RU2568184C2 - Способ детритирования мягких бытовых отходов и установка для его осуществления - Google Patents

Способ детритирования мягких бытовых отходов и установка для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2568184C2
RU2568184C2 RU2013101806/07A RU2013101806A RU2568184C2 RU 2568184 C2 RU2568184 C2 RU 2568184C2 RU 2013101806/07 A RU2013101806/07 A RU 2013101806/07A RU 2013101806 A RU2013101806 A RU 2013101806A RU 2568184 C2 RU2568184 C2 RU 2568184C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
tritium
gas
waste
specified
Prior art date
Application number
RU2013101806/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013101806A (ru
Inventor
Никола ГИРЕЛЛИ
Сильвано ТОСТИ
Пьер ТРАБЮК
Фабио БОРГОНЬОНИ
Карин ЛИЖЕ
Алессия САНТУЧЧИ
Ксавье ЛЕФЕБВР
Original Assignee
Энеа Адженция Национале Пер Ле Нуове Текнолоджие, Л`Энерджия Э Ло Свилуппо Экономико Состенибиле
Комиссарья А Л`Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Энеа Адженция Национале Пер Ле Нуове Текнолоджие, Л`Энерджия Э Ло Свилуппо Экономико Состенибиле, Комиссарья А Л`Энержи Атомик Э Оз Энержи Альтернатив filed Critical Энеа Адженция Национале Пер Ле Нуове Текнолоджие, Л`Энерджия Э Ло Свилуппо Экономико Состенибиле
Publication of RU2013101806A publication Critical patent/RU2013101806A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2568184C2 publication Critical patent/RU2568184C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/007Recovery of isotopes from radioactive waste, e.g. fission products
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/02Treating gases
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21BFUSION REACTORS
    • G21B1/00Thermonuclear fusion reactors
    • G21B1/11Details
    • G21B1/115Tritium recovery
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids
    • G21F9/30Processing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Заявленное изобретение относится к способу удаления трития из загрязненных тритием материалов с использованием реактора детритирования. Указанные материалы очищают за счет реакции, обеспечивающей удаление трития из отходов с использованием потока влажного инертного газа с очень низким процентом влажности. При нагревании отходов получают поток насыщенных тритием газов, удаляемый из реактора посредством влажного газа, который переносит его в мембранный реактор для осуществления очистки. Мембранный реактор выполнен с возможностью избирательного удаления трития, присутствующего в газовой смеси. Техническим результатом является повышение эффективности очистки газовой смеси при восстановлении содержащегося в ней трития. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Процесс удаления трития (3H, Т) из всех загрязненных им материалов является необходимым для всех использующих тритий предприятий. Назначение указанного процесса состоит в выполнении двух важных функций, первая из которых заключается в ограничении попадания трития за пределы предприятия, а вторая связана с возможностью хранения уже полностью декатегоризированных материалов (имеющих гораздо более низкий уровень загрязнения и, следовательно, гораздо более низкую стоимость хранения). Применение известных способов извлечения трития из указанных материалов связано с наличием такого побочного продукта, как тритиевая вода с низкой концентрация трития, а иногда и дополнительных радиоактивных газовых потоков.
Предложенный способ позволяет решить указанную проблему. В соответствии с предложенным способом тритий извлекают из отходов в результате термической обработки (при температуре Т<120°C) в слегка окисляющей среде. Настоящее изобретение предусматривает применение реактора, в котором происходит реакция, направленная на удаление трития из указанных отходов, при этом указанные отходы извлекают с применением потока влажного инертного газа с очень низкой концентрацией влаги. Нагретые отходы испускают поток насыщенных тритием газов, который удаляют из реактора потоком влажного инертного газа, переносящим его в мембранный реактор для последующей очистки. Указанный мембранный реактор выполнен с возможностью выборочного удаления трития, присутствующего в смеси газов. Таким образом, обеспечивается двойное преимущество, состоящее в очистке газовой смеси и в восстановлении содержащегося в ней трития.
Ниже изобретение описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления изобретения, не ограничивая объема его охраны. На чертежах:
- на фиг.1 показана полная схема осуществления известного способа;
- на фиг.2 показана полная схема осуществления другого известного способа;
- на фиг.3 показана функциональная схема установки для осуществления предложенного способа;
- на фиг.4 более подробно показана установка, представленная на фиг.3;
- на фиг.5 показана схема реактора детритирования, используемого в предложенном способе;
- на фиг.5-бис показана схема известного мембранного реактора; и
- на фиг.6 показана схема мембранного реактора, используемого в предложенном способе.
Уровень техники
Утилизация радиоактивных отходов является важной проблемой, как для использующих тритий предприятий, так и для предусматривающих эксперименты с тритием термоядерных установок. Так называемые "мягкие бытовые отходы" производятся на протяжении всего срока службы, а также при ликвидации вышеупомянутых предприятий и установок (таких как термоядерный реактор "Токамак" стран Европейского Союза (Joint European Torus (JET)), Международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER), Демонстрационный термоядерный энергетический реактор (DEMO)), и, следовательно, их переработка является вопросом принципиальной важности.
Количество бытовых отходов, образующихся на атомной станции, составляет около 0,2 кг/час на одного работника. Под "мягкими бытовыми отходами" подразумевают перчатки, бахилы, комбинезоны, газовые фильтры, бумагу и другие подобные материалы.
В последние несколько лет для того, чтобы найти наиболее перспективные способы очистки, в лабораторном масштабе были изучены различные способы удаления трития из этого вида отходов [2]. Основная трудность заключается в достижении компромисса между подходящим коэффициентом очистки, который сказывается на потенциальной декатегоризации остаточных отходов, и приемлемым объемом продукта, производимого в процессе детритирования.
Из всех технологий, упомянутых в работе [3], хорошими характеристиками в отношении промышленной применимости и эффективности обладает хорошо изученный способ непрерывного горения в чистом кислороде при атмосферном давлении. Этот способ предусматривает предварительную обработку образующихся при горении газов перед их хранением.
На фиг.1 представлена полная схема указанного известного способа, в соответствии с которым предусмотрен блок обработки газа, в котором осуществляют следующие этапы: разделяют твердые частицы и поток газа посредством циклона; конденсируют тритиевую воду (4°C); нейтрализуют неконденсируемые газы посредством раствора КОН (50% (масс.)) и, наконец, - абсорбируют в слое молекулярного сита соединения Q2O, CO2 и NOx (буква Q - общее обозначение для изотопов водорода, в том числе, и трития).
Что касается способа, описанного в работе [4] и показанного на фиг.2, то в соответствии с ним в резервуар (1), куда предварительно загружены (просушенные) отходы, вводят пар. Производимый в парогенераторе (7) водяной пар, в резервуаре (1) вступает в плотный контакт с отходами и способствует извлечению из них трития. Загрязненный водяной пар направляют в двухступенчатый конденсатор через трубопровод (9). Первая ступень (11) работает при 15°C, в то время как, вторая ступень (13) работает при температуре жидкого азота: таким образом, весь тритий может быть собран в виде тритиевой воды в резервуаре (15). Основной недостаток указанного известного способа состоит в том, что для выделения трития из тритиевой воды необходимо осуществить дополнительный процесс детритирования.
Подробное описание изобретения
Преимущество предложенного способа заключается в том, что он делает возможным одновременное удаления трития из лабораторных отходов (декатегоризацию) и его восстановление в газовой фазе (валоризацию).
В частности, в соответствии с предложенным изобретением, предусмотрено последовательное использование двух устройств: реактора RT для удаления трития, выполняющего детритирование отходов, и мембранного реактора RM, в котором тритий восстанавливают в газовой фазе. Используемые мембраны, предпочтительно, но не исключительно, выполнены из сплава палладия.
В последующем описании со ссылками на функциональную схемы и технологическую схему, описаны рабочие режимы, соответствующие предложенному способу, и основные функции двух реакторов, RT и RM.
Функциональная схема
Последующее описание установки, осуществляющей предложенный способ, относится к схеме, показанной на фиг.3.
Инертный газ
Инертный газ (гелий, аргон или какой-либо другой подходящий газ) подают, например, из промышленных газовых баллонов. Поток указанного газа контролируют и регистрируют.
Деминерализованная вода
Не содержащую тритий деминерализованную воду используют как очищающий реагент; количество указанной воды контролируют, оптимизируют и регистрируют. Такую воду содержат в подходящем для этого резервуаре при температуре, равной температуре окружающей среды.
Зона испарения
В этой зоне происходит испарение воды и перемешивание ее с инертным газом, для чего предусмотрено устройство (газовый смеситель), в котором оба потока (жидкость и газ) смешивают и нагревают. Тепловую энергию для нагрева и испарения контролируют и регистрируют. Внутренний объем указанного испарительного устройства должен быть оптимизирован с целью предотвращения образования мертвых зон. Таким образом, на выходе из этой зоны смешивания имеется влажный газ, подаваемый в реактор RT, в котором происходит реакция детритирования. Присутствие воды является важным, поскольку она способствует переносу трития из отходов в инертный газ.
Реактор детритирования
Реактор детритирования RT представляет собой герметичный резервуар, в котором происходит реакция удаления трития из отходов. Процесс детритирования можно рассматривать как процесс очистки от трития. Для указанного рабочего режима наилучшей является температура, превышающая температуру воздуха. По этой причине, в соответствии с типом отходов (в основном это пластик), температуру в реакторе поддерживают равной 120°C. Следует также подчеркнуть, что помимо температуры, имеется другой важный параметр, зависящий от размеров реактора - время нахождения влажного газа в реакторе.
Указанное время нахождения должно быть достаточно продолжительным, чтобы обеспечить перенос трития и изотопов (водорода), и при этом таким, чтобы не допустить высоких концентраций трития в указанном влажном инертном газе, исходящем из реактора RT. Для этого необходимо обеспечить высокий расход указанного влажного инертного газа, равный, примерно, 30-ти или 50-ти внутренним объемам реактора в час. Другим параметром, который следует учитывать, является время нахождения в реакторе указанных отходов, подлежащих детритированию, которое должно быть достаточно продолжительным для того, чтобы обеспечить достижение требуемых коэффициентов очистки
Мембранный реактор
Мембранный реактор представляет собой устройство, которое сочетает в одном устройстве сепарационные свойства, присущие мембранам, с особенностями реактора с каталитическим слоем. Это позволяет удалить один или более продуктов непосредственно из зоны реакции, с получением при этом более высоких реакционных превращений, чем в традиционных реакторах. Указанное устройство было разработано в лабораториях Итальянского национального агентства по новым технологиям, энергии и устойчивому экономическому развитию (ENEA), расположенных в городе Фраскати (Frascati).
Продувочный газ
Продувочный газ поступает из промышленных газовых баллонов; для получения максимально эффективного изотопного обмена в реакции детритирования предпочтительно используют чистый водород.
Поток указанного продувочного газа контролируют и оптимизируют в соответствии с особенностями указанных отходов и требованиями, предъявляемыми к осуществляемому способу (количество отходов, содержание трития, коэффициент очистки и другие).
В установке, показанной на фиг.3, можно выделить различные части: вспомогательное оборудование (начального и конечного по направлению потока участков); реактор RT детритирования и блок RM очистки газа.
Вспомогательное оборудование начального участка в основном предназначено для подачи инертного газа (Не или Ar) и продувочного газа (Hz) из промышленных газовых баллонов. Поток газа контролируют контроллерами потоков и регистрируют с целью наблюдения за потоками входящих газов. Система впрыска воды и испаритель соединены с трубопроводом инертного газа с целью получения влажного газа. Степень влажности устанавливают, задавая точное количество воды и газа и управляя им.
Для предотвращения конденсации влаги на разъемах между испарителем и реактором RT, температуру в испарителе поддерживают на уровне 120°C. Разъемы, соединения и клапаны выполняют, предпочтительно, из нержавеющей стали с тем, чтобы обеспечить оптимальное уплотнение и уменьшение коррозии.
Технологическая схема
Подлежащие очистке отходы размещают внутри реактора RT детритирования, схема которого показана на фиг.5. Для того, чтобы сделать отходы более однородными, предусмотрен предварительный этап их измельчения. Внутри реактора RT отходы располагают на нижней перфорированной пластине Р (реактор с неподвижным слоем катализатора), так, чтобы обеспечить циркуляцию через отходы влажного инертного газа. В верхнем фланце реактора RT предусмотрена металлическая входная труба Т, проходящая чрез участок размещения отходов и заканчивающаяся на дне реактора RT, под указанной перфорированной пластиной Р. Указанная труба Т предназначена для доставки в зону под отходами влажного инертного газа.
В указанной верхней пластине выполнен канал F для выпуска потока газов, содержащих тритий.
Для обеспечения термической десорбции, реактор RT помещают в печь (как показано на фиг.5), которая контролирует температуру реактора (RT) и регулирует ее таким образом, чтобы она была близка к заданному значению, которое составляет 120°C. Контроль температуры осуществляют, например, с помощью термопары, расположенной на внешней стенке реактора. Реактор RT работает при атмосферном давлении или при давлении, несколько большем атмосферного.
Блок очистки газа
Блок для очистки содержащих тритий газов по существу представляет собой мембранный реактор RM, в котором предпочтительно использованы мембраны, выполненные из палладий-серебряного сплава. Следует отметить, что в качестве сплавов для труб мембранного разделителя широко используют сплавы на основе палладия, такие как, например, PdCu; но также могут использовать и металлические сплавы на основе Ni, Nb, V, Та, Ti. Представляющие практический интерес толщины указанных плотных металлических трубчатых мембран, большей частью, находятся в диапазоне 50-200 мкм.
Используемый в предложенном способе мембранный реактор снабжен тонкостенными трубчатыми мембранными разделителями, выполненными из промышленного сплава палладия с серебром (в котором содержание серебра составляет, предпочтительно, 23-25% (масс.), причем толщина стенки, как уже было сказано, находится в диапазоне от 50 до 150 мкм.
Указанный трубчатый мембранный разделитель (показанный на фиг.6) размещен внутри модуля, предпочтительно, в соответствии с "пальцевой" конфигурацией. Нагрев мембранного реактора RM, рабочая температура которого находится в диапазоне 300-400°C, выполняют путем омического нагрева за счет прохождения через указанный трубчатый мембранный разделитель электрического тока.
Подлежащий обработке газ, содержащий тритий, направляют в оболочку реактора RM, в то время как указанный продувочный газ, который в описываемом здесь примере представляет собой поток чистого водорода, направляют в полость указанной мембраны (как показано на фиг.6).
Альтернативно, потоки подлежащего обработке газа и чистого продувочного водорода могут менять местами.
Рабочая схема, показанная на фиг.5 bis, представляет собой по существу рабочую схему реактора PERMCAT [5, 6, 7].
Подлежащий обработке газ (буквой Q обозначены изотопы водорода и, в том числе тритий) направляют на каталитический слой - в рассматриваемом случае - в оболочку реактора RM, в то время как чистый водород направляют в противотоке в полость указанной мембраны. Мембранный реактор RM, с помощью, указанной мембраны, имеющей свойство избирательной проницаемости именно для изотопов водорода, производит изотопный обмен, который и реализует требуемый процесс.
Ниже в качестве примера представлены две возможные реакции изотопного обмена, соответствующие детритированию метана и воды:
Figure 00000001
Figure 00000002
Как видно, в указанных реакциях (1) и (2) атомы трития, содержащиеся, соответственно, в метане и воде, заменяются на Н2 (протий, изотоп водорода с атомной массой 1.
Инновационность использованного в настоящем изобретении мембранного реактора RM заключается в применении в нем специального устройства, соединенного с закрытым концом мембранного разделителя. Указанное устройство состоит из биметаллической пружины, выполняющей две различные функции:
- приложение к трубчатому мембранному разделителю растягивающей нагрузки, с тем, чтобы предотвратить соприкосновение указанного трубчатого мембранного разделителя с внутренними стенками модуля и его деформацию, связанную с термоциклами и циклами гидрогенизации; и
- обеспечение термической непрерывности между закрытым свободным концом трубчатого мембранного разделителя и наружной частью мембранного модуля и тем самым обеспечение возможности нагрева указанной трубы за счет эффекта Джоуля.
В соответствии с предложенным решением, указанная биметаллическая пружина содержит:
- проволоку, выполненную из материала Inconel® ("Инконель"), которая обеспечивает, даже при рабочих температурах, требуемые механические свойства (то есть способность к приложению растягивающей нагрузки, достаточной для удержания трубчатого мембранного разделителя в линейном положении, даже при его расширении), и
- проволоку, выполненную из серебра с низким электрическим сопротивлением с тем, чтобы обеспечить прохождение электрического тока и предотвратить нагревание пружины.
Вспомогательное оборудование конечного участка газового потока
Основное назначение конечного участка газового потока состоит в:
- наблюдении за уровнем загрязненности потока ретентата, выходящего из мембранного реактора (независимо от того, исходит ли этот поток из полости трубчатого мембранного разделителя, как показано на фиг.3, или из оболочки реактора, как показано на фиг.6), производимом с целью обеспечения безопасности выброса в окружающую среду (через дымоход), и в создании отрицательного давления, необходимого для циркуляции газа;
- хранении выделенных изотопов (потока продувочного водорода, обогащенного тритием, высвобожденным из загрязненных газов), и в создании, также и в этом случае, отрицательного давления, необходимого для циркуляции газа. На этой стадии может быть проведена валоризация выделенных изотопов.
Указанное отрицательное давление для двух контуров (трубопровода очищенного газа и трубопровода насыщенного тритием водорода) обеспечивают двумя вакуумными насосами, соединенными с указанными контурами через соответствующие регулирующие клапаны. Давление водорода на стороне пермеата составляет, приблизительно, 900 миллибар, в то время как давление водорода на стороне ретентата составляет, приблизительно, 100 миллибар.
Датчики давления и термопары также являются частью вспомогательного оборудования и используются для регулирования технологических параметров. Всю информацию регистрируют с помощью системы сбора данных.
Как было показано выше, описанный здесь способ, в основном, включает следующие этапы:
A) измельчение и перемешивание до однородного состояния подлежащих детритированию отходов;
B) размещение указанного подлежащего обработке материала в реакторе детритирования RT;
C) направление инертного газа и деминерализованной воды в устройство испарения и перемешивания;
D) подача указанной влажной газовой смеси, образованной инертным газом и паром, в указанный реактор RT так, что указанная смесь проходит сквозь, подлежащий детритированию материал, что приводит к образованию влажного газового потока, содержащего тритий;
Е) направление газового потока, содержащего тритий, в специально предусмотренный мембранный реактор RM; и
F) подача в указанный мембранный реактор RM продувочного газа, такого, например, как чистый водород с получением на выходе из реактора RM, в качестве конечных продуктов, газового потока водородных изотопов, содержащего выделенный из обработанных отходов тритий, и газового потока детритированных газов.
Области применения
Предложенный способ разработан специально для очистки (детритирования) так называемых "мягких бытовых отходов" (например, перчаток, бумаги и других подобных материалов) лабораторий термоядерного реактора "Токамак" стран Европейского Союза (Joint European Torus (JET)).
Указанные отходы сначала обрабатывают в реакторе детритирования, разработанном и созданном во Французском комиссариате по атомной энергии (СЕА). Предложенный способ, в дополнение к очистке отходов от примесей, также предоставляет возможность восстановления и валоризации извлеченного трития (1 gT~30000€). Эти исследования и разработки проводились в рамках рабочей группы JW9-FT-2.34 (Предварительные разработки и испытания по детритированию мягких бытовых отходов термоядерного реактора "Токамак" стран Европейского Союза (JET)) и JW10-FT-2.35 (Внедрение палладиевого мембранного реактора на объектах детритирования, обрабатывающих мягкие бытовые отходы термоядерного реактора "Токамак" стран Европейского Союза (JET)), относящихся к программе научных исследований и конструкторских разработок "Рабочая программа по технологии термоядерного синтеза термоядерного реактора "Токамак" Европейского соглашения по развитию термоядерного синтеза". Целью указанной работы является проектирование и сборка опытной установки для проверки указанного нового способа детритирования.
В более общем плане, указанное устройство может применяться для обработки материала, поступающего из установок «токамак» (например, термоядерного реактора "Токамак" стран Европейского Союза (Joint European Torus, JET), Международного термоядерного экспериментального реактора (ITER), Демонстрационного термоядерного энергетического реактора (DEMO)), либо для всех установок, в которых используются изотопы водорода Н (протий), D (дейтерий) и Т (тритий).
В зависимости от области применения, может возникнуть необходимость в изменении какого-либо компонента (типа реактора детритирования, соотношения размеров, используемых материалов, положения ввода и вывода, типа клапанов, типа насосов), либо размеров описываемых элементов (длины, диаметра, типа и объема катализатора, и других параметров).
При соответствующем количестве подлежащих обработке отходов или при соответствующем уровне очистки, также возможно применение мембранных устройств с несколькими трубчатыми мембранными разделителями или с последовательным или параллельным соединением мембранных модулей.
Очевидно, что специалист в данной области техники может, путем модификации типа устройства детритирования, типа мембраны и других элементов, разработать способ, осуществляющий те же функции.
Список литературы
[1]. EFDA, European Fusion Development Agreement. ERB 5035 CT 99 0001. Annex VI, Information and Intellectual Property.
[2]. Rist-Lambert, A., Detritiation of soft housekeeping materials. CEA Internal report DTN/STPA/LPC/2005/024.
[3]. Liger, K., Detritiation process for JET waste. CEA Internal report, DTN/STPA/LPC/2007/013.
[4]. P. Giroux, D.O., JC. Durand, FR2620262A1, Patent for solid organic waste treatment.
[5]. M. Glugia, A. Perevezentsev, D. Niyongabo, R.D. Penzhorn, A. Bell, P. Hermann, PERMCAT Reactor for Impurity Processing in the JET Active Gas Handling System, Fusion Engineering and Design, №49- 50 (2000), 817-823.
[6]. В. Bornschein, M. Glugia, K. Gunther, R. Lasser, T.L. Le, K.H. Simon, S. Welte, Tritium tests with a technical Permcat for final clean-up of ITER exhaust gases, Fusion Engineering and Design, №69 (2003), 51-56.
[7]. S. Tosti, L. Bettinali, F. Marini, Dispositive per la rimozione di trizio da correnti gassose, патент Италии № RM 2005U000165 (14.12.2005).

Claims (9)

1. Способ детритирования мягких бытовых отходов, в частности, радиоактивных отходов лабораторий и установок, использующих тритий, отличающийся тем, что выполняют термическую десорбцию, обрабатывая указанные отходы, размещенные в реакторе (RT) детритирования, потоком влажного газа с последующим восстановлением трития в виде газа посредством мембранного реактора (RM) с целью валоризации трития и его повторного использования, для чего выполняют следующие этапы:
A) измельчают и перемешивают подлежащие детритированию отходы до однородного состояния;
B) размещают указанный подлежащий обработке материал в реакторе (RT) для детритирования;
C) направляют инертный газ и деминерализованную воду в устройство испарения и перемешивания;
D) полученную влажную газовую смесь, образованную инертным газом и паром, подают в указанный реактор (RT) так, что указанная смесь проходит сквозь весь подлежащий детритированию материал с образованием влажного газового потока, содержащего тритий;
Е) указанный газовый поток, содержащий тритий, направляют в мембранный реактор (RM); и
F) в указанный мембранный реактор (RM) подают продувочный газ, получая на выходе из реактора (RM), в качестве конечных продуктов, газовый поток изотопов, содержащий тритий, выделенный из обработанных отходов, и газовый поток детритированных газов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве продувочного газа на этапе F используют чистый водород.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в указанном реакторе (RT) детритирования устанавливают рабочее давление, равное или превышающее атмосферное, а в указанном мембранном реакторе (RM) устанавливают рабочее давление ниже атмосферного.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения термической десорбции указанный реактор детритирования (RT) помещают в печь, которая контролирует и регулирует температуру реактора (RT) так, чтобы она была приблизительно равна заданному значению, составляющему, предпочтительно, 120°C.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для поддержания очень малой концентрации трития внутри указанного реактора (RT) детритирования, обеспечивают высокий расход указанного влажного инертного газа, величина которого равна тридцатикратному или пятидесятикратному внутреннему объему реактора (RT) в час.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что, указанный влажный инертный газ содержат внутри указанного реактора (RT) при давлении, немного большем атмосферного, причем указанный мембранный реактор (RM) выполнен с возможностью работы при давлении 100 миллибар на стороне продувочного газа, и при давлении в 900 миллибар на стороне подачи газов, поступающих из указанного реактора (RT).
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что время нахождения указанного влажного газа в указанном реакторе (RT) детритирования выбирают так, чтобы оно было достаточным для обеспечения переноса трития и изотопов водорода, но, в то же время, не приводило к высокой концентрации трития в указанном влажном инертном газе, исходящем из реактора (RT).
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что время нахождения в указанном реакторе (RT) подлежащих детритированию отходов выбирают достаточным для обеспечения требуемых коэффициентов очистки.
9. Установка для осуществления способа детритирования мягких бытовых отходов, в частности, радиоактивных отходов лабораторий и установок, использующих тритий, по пп.1-8, отличающаяся тем, что содержит:
- средства для производства влажного инертного газа, представляющего собой по существу инертный газ, смешанный с водяным паром и предназначенный для последующей обработки насыщенных тритием отходов;
- реактор (RT) для детритирования насыщенных тритием отходов посредством десорбции с применением указанного влажного инертного газа;
- мембранный реактор (RM), выполненный с возможностью восстановления трития в виде газа из насыщенного тритием влажного газового потока, поступающего из реактора детритирования (RT), посредством реакций изотопного обмена с потоком чистого водорода; причем предусмотрена возможность направления указанного потока водорода, предпочтительно, в противотоке к направлению подачи насыщенного тритием влажного газового потока; и
- насосы, оснащенные регулирующими клапанами.
RU2013101806/07A 2010-06-22 2011-06-21 Способ детритирования мягких бытовых отходов и установка для его осуществления RU2568184C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITRM2010A000340A IT1400531B1 (it) 2010-06-22 2010-06-22 Processo per la detriziazione di soft housekeeping waste e impianto relativo
ITRM2010A000340 2010-06-22
PCT/IT2011/000211 WO2011161709A1 (en) 2010-06-22 2011-06-21 Process for the detritiation of soft housekeeping waste and plant thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013101806A RU2013101806A (ru) 2014-07-27
RU2568184C2 true RU2568184C2 (ru) 2015-11-10

Family

ID=43740394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013101806/07A RU2568184C2 (ru) 2010-06-22 2011-06-21 Способ детритирования мягких бытовых отходов и установка для его осуществления

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8821824B2 (ru)
EP (1) EP2586034B1 (ru)
JP (1) JP5777708B2 (ru)
KR (1) KR101756908B1 (ru)
CN (1) CN102947892B (ru)
CA (1) CA2802614C (ru)
ES (1) ES2539729T3 (ru)
IT (1) IT1400531B1 (ru)
RU (1) RU2568184C2 (ru)
WO (1) WO2011161709A1 (ru)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2984003B1 (fr) 2011-12-12 2014-01-10 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de reduction du degazage de dechets trities issus de l'industrie nucleaire
WO2013166506A2 (en) * 2012-05-04 2013-11-07 Lawrence Livermore National Security, Llc Non-centrifugal contactor for molten-salt tritium-extraction process
US9369921B2 (en) 2013-05-31 2016-06-14 Liveu Ltd. Network assisted bonding
WO2015072981A1 (en) 2013-11-13 2015-05-21 Savannah River Nuclear Solutions, Llc Decontamination of tritiated water
CN104167233A (zh) * 2014-06-16 2014-11-26 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 氚水收集装置
US20160225470A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Westinghouse Electric Company Llc Apparatus for degassing a nuclear reactor coolant system
CN105976872B (zh) * 2016-06-06 2017-11-17 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 一种聚变‑裂变混合堆聚变靶室产物的处理装置
CN106969953A (zh) * 2016-06-22 2017-07-21 上海怡星机电设备有限公司 一种有机氚碳样品的制取装置及其氧化燃烧方法
TWI650771B (zh) * 2017-07-27 2019-02-11 行政院原子能委員會核能研究所 高活度放射性廢液中和吸附攪拌與過濾設備
US11058994B2 (en) 2019-01-18 2021-07-13 Savannah River National Solutions, LLC Tritium cleanup system and method
CN114544807B (zh) * 2022-02-15 2023-06-23 中国工程物理研究院材料研究所 一种氢同位素气体中杂质分析装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0069222A2 (de) * 1981-05-27 1983-01-12 Forschungszentrum Jülich Gmbh Verfahren zum Abtrennen von Wasserstoff und/oder Deuterium und Tritium aus einem Inertgasstrom sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Kühlgaskreislauf eines gasgekühlten Kernreaktors
DE3606317A1 (de) * 1986-02-27 1987-09-03 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren und vorrichtung zur dekontamination des abgases des brennstoffkreislaufs eines fusionsreaktors von tritium und/oder deuterium in chemisch gebundener form enthaltenden abgas-bestandteilen
FR2620849A1 (fr) * 1987-09-18 1989-03-24 Kernforschungsz Karlsruhe Procede pour la decontamination du gaz residuaire d'un reacteur a fusion nucleaire
RU2328336C2 (ru) * 2006-08-04 2008-07-10 Михаил Юрьевич Савинов Способ очистки и разделения концентрата тяжелых целевых компонентов с получением целевых компонентов концентрата и изотопов легких элементов и устройство для его осуществления

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3332346A1 (de) * 1983-09-08 1985-04-04 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Wasserstoff-permeationswand, verfahren zur herstellung derselben und deren verwendung
DE3332348A1 (de) * 1983-09-08 1985-04-04 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Wasserstoff-permeationswand
FR2583208B1 (fr) * 1985-06-07 1992-04-24 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif pour le traitement de dechets trities solides non organiques
JPS63175627A (ja) * 1987-01-14 1988-07-20 Toshiba Corp トリチウム回収装置
FR2620262B1 (fr) 1987-09-09 1989-11-17 Commissariat Energie Atomique Procede et installation de traitement de dechets organiques solides contamines par du tritium
JP3525730B2 (ja) * 1998-03-31 2004-05-10 株式会社日立製作所 放射性廃棄物の除染方法
US7815890B2 (en) * 2005-10-11 2010-10-19 Special Separations Application, Inc. Process for tritium removal from water by transfer of tritium from water to an elemental hydrogen stream, followed by membrane diffusion tritium stripping and enrichment, and final tritium enrichment by thermal diffusion
US7470350B2 (en) * 2006-04-25 2008-12-30 Ge Healthcare Uk Limited Process for tritium removal from light water
CN201122444Y (zh) * 2007-12-13 2008-09-24 中国辐射防护研究院 一种氚包容净化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0069222A2 (de) * 1981-05-27 1983-01-12 Forschungszentrum Jülich Gmbh Verfahren zum Abtrennen von Wasserstoff und/oder Deuterium und Tritium aus einem Inertgasstrom sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im Kühlgaskreislauf eines gasgekühlten Kernreaktors
DE3606317A1 (de) * 1986-02-27 1987-09-03 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren und vorrichtung zur dekontamination des abgases des brennstoffkreislaufs eines fusionsreaktors von tritium und/oder deuterium in chemisch gebundener form enthaltenden abgas-bestandteilen
FR2620849A1 (fr) * 1987-09-18 1989-03-24 Kernforschungsz Karlsruhe Procede pour la decontamination du gaz residuaire d'un reacteur a fusion nucleaire
RU2328336C2 (ru) * 2006-08-04 2008-07-10 Михаил Юрьевич Савинов Способ очистки и разделения концентрата тяжелых целевых компонентов с получением целевых компонентов концентрата и изотопов легких элементов и устройство для его осуществления

Also Published As

Publication number Publication date
CA2802614A1 (en) 2011-12-29
KR101756908B1 (ko) 2017-07-26
EP2586034B1 (en) 2015-03-25
ITRM20100340A1 (it) 2011-12-23
US20130115156A1 (en) 2013-05-09
IT1400531B1 (it) 2013-06-11
WO2011161709A1 (en) 2011-12-29
KR20130036294A (ko) 2013-04-11
US8821824B2 (en) 2014-09-02
CA2802614C (en) 2018-10-23
CN102947892B (zh) 2015-12-16
CN102947892A (zh) 2013-02-27
JP2013534626A (ja) 2013-09-05
JP5777708B2 (ja) 2015-09-09
ES2539729T3 (es) 2015-07-03
WO2011161709A8 (en) 2012-06-07
EP2586034A1 (en) 2013-05-01
RU2013101806A (ru) 2014-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2568184C2 (ru) Способ детритирования мягких бытовых отходов и установка для его осуществления
RU2627237C2 (ru) Установка для обработки радиоактивных углеродных отходов, в частности, графита
CN101796592A (zh) 放射性废液的处理方法及处理装置
WO2014172360A2 (en) Advanced tritium system for separation of tritium from radioactive wastes and reactor water in light water systems
JP2022001887A (ja) 放射性廃棄物からトリチウムを分離するための新型トリチウム・システム及び新型透過システム
JP5853858B2 (ja) 放射性汚染土壌の浄化方法
JPH0833490B2 (ja) 核融合炉の燃料サイクルの廃ガスを汚染除去する方法および装置
JP6431888B2 (ja) 放射性核種を含む廃イオン交換樹脂の処理方法及び装置
Ivanov et al. On the Possibility of Using an Electrochemical Hydrogen Pump in a Fuel Cycle of Fusion Devices
EP2951836B1 (en) Method and practical device composition for purification of air from gaseous tritium and concentration of tritium in a constant volume of water
EP0014077B1 (en) Continuous process for recycling deuterium/tritium from a fusion reactor for reuse in such a reactor
Asakura et al. Application of proton-conducting ceramics and polymer permeable membranes for gaseous tritium recovery
JP3945757B2 (ja) 黒鉛構造材料に吸着した放射性核種炭素14を分離・回収する方法
JP4565124B2 (ja) オゾン水を用いた放射性核種の分離回収方法
JP6066267B2 (ja) ルテニウムの分離回収方法
Labrune et al. Separation of hydrogen isotopes from nitrogen with polyimide membrane
JP2016008878A (ja) 放射能汚染水の処理方法及び処理システム
Tosti et al. Membranes for nuclear power applications
Bellanger et al. Tritium recovery from tritiated water by electrolysis
KR20240007264A (ko) 원자력 발전소 운전의 폐기물로서 삼중수소를 처리하는 방법
JP2017511888A (ja) 放射性物質からの汚染水を浄化する装置及び方法
Bellanger Optimization for the tritium isotope separation factor and permeation by selecting temperature and thickness of the diffusion Pd–Ag alloy cathode
JPH0413281B2 (ru)
Tanaka et al. Highly Tritiated Water Processing by Means of Electrochemical Hydrogen Pumping
JPH01210019A (ja) トリチウム精製装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200622