RU2369929C1 - Method of purifying liquid radioactive wastes from caesium radionuclides - Google Patents
Method of purifying liquid radioactive wastes from caesium radionuclides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2369929C1 RU2369929C1 RU2008123414/06A RU2008123414A RU2369929C1 RU 2369929 C1 RU2369929 C1 RU 2369929C1 RU 2008123414/06 A RU2008123414/06 A RU 2008123414/06A RU 2008123414 A RU2008123414 A RU 2008123414A RU 2369929 C1 RU2369929 C1 RU 2369929C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radionuclides
- sorbent
- caesium
- ferrocyanide
- liquid radioactive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии очистки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) от радионуклидов цезия и может быть использовано для очистки кислых и нейтральных средне- и высокоактивных жидких радиоактивных отходов, в частности ЖРО бассейнов выдержки отработавшего топлива атомных электростанций или атомных подводных лодок.The invention relates to a technology for the purification of liquid radioactive waste (LRW) from cesium radionuclides and can be used for the purification of acidic and neutral medium and high-level liquid radioactive waste, in particular LRW of spent fuel pools of nuclear power plants or nuclear submarines.
В настоящее время для очистки ЖРО от радионуклидов цезия широко применяются сорбционные методы с использованием селективных сорбентов.Currently, sorption methods using selective sorbents are widely used to clean LRW from cesium radionuclides.
Известно, что наибольшей селективностью к радионуклидам цезия обладают ферроцианидные сорбенты, содержащие в качестве активного сорбционного компонента ферроцианиды переходных металлов (II) - никеля, меди, цинка, железа и других. Использование ферроцианидных сорбентов для очистки ЖРО от радионуклидов цезия по сравнению с другими технологиями дает максимальное снижение активности ЖРО и общее снижение объемов радиоактивных отходов.It is known that ferrocyanide sorbents containing transition metal (II) ferrocyanides - nickel, copper, zinc, iron and others - are the most selective for cesium radionuclides. The use of ferrocyanide sorbents for purification of LRW from cesium radionuclides in comparison with other technologies gives the maximum decrease in LRW activity and a general decrease in the volume of radioactive waste.
Однако сорбционные способы очистки ЖРО с использованием ферроцианидных сорбентов не обеспечивают глубокой очистки средне- и высокоактивных ЖРО до норм, позволяющих осуществить их повторное использование или сброс в открытую гидросеть без дополнительных методов очистки, поскольку сорбционными методами извлекаются только радиоактивные компоненты, находящиеся в воде в ионном виде, в то время как в реальных ЖРО радионуклиды находятся и в других состояниях - агрегативном, коллоидном, молекулярном.However, the sorption methods of LRW purification using ferrocyanide sorbents do not provide deep purification of medium and high-level LRW to standards that allow them to be reused or dumped into an open hydraulic network without additional purification methods, since only radioactive components in ionic form are extracted by sorption methods , while in real LRW radionuclides are also in other states - aggregative, colloidal, molecular.
Известен способ извлечения цезия из жидких радиоактивных отходов путем пропускания через слой сорбента, представляющего собой ферроцианиды никеля, иммобилизованные в матрицу волокон нитрон, облученных гамма-квантами с экспозиционной дозой 2,58·103-2,58·104 кЛ/кг. Процесс сорбции осуществляют при рН ЖРО 8,5-9,7 в одну стадию, при этом достигается высокая степень сорбции (99-99,5%) [Заявка РФ №93010075 на изобретение, опубл. 27.01.1995]. Такой результат может быть получен в случае очистки низкоактивных жидких радиоактивных отходов (до 105 Бк/л).A known method of extracting cesium from liquid radioactive waste by passing through a layer of sorbent, which is a nickel ferrocyanide immobilized in a matrix of nitron fibers, irradiated with gamma rays with an exposure dose of 2.58 · 10 3 -2.58 · 10 4 kL / kg The sorption process is carried out at a pH of LRW 8.5-9.7 in one stage, while achieving a high degree of sorption (99-99.5%) [RF Application No. 93010075 for invention, publ. January 27, 1995]. Such a result can be obtained in the case of treatment of low-level liquid radioactive waste (up to 10 5 Bq / l).
В патенте РФ №2113024 (опубл. 20.03.2004 г., бюл. №8) описана очистка жидких радиоактивных отходов АЭС с активностью по 137Cs, равной 2,36·10-8 Ки/л (873 Бк/л), от радионуклидов цезия путем пропускания ЖРО через стеклянную сорбционную колонку с неорганическим сферогранулированным композиционным сорбентом на основе гироксида циркония, при этом сорбент содержит смешанный гексацианоферрат (II) металлов типаRF patent No. 2113024 (publ. March 20, 2004, bull. No. 8) describes the treatment of liquid radioactive waste from nuclear power plants with 137 Cs activity equal to 2.36 · 10 -8 Ci / l (873 Bq / l), from of cesium radionuclides by passing LRW through a glass sorption column with an inorganic spherogranulated composite sorbent based on zirconium hydroxide, while the sorbent contains a mixed metal hexacyanoferrate (II) type
где МI-Li+, Na+, K+, NH+ 4 или их смесь;where M I- Li + , Na + , K + , NH + 4, or a mixture thereof;
МII - Мn2+Fe2+, Со2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ или их смесь;M II - Mn 2+ Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ or a mixture thereof;
х=0-3,6.x = 0-3.6.
В результате очистки активность фильтрата по 137Cs стала 2·10-11 Ки/л (0,74 Бк/л), что соответствует коэффициенту очистки n·103.As a result of purification, the activity of the filtrate by 137 Cs became 2 · 10 -11 Ci / l (0.74 Bq / l), which corresponds to a purification coefficient of n · 10 3 .
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ очистки жидких радиоактивных отходов (в частности, дебалансных вод от радионуклидов цезия перед их сбросом в окружающую среду, регенерационных растворов ионообменных фильтров, концентрированных ЖРО) от радионуклидов цезия сорбцией на ферроцианидном сорбенте Термоксид-35 при значениях рН очищаемого раствора, равных 7,5-11. Установлено, что коэффициенты распределения (Кd) для всех указанных значений рН лежат в диапазоне n·104-n·105 л/кг [Шарыгин Л.М., Муромский А.Ю., Калягина М.Л., Структура и свойства селективного к цезию гранулированного неорганического катионообменника, Сорбционные и хроматографические процессы, 2006, Т. 6, вып.6, с.965-971].The closest in technical essence to the claimed invention is a method of purification of liquid radioactive waste (in particular, unbalanced water from cesium radionuclides before their discharge into the environment, regeneration solutions of ion-exchange filters, concentrated LRW) from cesium radionuclides by sorption on a thermoxide-35 ferrocyanide sorbent at values The pH of the solution to be cleared is 7.5-11. It was established that the distribution coefficients (K d ) for all the indicated pH values lie in the range n · 10 4 -n · 10 5 l / kg [Sharygin LM, Muromsky A.Yu., Kalyagina ML, Structure and properties of cesium selective granular inorganic cation exchanger, Sorption and chromatographic processes, 2006, V. 6, issue 6, S. 965-971].
Данный способ может обеспечить сорбционную очистку от радионуклидов цезия до допустимого к сливу уровня только низкоактивных жидких радиоактивных отходов (с активностью по 137Cs до n·105 Бк/л).This method can provide sorption purification from cesium radionuclides to a level of only low-level liquid radioactive waste that is acceptable for discharge (with an activity of 137 Cs up to n · 10 5 Bq / l).
Основным недостатком способа-прототипа, как и других рассмотренных способов очистки ЖРО с помощью ферроцианидных сорбентов, является то, что он обеспечивает степень очистки ЖРО от радионуклидов цезия не более чем в n·103 раз, а значит этот способ недостаточно эффективен для очистки среднеактивных (n·106-n·109 Бк/л) и высокоактивных (более n·109 Бк/л) ЖРО до допустимого к сливу уровня активности по 137Cs.The main disadvantage of the prototype method, as well as the other considered methods for cleaning LRW using ferrocyanide sorbents, is that it provides a degree of purification of LRW from cesium radionuclides by no more than n · 10 3 times, which means that this method is not effective enough for cleaning medium-active ( n · 10 6 -n · 10 9 Bq / l) and highly active (more than n · 10 9 Bq / l) LRW to the 137 Cs level of activity admissible for discharge.
Это связано с тем, что труднорастворимые ферроцианиды переходных металлов (Fe, Ni, Сu и др.), являющиеся активными сорбционными компонентами композиционного сорбента, недостаточно прочно закрепляются на поверхности или в порах носителя, вследствие чего при очистке ЖРО от радионуклидов цезия происходит распределение радионуклидов цезия между труднорастворимыми ферроцианидами переходных металлов, закрепленными на поверхности носителя, и ферроцианидами переходных металлов, находящимися в растворе в виде коллоидных частиц. Поэтому реально определяемый коэффициент распределения цезия характеризует равновесие между твердой фазой (сорбент) и нерастворимыми ферроцианидами переходных металлов, находящимися в коллоидном состоянии. Радионуклиды цезия, связанные в нерастворимые комплексы с ферроцианидами переходных металлов, находящимися в коллоидном состоянии, невозможно выделить из раствора сорбцией или ионным обменом без использования дополнительных методов.This is due to the fact that sparingly soluble transition metal ferrocyanides (Fe, Ni, Cu, etc.), which are active sorption components of the composite sorbent, are not sufficiently firmly fixed on the surface or in the pores of the carrier, as a result of which the distribution of cesium radionuclides occurs when the LRW is purified from cesium radionuclides between sparingly soluble transition metal ferrocyanides fixed on the surface of the carrier and transition metal ferrocyanides in solution in the form of colloidal particles. Therefore, a really determined distribution coefficient of cesium characterizes the equilibrium between the solid phase (sorbent) and insoluble transition metal ferrocyanides in a colloidal state. Cesium radionuclides bound into insoluble complexes with transition metal ferrocyanides in a colloidal state cannot be isolated from a solution by sorption or ion exchange without using additional methods.
Для переработки жидких радиоактивных отходов, радионуклиды которых находятся в агрегативном, коллоидном или молекулярном состоянии, могут быть использованы мембранные методы, из которых наибольший интерес представляют обратный осмос, электродиализ и ультрафильтрация [Никифоров А.С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с.42].For the processing of liquid radioactive waste, the radionuclides of which are in an aggregative, colloidal or molecular state, membrane methods can be used, of which reverse osmosis, electrodialysis and ultrafiltration are of most interest [Nikiforov AS, Kulichenko VV, Zhikharev M. AND. Neutralization of liquid radioactive waste. - M .: Energoatomizdat, 1985, p. 42].
Использование указанных методов в качестве дополнительных стадий очистки к основному сорбционному методу не всегда эффективно. В частности, ультрафильтрационная очистка требует специальной аппаратуры и имеет ограничения по производительности.The use of these methods as additional stages of purification to the main sorption method is not always effective. In particular, ultrafiltration cleaning requires special equipment and has performance limitations.
Задачей изобретения является снижение уровня активности средне- и высокоактивных жидких радиоактивных отходов до норм, позволяющих осуществить их повторное использование или сброс в открытую гидросеть, за счет разрушения присутствующих в растворе находящихся в коллоидном состоянии нерастворимых ферроцианидных комплексов цезия.The objective of the invention is to reduce the level of activity of medium- and high-level liquid radioactive wastes to standards that allow their reuse or discharge into an open hydrogrid, due to the destruction of insoluble cesium ferrocyanide complexes present in the colloidal state.
Поставленная задача решается предлагаемым способом очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов цезия, включающим сорбцию радионуклидов цезия на ферроцианидном сорбенте, в котором, в отличие от известного способа, раствор, полученный после извлечения радионуклидов цезия на ферроцианидном сорбенте, подщелачивают до значения рН не менее 12, затем раствор отделяют от образовавшегося осадка, подкисляют раствор до значения рН, являющегося оптимальным для сорбции радионуклидов цезия на выбранном селективном к радионуклидам цезия сорбенте, с помощью которого осуществляют доочистку жидких радиоактивных отходов от радионуклидов цезия.The problem is solved by the proposed method for the purification of liquid radioactive waste from cesium radionuclides, including sorption of cesium radionuclides on a ferrocyanide sorbent, in which, in contrast to the known method, the solution obtained after extraction of cesium radionuclides on a ferrocyanide sorbent is alkalized to a pH of at least 12, then the solution is separated from the precipitate formed, the solution is acidified to a pH value that is optimal for sorption of cesium radionuclides on selected cesium radionuclides selective sorbent, with the help of which post-treatment of liquid radioactive waste from cesium radionuclides is carried out.
При очистке высокоактивных жидких радиоактивных отходов операции подщелачивания, фильтрации, подкисления и доочистки на селективном к радионуклидам цезия сорбенте при необходимости могут быть неоднократно повторены.When cleaning highly radioactive liquid radioactive wastes, the operations of alkalization, filtration, acidification and post-treatment on a sorbent selective for cesium radionuclides can be repeatedly repeated if necessary.
Для осуществления способа первоначально используют ферроцианидные сорбенты, а на стадии доочистки могут быть использованы как ферроцианидные, так и другие селективные к радионуклидам цезия сорбенты, например клиноптилолит.To implement the method, ferrocyanide sorbents are initially used, and at the post-treatment stage both ferrocyanide and other sorbents selective for cesium radionuclides can be used, for example clinoptilolite.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Жидкие радиоактивные отходы (например, раствор из бака хранилища жидких радиоактивных отходов АЭС или вода бассейнов выдержка отработавшего топлива атомных электростанций или АПЛ с активностью порядка n·108 Бк/л по 137Cs) приводят в контакт с ферроцианидным сорбентом. После извлечения радионуклидов цезия на ферроцианидном сорбенте активность раствора снижается до 104-105 Бк/л. Оставшиеся в растворе радионуклиды цезия связаны в нерастворимые комплексы с ферроцианидами переходных металлов, находящиеся в коллоидном состоянии. Для перевода цезия, связанного с нерастворимыми ферроцианидами, в ионное состояние комплексы разрушают, для чего раствор подщелачивают до значения рН не менее 12. В качестве щелочи используют, например, гидроксиды натрия, калия, аммония или карбонаты натрия или калия.Liquid radioactive waste (for example, a solution from a tank of a liquid radioactive waste storage facility at a nuclear power plant or pool water, spent fuel exposure of nuclear power plants or nuclear submarines with an activity of the order of n · 10 8 Bq / l of 137 Cs each) is brought into contact with a ferrocyanide sorbent. After extraction of cesium radionuclides on a ferrocyanide sorbent, the activity of the solution decreases to 10 4 -10 5 Bq / L. The cesium radionuclides remaining in the solution are bound into insoluble complexes with transition metal ferrocyanides in a colloidal state. To transfer cesium associated with insoluble ferrocyanides to the ionic state, the complexes are destroyed, for which the solution is alkalinized to a pH value of at least 12. For example, sodium, potassium, ammonium hydroxides or sodium or potassium carbonates are used as alkali.
Затем раствор, содержащий цезий в ионном виде, отделяют oт образовавшегося осадка, подкисляют раствор до значения рН, являющегося оптимальным для сорбции ионов цезия на ферроцианидном или другом селективном к ионам цезия сорбенте, с помощью которого осуществляют доизвлечение радионуклидов цезия.Then, the solution containing cesium in ionic form is separated from the precipitate formed, the solution is acidified to a pH value that is optimal for sorption of cesium ions on a ferrocyanide or other cesium ion selective sorbent, with which cesium radionuclides are recovered.
В частном случае осуществления изобретения осадок отделяют фильтрованием с использованием традиционных фильтрующих материалов (фильтровальная бумага, кварц, песок), при этом на фильтре остаются производные продуктов разложения ферроцианидов переходных металлов.In the particular case of the invention, the precipitate is separated by filtration using conventional filtering materials (filter paper, quartz, sand), while derivatives of the decomposition products of transition metal ferrocyanides remain on the filter.
Экспериментально установлено, что область значений рН для разложения комплексов цезия с ферроцианидами переходных металлов лежит в диапазоне 12-14.It was experimentally established that the pH range for the decomposition of cesium complexes with transition metal ferrocyanides lies in the range of 12-14.
Опытным путем показано, что при значении рН раствора менее 12 радионуклиды цезия переходят в ионное состояние не полностью.It has been experimentally shown that when the pH of the solution is less than 12, cesium radionuclides are not completely transferred to the ionic state.
В качестве ферроцианидных сорбентов могут быть использованы, например, сорбент марки Термоксид-35, представляющий собой смешанный ферроцианид никеля, распределенный на неорганическом носителе - гидроксиде циркония, НЖА (алюмосиликат, модифицированный ферроцианидом никеля), НЖС (силикагель, модифицированный ферроцианидом никеля), МЖС (силикагель, модифицированный ферроцианидом меди), а также сорбент, полученный авторами на основе активированного углеродного нетканого материала (АНМ), модифицированного ферроцианидом железа.As ferrocyanide sorbents, for example, a Thermoxide-35 sorbent can be used, which is a mixed nickel ferrocyanide distributed on an inorganic carrier - zirconium hydroxide, NLA (aluminosilicate modified with nickel ferrocyanide), NLH (silica gel modified with nickel ferrocyanide (M), M silica gel modified with copper ferrocyanide), as well as a sorbent obtained by the authors on the basis of activated carbon non-woven material (AMN) modified with iron ferrocyanide.
Технический результат заявляемого способа заключается в возможности снижения активности среднеактивных жидких радиоактивных отходов по 137Cs не менее чем в n·106 раз, что обеспечивает перевод среднеактивных ЖРО в категорию нерадиоактивных, с концентрацией радионуклидов цезия ниже допустимой концентрации в воде, и позволяет осуществить повторное использование очищенных растворов или их сброс в открытую гидросеть. Такой же результат может быть достигнут и для высокоактивных ЖРО при повторении операций подщелачивания, фильтрации, подкисления и доочистки на ферроцианидном или другом селективном к радионуклидам цезия сорбенте требуемое число раз, в то время как способ-прототип обеспечивает снижение активности радионуклидов цезия не более чем в n·103 раз.The technical result of the proposed method consists in the possibility of reducing the activity of medium-active liquid radioactive waste by 137 Cs by at least n · 10 6 times, which ensures the transfer of medium-active LRW to the category of non-radioactive, with a concentration of cesium radionuclides below the permissible concentration in water, and allows reuse purified solutions or their discharge into an open hydrogrid. The same result can be achieved for highly active LRW by repeating the operations of alkalization, filtration, acidification and post-treatment on a ferrocyanide or other cesium-selective sorbent, the required number of times, while the prototype method reduces the activity of cesium radionuclides by no more than n · 10 3 times.
Данный результат достигается за счет разрушения радионуклидов цезия, связанных в нерастворимые комплексы с ферроцианидами переходных металлов, путем изменения рН ЖРО до значений 12-14 введением в них щелочи. Как оказалось, подщелачивание ЖРО после первичной очистки на ферроцианидном сорбенте обеспечивает эффективное разрушение нерастворимых комплексов и перевод радионуклидов цезия в ионное состояние более простым методом в отличие от известных способов, в которых для разрушения комплексов с радионуклидами предложены методы озонирования или термодеструкции комплексов при высоких температурах и высоком давлении, что требует применения специального дорогостоящего оборудования.This result is achieved due to the destruction of cesium radionuclides bound into insoluble complexes with transition metal ferrocyanides by changing the pH of LRW to 12-14 by adding alkali to them. As it turned out, alkalization of LRW after primary purification on a ferrocyanide sorbent provides the effective destruction of insoluble complexes and the conversion of cesium radionuclides to the ionic state by a simpler method, in contrast to the known methods in which methods for the destruction of complexes with radionuclides are proposed for ozonation or thermal decomposition of complexes at high temperatures and high temperatures pressure, which requires the use of special expensive equipment.
Кроме того, способ прост в исполнении, не требует применения дорогостоящих оборудования или реактивов, а также обладает преимуществами, присущими сорбционным методам очистки ЖРО (проще обеспечивает радиационную безопасность при очистке ЖРО и позволяет сократить объемы вторичных твердых радиоактивных отходов).In addition, the method is simple to implement, does not require the use of expensive equipment or reagents, and also has the advantages inherent to sorption methods for the treatment of LRW (it provides easier radiation safety when cleaning LRW and reduces the volume of secondary solid radioactive waste).
Возможность осуществления изобретения с достижением указанного технического результата подтверждается примерами.The possibility of carrying out the invention with the achievement of the specified technical result is confirmed by examples.
Во всех экспериментах для сорбции использованы колонки высотой 100 мм и диаметром 9 мм. Активность растворов, содержащих радионуклиды цезия, определяли на гаммаспектрометре "Прогресс".In all experiments, columns with a height of 100 mm and a diameter of 9 mm were used for sorption. The activity of solutions containing cesium radionuclides was determined on a Progress gamma spectrometer.
Пример 1. 100 мл ЖРО из ячейки хранения отработанного ядерного топлива с активностью 2·108 Бк/л по 137Cs первоначально пропускали через колонку с ферроцианидным сорбентом, полученным авторами на основе активированного углеродного нетканого материала (АНМ), модифицированного ферроцианидом железа, со скоростью пропускания 15 колоночных объемов в час. Активность раствора по 137Cs, полученного после очистки на этом ферроцианидном сорбенте, составила 9·104 Бк/л.Example 1. 100 ml of LRW from a spent nuclear fuel storage cell with an activity of 2 · 10 8 Bq / L at 137 Cs was initially passed through a column with a ferrocyanide sorbent obtained by the authors based on activated carbon non-woven material (AMN) modified with iron ferrocyanide at a rate transmitting 15 column volumes per hour. The activity of the 137 Cs solution obtained after purification on this ferrocyanide sorbent was 9 · 10 4 Bq / L.
Для доведения значения рН до 13 к полученному после сорбции радионуклидов цезия раствору добавляли 4 г гидроксида натрия, т.е. концентрация раствора гидроксида натрия составляла 0,1 моль/л, после чего перемешивали в течение 0,5 ч и фильтровали через бумажный фильтр "синяя лента". Затем фильтрат, содержащий радионуклиды цезия, подкисляли соляной кислотой до значения рН, равного 6-7, и с целью доочистки пропускали через новую колонку с таким же ферроцианидным сорбентом со скоростью 15 колоночных объемов в час. Активность этого раствора по 137Cs после пропускания через новую колонку составила 60 Бк/л.To bring the pH to 13, 4 g of sodium hydroxide was added to the solution obtained after sorption of cesium radionuclides. the concentration of sodium hydroxide solution was 0.1 mol / L, after which it was stirred for 0.5 h and filtered through a blue ribbon paper filter. Then, the filtrate containing cesium radionuclides was acidified with hydrochloric acid to a pH value of 6-7, and was passed through a new column with the same ferrocyanide sorbent at a rate of 15 column volumes per hour for purification. The activity of this solution at 137 Cs after passing through a new column was 60 Bq / L.
Пример 2. Способ реализуют аналогично примеру 1, с тем отличием, что значение рН раствора, полученного после первоначальной очистки ЖРО на ферроцианидном сорбенте, устанавливают равным 12 путем добавления к раствору 0,56 г гидроксида калия.Example 2. The method is implemented analogously to example 1, with the difference that the pH of the solution obtained after the initial purification of LRW on a ferrocyanide sorbent is set to 12 by adding 0.56 g of potassium hydroxide to the solution.
Активность раствора по 137Cs после доочистки на новой колонке с ферроцианидным сорбентом составила 60 Бк/л (как и в примере 1 при рН раствора, равном 13).The activity of the 137 Cs solution after post-treatment on a new column with a ferrocyanide sorbent was 60 Bq / L (as in Example 1, with a solution pH of 13).
Пример 3. Способ реализуют аналогично примеру 1, с тем отличием, что 100 мл ЖРО из ячейки хранения отработанного ядерного топлива с активностью 2·108 Бк/л по 137Cs пропускали через колонку с ферроцианидным сорбентом марки НЖС (силикагель, модифицированный ферроцианидом никеля) со скоростью 5 колоночных объемов в час. Активность раствора по 137Cs после очистки на ферроцианидном сорбенте НЖС составила 3·105 Бк/л.Example 3. The method is implemented analogously to example 1, with the difference that 100 ml of LRW from a spent nuclear fuel storage cell with an activity of 2 · 10 8 Bq / l of 137 Cs were passed through a column with a ferrocyanide sorbent of the NZhS brand (silica gel modified with nickel ferrocyanide) at a speed of 5 column volumes per hour. The activity of the 137 Cs solution after purification on the ferrocyanide sorbent of the NSW was 3 · 10 5 Bq / L.
После подщелачивания, перемешивания, фильтрования и подкисления раствор дополнительно очищали от радионуклидов цезия путем пропускания через новую колонку с таким же ферроцианидным сорбентом НЖС со скоростью 5 колоночных объемов в час. При этом активность раствора по 137Cs после очистки на новой колонке с ферроцианидным сорбентом составила 280 Бк/л. После повторения операций подщелачивания, фильтрации, подкисления и очистки на третьей колонке с ферроцианидным сорбентом НЖС активность радионуклидов цезия составила менее 10 Бк/л.After alkalizing, stirring, filtering and acidifying, the solution was additionally purified from cesium radionuclides by passing through a new column with the same ferrocyanide sorbent NWS at a rate of 5 column volumes per hour. The activity of the 137 Cs solution after purification on a new column with a ferrocyanide sorbent was 280 Bq / L. After repeating the operations of alkalization, filtration, acidification and purification on the third column with the ferrocyanide sorbent of the NSW, the activity of cesium radionuclides was less than 10 Bq / L.
Пример 4. Способ реализуют аналогично примеру 1, с тем отличием, что в качестве ферроцианидного сорбента используют сорбент марки НЖС, скорость пропускания устанавливают 5 колоночных объемов в час, рН раствора, полученного после очистки на ферроцианидном сорбенте, устанавливают равным 11 путем добавления к раствору 0,04 г гидроксида натрия.Example 4. The method is implemented analogously to example 1, with the difference that an NZhS brand sorbent is used as a ferrocyanide sorbent, the transmission rate is set to 5 column volumes per hour, the pH of the solution obtained after purification on a ferrocyanide sorbent is set to 11 by adding 0 to the solution 04 g of sodium hydroxide.
Активность раствора по 137Cs, полученного после очистки на первой колонке с ферроцианидным сорбентом, составила 3·105 Бк/л.The activity of the 137 Cs solution obtained after purification on the first column with a ferrocyanide sorbent was 3 · 10 5 Bq / L.
Активность раствора по 137Cs после очистки на новой колонке с ферроцианидным сорбентом марки НЖС составила 2,5·105 Бк/л, то есть активность практически остается такой же, как и после очистки на первой колонке. Таким образом, при рН раствора, равном 11, радионуклиды цезия, связанные в нерастворимые комплексы с ферроцианидами переходных металлов, находящиеся в коллоидном состоянии, практически не разрушаются.The activity of the 137 Cs solution after purification on a new column with a ferrocyanide sorbent of the NZhS brand was 2.5 · 10 5 Bq / l, that is, the activity remains almost the same as after purification on the first column. Thus, at a solution pH of 11, cesium radionuclides bound in insoluble complexes with transition metal ferrocyanides, which are in the colloidal state, are practically not destroyed.
Пример 5. Способ реализуют аналогично примеру 1, с тем отличием, что в качестве ферроцианидного сорбента используют сорбент марки НЖС, скорость пропускания устанавливают 5 колоночных объемов в час, значение рН раствора, полученного после очистки на первой колонке с ферроцианидным сорбентом, устанавливают равным 12 путем добавления к нему 0,4 г гидроксида натрия, т.е. концентрация раствора гидроксида натрия составляла 0,01 моль/л.Example 5. The method is implemented analogously to example 1, with the difference that an NZhS brand sorbent is used as a ferrocyanide sorbent, the transmission rate is set to 5 column volumes per hour, the pH of the solution obtained after purification on the first column with a ferrocyanide sorbent is set to 12 by adding 0.4 g of sodium hydroxide to it, i.e. the concentration of sodium hydroxide solution was 0.01 mol / L.
Активность раствора по 137Cs после очистки на первой колонке с ферроцианидным сорбентом НЖС составила 3·105 Бк/л.The activity of the 137 Cs solution after purification on the first column with the ferrocyanide sorbent of the NSW was 3 · 10 5 Bq / L.
После пропускания через новую колонку с ферроцианидным сорбентом НЖС со скоростью 5 колоночных объемов в час активность раствора составила 280 Бк/л. После повторения операций подщелачивания, фильтрации, подкисления и очистки на третьей колонке с ферроцианидным сорбентом НЖС активность радионуклидов цезия составила менее 10 Бк/л.After passing through a new column with a ferrocyanide sorbent, the NSW at a rate of 5 column volumes per hour, the activity of the solution was 280 Bq / L. After repeating the operations of alkalization, filtration, acidification and purification on the third column with the ferrocyanide sorbent of the NSW, the activity of cesium radionuclides was less than 10 Bq / L.
Пример 6. Способ реализуют аналогично примеру 1, с тем отличием, что в качестве ферроцианидного сорбента используют сорбент марки Термоксид-35 (ТУ 2641-006-12342266-2004), скорость пропускания через колонку с сорбентом устанавливают 5 колоночных объемов в час. Активность раствора по 137Cs, полученного после очистки на первой колонке с ферроцианидным сорбентом Термоксид-35, составила 8,9·104 Бк/л.Example 6. The method is implemented analogously to example 1, with the difference that a thermoxide-35 sorbent (TU 2641-006-12342266-2004) is used as a ferrocyanide sorbent, 5 column volumes per hour are set through a column with a sorbent. The activity of the 137 Cs solution obtained after purification on the first column with the thermoxide-sorbent Thermoxide-35 was 8.9 · 10 4 Bq / L.
После пропускания через новую колонку с ферроцианидным сорбентом Термоксид-35 (также со скоростью 5 колоночных объемов в час) активность 137Cs в растворе составила 56 Бк/л. После повторения операций подщелачивания, фильтрации, подкисления и очистки на третьей колонке с Термоксидом-35 активность радионуклидов цезия составила менее 5 Бк/л.After passing through a new column with a thermocyanide sorbent Thermoxide-35 (also at a rate of 5 column volumes per hour), the activity of 137 Cs in solution was 56 Bq / L. After repeating the operations of alkalization, filtration, acidification and purification on the third column with Thermoxide-35, the activity of cesium radionuclides was less than 5 Bq / L.
Пример 7. Способ реализуют аналогично примеру 1, с тем отличием, что в качестве ферроцианидного сорбента используют сорбент марки Термоксид-35 (ТУ 2641-006-12342266-2004), скорость пропускания через колонку с сорбентом устанавливают 5 колоночных объемов в час, рН раствора после очистки на ферроцианидном сорбенте Термоксид-35 устанавливают равным 11 путем добавления к нему 0,04 г гидроксида натрия. Активность раствора по 137Cs, полученного после очистки на первой колонке с ферроцианидным сорбентом Термоксид-35, снизилась с 2·108 Бк/л до 8,9·104 Бк/л. Активность раствора по 137Cs, полученного после очистки на новой колонке с ферроцианидным сорбентом Термоксид-35, составила 6·104 Бк/л, то есть активность снизилась незначительно. Таким образом, при рН, равном 11, радионуклиды цезия, связанные в нерастворимые комплексы с ферроцианидами переходных металлов, находящиеся в коллоидном состоянии, практически не разрушаются.Example 7. The method is implemented analogously to example 1, with the difference that a thermoxide-35 sorbent (TU 2641-006-12342266-2004) is used as the ferrocyanide sorbent, 5 column volumes per hour are set through the column with the sorbent, the pH of the solution after purification on a ferrocyanide sorbent, Thermoxide-35 is set equal to 11 by adding 0.04 g of sodium hydroxide to it. The activity of the 137 Cs solution obtained after purification on the first column with the thermoxide-sorbent Thermoxide-35 decreased from 2 · 10 8 Bq / L to 8.9 · 10 4 Bq / L. The activity of the 137 Cs solution obtained after purification on a new column with the thermoxide-sorbent Thermoxide-35 was 6 · 10 4 Bq / l, that is, the activity decreased slightly. Thus, at a pH of 11, cesium radionuclides bound in insoluble complexes with transition metal ferrocyanides in the colloidal state are practically not destroyed.
Пример 8. Способ реализуют аналогично примеру 1, с тем отличием, что активность ЖРО из ячейки хранения отработанного ядерного топлива по 137Cs составляет 5·106 Бк/л, на второй колонке в качестве селективного к цезию сорбента используют клиноптилолит Чугуевского месторождения (Приморский край), фракция 0,25-1 мм, скорость пропускания ЖРО - 1 колоночный объем в час.Example 8. The method is implemented analogously to example 1, with the difference that the activity of LRW from the storage cell of spent nuclear fuel at 137 Cs is 5 · 10 6 Bq / l, on the second column, clinoptilolite of the Chuguevskoye deposit is used (Primorsky Krai) ), fraction 0.25-1 mm, LRW transmission rate - 1 column volume per hour.
Активность раствора по 137Cs, полученного после очистки на первой колонке с ферроцианидным сорбентом (полученным авторами на основе активированного углеродного нетканого материала (АНМ), модифицированного ферроцианидом железа), составила 4,5·103 Бк/л. Активность раствора по 137Cs, полученного после очистки на второй колонке с клиноптилолитом, составила 20 Бк/л.The activity of the 137 Cs solution obtained after purification on the first column with a ferrocyanide sorbent (obtained by the authors based on activated carbon non-woven material (AMN) modified with iron ferrocyanide) was 4.5 · 10 3 Bq / L. The activity of the 137 Cs solution obtained after purification on the second column with clinoptilolite was 20 Bq / L.
Пример 9. Раствор с активностью 9·104 Бк/л по 137Cs, полученный согласно примеру 1 после пропускания через первую колонку с ферроцианидным сорбентом на основе активированного углеродного нетканого материала (АНМ), модифицированного ферроцианидом железа, пропускали через новую колонку с таким же ферроцианидным сорбентом со скоростью 15 колоночных объемов в час. При этом активность 137Cs в растворе после очистки на новой колонке составила 8,5·104 Бк/л, то есть повторная очистка раствора, прошедшего через ферроцианидный сорбент (без разложения радионуклидов цезия, связанных в нерастворимые комплексы с ферроцианидами переходных металлов, находящиеся в коллоидном состоянии) неэффективна (активность остается практически такой же, как и после очистки на первой колонке).Example 9. A solution with an activity of 9 · 10 4 Bq / l of 137 Cs, obtained according to example 1 after passing through a first column with a ferrocyanide sorbent based on activated carbon non-woven material (AMN) modified with iron ferrocyanide, was passed through a new column with the same ferrocyanide sorbent with a speed of 15 column volumes per hour. In this case, the activity of 137 Cs in solution after purification on a new column was 8.5 · 10 4 Bq / L, i.e., repeated purification of the solution passed through a ferrocyanide sorbent (without decomposition of cesium radionuclides bound into insoluble complexes with transition metal ferrocyanides located in colloidal state) is ineffective (activity remains almost the same as after purification on the first column).
Все примеры показывают, что заявляемый способ обеспечивает очистку среднеактивных ЖРО от радионуклидов цезия до уровня активности, допустимого к сливу.All examples show that the inventive method provides the purification of medium-active LRW from cesium radionuclides to the level of activity acceptable for discharge.
Используемый в заявляемом способе метод разрушения подщелачиванием очищаемых ЖРО до рН 12-14 обеспечивает эффективное разложение радионуклидов цезия, связанных в нерастворимые комплексы с ферроцианидами переходных металлов, находящиеся в коллоидном состоянии, с переводом цезия в ионное состояние.Used in the inventive method, the destruction method by alkalizing the purified LRW to pH 12-14 provides an effective decomposition of cesium radionuclides bound into insoluble complexes with transition metal ferrocyanides in the colloidal state, with the conversion of cesium to the ionic state.
Испытания заявляемого способа очистки ЖРО с активностью радионуклидов цезия более 109 Бк/л не проводили из-за отсутствия высокоактивных ЖРО, но примеры 3, 5 и 6 показывают принципиальную возможность использования заявляемого способа для очистки высокоактивных ЖРО от радионуклидов цезия до уровня активности, допустимого к сливу, путем повторения операций подщелачивания, фильтрации, подкисления и доочистки на ферроцианидном или другом селективном к радионуклидам цезия сорбенте.Tests of the proposed method for purification of LRW with cesium radionuclide activity of more than 10 9 Bq / L were not performed due to the absence of highly active LRW, but examples 3, 5 and 6 show the fundamental possibility of using the proposed method for purification of highly active LRW from cesium radionuclides to an activity level acceptable discharge, by repeating the operations of alkalization, filtration, acidification and post-treatment on a ferrocyanide or other sorbent selective for cesium radionuclides.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008123414/06A RU2369929C1 (en) | 2008-06-09 | 2008-06-09 | Method of purifying liquid radioactive wastes from caesium radionuclides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008123414/06A RU2369929C1 (en) | 2008-06-09 | 2008-06-09 | Method of purifying liquid radioactive wastes from caesium radionuclides |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2369929C1 true RU2369929C1 (en) | 2009-10-10 |
Family
ID=41261044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008123414/06A RU2369929C1 (en) | 2008-06-09 | 2008-06-09 | Method of purifying liquid radioactive wastes from caesium radionuclides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2369929C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523823C2 (en) * | 2012-07-02 | 2014-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эксорб" | Method of extracting caesium radionuclides from aqueous solutions |
| RU194757U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-12-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | FILTER-SORBER DEVICE FOR CLEANING WATER MEDIA FROM CESIUM RADIONUCLIDES, STRONTIUM |
| WO2023085972A1 (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-19 | Виктор Павлович РЕМЕЗ | Method for progressively deactivating radioactive solutions |
-
2008
- 2008-06-09 RU RU2008123414/06A patent/RU2369929C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Шарыгин Л.М. и др. Структура и способ селективного к цезию гранулированного неорганического катионообменника, Сорбционные и хроматографические процессы, 2006, Т.6, вып.6, с.965-971. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2523823C2 (en) * | 2012-07-02 | 2014-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эксорб" | Method of extracting caesium radionuclides from aqueous solutions |
| RU194757U1 (en) * | 2018-12-29 | 2019-12-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | FILTER-SORBER DEVICE FOR CLEANING WATER MEDIA FROM CESIUM RADIONUCLIDES, STRONTIUM |
| WO2023085972A1 (en) * | 2021-11-10 | 2023-05-19 | Виктор Павлович РЕМЕЗ | Method for progressively deactivating radioactive solutions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102058277B1 (en) | Liquid radioactive waste treatment and recovery method thereof | |
| CN103151088A (en) | Composite flocculating agent for processing radioactive elements iron, cobalt, manganese and silver in nuclear waste water and processing method | |
| US20150076061A1 (en) | Coking wastewater treatment | |
| WO2013031689A1 (en) | Method and apparatus for purifying water containing radioactive substance and/or heavy metal | |
| CN104291489A (en) | Treatment method for process wastewater in preparation of high-temperature gas-cooled reactor element core | |
| RU2369929C1 (en) | Method of purifying liquid radioactive wastes from caesium radionuclides | |
| Clifford et al. | Evaluating various adsorbents and membranes for removing radium from groundwater | |
| RU2467419C1 (en) | Method of cleaning still residues of liquid radioactive wastes from radioactive cobalt and caesium | |
| RU2342720C1 (en) | Method of treating liquid radioactive wastes | |
| Osteen et al. | Treatment of radioactive laboratory waste for mercury removal | |
| RU2594420C2 (en) | Method of removing boron-containing concentrate at nuclear power stations | |
| RU2686074C1 (en) | Method of processing liquid radioactive wastes | |
| Epimakhov et al. | Reverse-osmosis filtration based water treatment and special water purification for nuclear power systems | |
| Epimakhov et al. | Treatment of water from spent nuclear fuel storage basins with ion-exchange resins modified with transition metal hexacyanoferrates | |
| RU2817393C1 (en) | Method of processing liquid radioactive wastes | |
| CN208045113U (en) | Radiate liquid waste treatment system | |
| Miśkiewicz et al. | Application of biosorbents in hybrid ultrafiltration/sorption processes to remove radionuclides from low-level radioactive waste | |
| RU2112289C1 (en) | Method for recovery of liquid radioactive wastes | |
| RU2144708C1 (en) | Method for decontaminating low- mineralized and low-active liquid wastes under field conditions | |
| JP2002031697A (en) | Method for treating radioactive waste liquid | |
| RU2273066C1 (en) | Method for recovering liquid radioactive wastes | |
| RU2267176C1 (en) | Method of neutralization of the low-mineralized and medium- mineralized low-active liquid wastes in the field conditions | |
| RU2724925C1 (en) | Method of purifying liquid radioactive wastes, contaminated with oil products, corrosion products and slurries | |
| RU2553976C1 (en) | Method of removing 60co from process solutions of radiochemical plants relating to medium- and low-activity wastes | |
| RU2189650C2 (en) | Liquid radioactive waste decontamination process |