden käsittelemiseksi ja kiinteyttämiseksi | |
RU2321908C1 (ru) | Способ переработки радиоактивных перлитных суспензий | |
RU2203513C2 (ru) | Стеклообразующий фосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов | |
RU2274915C1 (ru) | Способ очистки грунтов от радионуклидов цезия | |
JP7506859B2 (ja) | 廃棄体 | |
JPH07256091A (ja) | 放射性ヨウ素の固定化材料および固定化方法 | |
KR20190075599A (ko) | 2차 폐기물이 발생하지 않는 우라늄 폐 촉매의 감용 및 고정화 처리 방법 | |
RU2249268C2 (ru) | Способ переработки радиоактивных коагуляционных пульп | |
RU2176417C1 (ru) | Способ обработки высокотоксичных промышленных отходов | |
FR2652193A1 (fr) | Procede pour l'immobilisation et la reduction en volume de dechets radioactifs de niveau faible dans le traitement du thorium et de l'uranium. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090226 |