RU2576762C1 - Highly porous ceramic honeycomb-block sorbents for retention of radioactive iodine and its compounds from the gas phase - Google Patents
Highly porous ceramic honeycomb-block sorbents for retention of radioactive iodine and its compounds from the gas phase Download PDFInfo
- Publication number
- RU2576762C1 RU2576762C1 RU2014152807/03A RU2014152807A RU2576762C1 RU 2576762 C1 RU2576762 C1 RU 2576762C1 RU 2014152807/03 A RU2014152807/03 A RU 2014152807/03A RU 2014152807 A RU2014152807 A RU 2014152807A RU 2576762 C1 RU2576762 C1 RU 2576762C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- sorbents
- highly porous
- block
- iodine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обращения с газообразными радиоактивными отходами (ГРО) и облученным ядерным топливом (ОЯТ) и предназначено для улавливания радиоактивного йода и его соединений из газовой фазы в штатных системах вентиляции и в аварийных системах йодной очистки атомных электростанций (АЭС), а также для локализации соединений радиойода в процессах переработки ОЯТ на радиохимических производствах.The invention relates to the field of gaseous radioactive waste (GD) and irradiated nuclear fuel (SNF) and is intended to capture radioactive iodine and its compounds from the gas phase in regular ventilation systems and in emergency systems for iodine cleaning of nuclear power plants (NPPs), as well as localization of radioiodine compounds in spent nuclear fuel reprocessing processes at radiochemical plants.
Для улавливания радионуклидов йода в вентиляционных воздушных потоках на АЭС в основном используются сорбционные насыпные фильтры на основе активных углей, импрегнированных различными соединениями: йодидами различных металлов (K, Al, Zn, Pb, Sn, Ti, Ba); органическими веществами (производными аминов, фенола); серебром и его соединениями, а также их смесями. Однако адсорбенты, основанные на активированном угле, несмотря на пропитку, остаются источниками взрыво- и пожароопасности, поэтому их нельзя использовать при повышенных температурах. В случае повышения относительной влажности очищаемого газа свыше 90% активированные угли плохо улавливают наиболее трудносорбируемый органически связанный метилйодид, образование которого возможно под действием ионизирующего излучения, а содержание в отходящих газах может достигать 30%. К недостаткам угольных сорбентов также можно отнести унос в процессе эксплуатации, трудности при перегрузке и регенерации насыпного фильтрующего материала.To capture iodine radionuclides in ventilation air flows at nuclear power plants, sorption bulk filters based on activated carbons impregnated with various compounds are mainly used: iodides of various metals (K, Al, Zn, Pb, Sn, Ti, Ba); organic substances (derivatives of amines, phenol); silver and its compounds, as well as their mixtures. However, adsorbents based on activated carbon, despite the impregnation, remain sources of explosion and fire hazard, therefore they cannot be used at elevated temperatures. In the case of an increase in the relative humidity of the gas to be purified over 90%, activated carbons do not capture the most difficult to absorb organically bound methyl iodide, the formation of which is possible under the influence of ionizing radiation, and the content in the exhaust gases can reach 30%. The disadvantages of coal sorbents can also include ablation during operation, difficulties with overloading and regeneration of bulk filter material.
Для локализации ГРО в процессах переработки ОЯТ используют в основном гранулированные пористые материалы, импрегнированные азотнокислым серебром.In order to localize HGF, spent nuclear fuel reprocessing processes mainly use granular porous materials impregnated with silver nitrate.
Известен гранулированный сорбент марки АС6120 [Т.Sakurai and A. Takahashi. J. of Nuclear Science and Technology, Vol.31, №1, pp.86-87 (January 1994)], представляющий собой мелкопористый силикагель, импрегнированный AgNO3 до концентрации по серебру 12 мас.%. Known granular sorbent brand AC6120 [T. Sakurai and A. Takahashi. J. of Nuclear Science and Technology, Vol.31, No. 1, pp. 86-87 (January 1994)], which is a fine-porous silica gel impregnated with AgNO 3 to a silver concentration of 12 wt.%.
Известен сорбент для улавливания йода в процессе переработки ОЯТ [С.И. Ровный, Н.П. Пятин, И.А. Истомин. Улавливание йода-129 при переработке облученного ядерного топлива энергетических установок //Атомная энергия, 2002. Т. 92. Вып.6. С.496-497], где в качестве основы, пропитанной солью нитрата серебра (AgNO3), используется оксид алюминия марки А в виде гранул цилиндрической формы с диаметром основания от 3 мм до 4 мм и высотой от 10 мм до 15 мм. Known sorbent for trapping iodine in the process of processing spent nuclear fuel [S.I. Equal, N.P. Pyatin, I.A. Istomin. Capture of iodine-129 in the processing of irradiated nuclear fuel from power plants // Atomic Energy, 2002.V. 92. Issue 6. C.496-497], where grade A aluminum oxide in the form of cylindrical granules with a base diameter of 3 mm to 4 mm and a height of 10 mm to 15 mm is used as a base impregnated with a silver nitrate salt (AgNO 3 ).
Общим недостатком данных сорбентов является невысокая механическая прочность, общая пористость, и удельная поверхность. Склонность к механическому разрушению и истиранию в процессах эксплуатации и регенерации приводит к засорению продуктов реакции и повышению газодинамического сопротивления газоочистного аппарата. A common drawback of these sorbents is their low mechanical strength, total porosity, and specific surface area. The tendency to mechanical destruction and abrasion during operation and regeneration processes leads to clogging of reaction products and an increase in the gas-dynamic resistance of the gas cleaning apparatus.
Также общим для всех насыпных фильтров недостатком является образование неравномерных каналов с градиентом скоростей и температур по сечению аппарата, резко снижающих эффективность очистки, что приводит к необходимости значительно увеличивать толщину фильтрующего слоя и соответственно габариты установки. Насыпные материалы имеют недостаточную химическую стойкость в агрессивных средах, неудобны в эксплуатации, так как требуют использования специального оборудования для загрузки и выгрузки и вызывают проблемы, обусловленные сложностью их герметизации по краям насыпного слоя. Another drawback common to all bulk filters is the formation of uneven channels with a gradient of velocities and temperatures over the cross section of the apparatus, which sharply reduce the cleaning efficiency, which leads to the need to significantly increase the thickness of the filter layer and, accordingly, the dimensions of the installation. Bulk materials have insufficient chemical resistance in aggressive environments, are inconvenient to use, since they require the use of special equipment for loading and unloading and cause problems due to the complexity of their sealing along the edges of the bulk layer.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является разработанный для повышения механической прочности и химической стойкости «Сорбент для улавливания радиоактивного йода из газовой фазы» (Патент РФ № 2288514. Авторы: Ровный С.И., Пятин Н. П., Истомин И.А. Патентообладатель: Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк"). Сорбент состоит из пористой основы, пропитанной раствором соли азотнокислого серебра (AgNO3) с требуемой концентрацией по серебру, в качестве пористой основы сорбента используется карбид кремния с пористостью от 30 до 60%. Применение пористого карбида кремния для изготовления йодного сорбента возможно как в виде гранул различной формы, так и в форме фильтрующего патрона (ФП) в корпусе регенерируемого модульного фильтра, способного осуществлять очистку газовой фазы от йода.The closest in technical essence to the claimed invention is designed to increase the mechanical strength and chemical resistance "Sorbent for trapping radioactive iodine from the gas phase" (RF Patent No. 2288514. Authors: Rovny S. I., Pyatin N. P., Istomin I. A. patentee:. Federal state unitary enterprise "Industrial association" Beacon ") sorbent consists of a porous support impregnated with a solution of salts of silver nitrate (AgNO 3) with the desired concentration of silver as a porous backing silicon carbide with porosity from 30 to 60% is used. The use of porous silicon carbide for the production of iodine sorbent is possible both in the form of granules of various shapes and in the form of a filter cartridge (FP) in a regenerated modular filter housing capable of purifying the gas phase from iodine .
К недостаткам сорбента для улавливания радиоактивного йода из газовой фазы на основе карбида кремния можно отнести невысокую пористость носителя и удельную объемную поверхность сорбента.The disadvantages of the sorbent for trapping radioactive iodine from the gas phase based on silicon carbide include the low porosity of the carrier and the specific volume surface of the sorbent.
Сущность и отличие заявляемого технического решения заключается в том, что в качестве пористой основы сорбента используют корундовый блочный высокопористый ячеистый материал с размером ячейки 0,5-1,2 мм, с открытой пористостью от 85 до 90% и с активной подложкой из γ-оксида алюминия, нанесенной в количестве до 6,5 мас.%.The essence and difference of the claimed technical solution lies in the fact that corundum block highly porous cellular material with a mesh size of 0.5-1.2 mm, with an open porosity of 85 to 90% and with an active substrate of γ-oxide is used as the porous base of the sorbent aluminum deposited in an amount of up to 6.5 wt.%.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение механической прочности в процессах эксплуатации и регенерации сорбента, его химической и коррозионной стойкости в агрессивных средах как кислотных, так и щелочных, увеличение пористости, удельной объемной поверхности и газопроницаемости - при сохранении основных характеристик, предъявляемых к сорбенту и его пористой основе: эффективное насыщение основы импрегнантом, высокая эффективность очистки воздуха от наиболее трудносорбируемого соединения - метилйодида и возможность проведения регенерации сорбента и извлечения серебра для повторного использования, а также уменьшения геометрических размеров модульного фильтра для улавливания йода и его соединений из газового потока.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to increase the mechanical strength in the processes of operation and regeneration of the sorbent, its chemical and corrosion resistance in aggressive environments, both acidic and alkaline, increase the porosity, specific volumetric surface and gas permeability, while maintaining the basic characteristics, presented to the sorbent and its porous base: effective saturation of the base with an impregnant, high efficiency of air purification from the most difficult sorbent direct connections - methyl iodide and the ability of the sorbent regeneration and recovery of silver for re-use and to reduce the geometrical dimensions of the modular filter for trapping iodine and its compounds from the gas stream.
Для достижения указанного технического результата предлагается керамический высокопористый блочно-ячеистый сорбент, пористая основа которого, состоящая из корундового блочного высокопористого ячеистого материала (ВПЯМ) с размером ячейки 0,5-1,2 мм, с открытой пористостью от 85 до 90% и с активной подложкой из γ-оксида алюминия, нанесенного в количестве до 6,5 мас.%, пропитывается сорбционно-активным компонентом - азотнокислым серебром.To achieve the technical result, a ceramic highly porous block-cell sorbent is proposed, the porous base of which is composed of corundum block high-porous cellular material (HPLM) with a mesh size of 0.5-1.2 mm, with open porosity from 85 to 90% and with active a substrate of γ-alumina deposited in an amount of up to 6.5 wt.% is impregnated with a sorption-active component - silver nitrate.
Высокопористый блочно-ячеистый носитель для сорбента изготавливают из ретикулированного пенополиуретана с размером ячейки 0,5-1,2 мм, пропитывают последний шликером, содержащим в основном α-оксид алюминия с последующей подсушкой при температуре 110..120оС и прокаливанием при температуре 1470..1510оС. В результате такой обработки органическая основа выгорает полностью и получается жесткий каркас из керамического высокопористого блочно-ячеистого материала с общей открытой пористостью 85-90%, содержащий более 90% α-Al2O3. Для развития поверхности носителя на керамический блочный ВПЯМ наносят активную подложку, пропитывая его раствором алюмозоля с последующей сушкой и термообработкой при температурах 650..700оС до содержания γ-Al2O3, равного 6,5 мас.%. Далее на полученный носитель после вакуумирования и предварительного нагрева методом последовательной пропитки водным раствором азотнокислого серебра и термообработки при температурах 120−150°С наносят сорбционно-активный слой с содержанием активного компонента - AgNO3, равным 8..18 мас.%. A highly porous block-cell carrier for the sorbent is made of reticulated polyurethane foam with a mesh size of 0.5-1.2 mm, impregnated with a slip containing mainly α-alumina, followed by drying at a temperature of 110..120 о С and annealing at a temperature of 1470 ..1510 о С. As a result of this treatment, the organic base burns out completely and a rigid frame is obtained from a ceramic highly porous block-cellular material with a total open porosity of 85-90%, containing more than 90% α-Al 2 O 3 . For the development of the carrier surface on the ceramic block HPCM applied active substrate, impregnating it with a solution alyumozolya followed by drying and heat treatment at temperatures 650..700 C until the content of γ-Al 2 O 3 equal to 6.5 wt.%. Then, after evacuation and preliminary heating by the method of successive impregnation with an aqueous solution of silver nitrate and heat treatment at temperatures of 120-150 ° C, a sorption-active layer with an active component content of AgNO 3 equal to 8..18 wt.% Is applied to the obtained carrier.
Пример № 1. Заготовки из ретикулированного пенополиуретана марки R30 (30 ppi, соответствует размеру ячейки 1,0-1,2 мм), изготовленные в виде цилиндра диаметром 35 мм и высотой 17 мм, пропитывают шликером, содержащим в основном α-оксид алюминия с последующей сушкой при температуре 110оС и прокаливанием при температуре 1470оС. После термообработки образуется керамический блочный высокопористый ячеистый каркас (диаметр 30 мм, высота 15 мм), содержащий более 90% α-Al2O3. Для развития поверхности носителя наносят активную подложку, пропитывая керамический каркас раствором алюмозоля. После сушки и прокаливания при температуре 650оС содержание γ-Al2O3 составило 6,5 мас.%. Далее после предварительного вакуумирования и нагрева на образцы носителя наносят методом послойной пропитки из водного раствора азотнокислого серебра и термообработки при температуре 120°С сорбционно-активный слой с суммарным содержанием активного компонента - AgNO3, равным 18 мас.%. Общая открытая пористость (свободный объем) блока сорбента составила 80%, предел прочности на сжатие - 2,7 МПа, удельная объемная поверхность - 2300 м2/м3.Example No. 1. Preparations from reticulated polyurethane foam grade R30 (30 ppi, corresponds to a cell size of 1.0-1.2 mm), made in the form of a cylinder with a diameter of 35 mm and a height of 17 mm, impregnated with a slip containing mainly α-alumina with followed by drying at 110 ° C and calcination at a temperature of 1470 ° C. After heat treatment produced highly porous ceramic honeycomb block body (diameter 30 mm, height 15 mm) containing 90% α-Al 2 O 3. To develop the surface of the carrier, an active substrate is applied by impregnating the ceramic frame with a solution of alumina. After drying and calcination at a temperature of 650 about With the content of γ-Al 2 O 3 amounted to 6.5 wt.%. Then, after preliminary evacuation and heating, the samples of the carrier are applied by layer-by-layer impregnation from an aqueous solution of silver nitrate and heat treatment at a temperature of 120 ° С with a sorption-active layer with a total active component content of AgNO 3 equal to 18 wt.%. The total open porosity (free volume) of the sorbent block was 80%, the compressive strength was 2.7 MPa, and the specific volumetric surface was 2300 m 2 / m 3 .
Экспериментальное определение эффективности приготовленных образцов керамического высокопористого блочно-ячеистого сорбента в процессе очистки воздуха от радиойода проводили на сертифицированном контрольно-исследовательском стенде «Йодстенд-1» при температуре 170 оС и относительной влажности газового потока 90%.Experimental determination of the effectiveness of samples prepared highly porous ceramic honeycomb block sorbent performed on certified control Research stand "Yodstend -1" at a temperature of 170 ° C and a relative humidity of 90% of the gas stream during the air purification of radioiodine.
Шесть образцов блочных сорбентов, содержащих 18 мас.% AgNO3, последовательно загружали в колонку диаметром 30 мм и помещали в суховоздушный термостат установки. Общая высота слоя сорбента составила 90 мм. Расход газа, содержащего меченный изотопами I-131 метилйодид с концентрацией 3,6 мг/м3 составил 600 л/час. Объемная активность CH3 131I - 1,52 × 105 Бк/м3. Линейная скорость газового потока - 24,0 см/с. Время контакта газа с сорбентом с учетом доли свободного объема составило 0,4 с. Меченный радиоизотопом I-131 метилйодид получали в процессе изотопного обмена стабильного CH3I со стандартным водным раствором Na131I без носителя.Six samples of block sorbents containing 18 wt.% AgNO 3 were sequentially loaded into a column with a diameter of 30 mm and placed in a dry-air thermostat of the installation. The total height of the sorbent layer was 90 mm. The flow rate of gas containing isotope-labeled I-131 methyl iodide with a concentration of 3.6 mg / m 3 was 600 l / h. The volumetric activity of CH 3 131 I is 1.52 × 10 5 Bq / m 3 . The linear velocity of the gas stream is 24.0 cm / s. The contact time of the gas with the sorbent, taking into account the fraction of free volume, was 0.4 s. Radio-labeled I-131 methyl iodide was obtained by isotopic exchange of stable CH 3 I with a standard aqueous solution of Na 131 I without a carrier.
Подачу CH3 131I осуществляли в течение 0,5 часа, после чего измеряли активность каждого блока из испытуемой колонки на гамма-рентгеновском спектрометре по энергетической линии 364 кэВ.CH 3 131 I was supplied for 0.5 hours, after which the activity of each block from the test column was measured on a gamma-ray spectrometer along an energy line of 364 keV.
Суммарная активность 6 блоков после испытаний - 4,56 × 104 Бк. The total activity of 6 blocks after testing is 4.56 × 10 4 Bq.
Эффективность очистки сборки по радиойоду составила 99,92%.The cleaning efficiency of the assembly by radioiodine was 99.92%.
Пример № 2. Методика изготовления образцов носителя и его характеристики аналогичны приведенным в примере №1.Example No. 2. The method of manufacturing samples of the carrier and its characteristics are similar to those shown in example No. 1.
Далее после предварительного вакуумирования и нагрева на образцы носителя наносят методом послойной пропитки из водного раствора азотнокислого серебра и термообработки при температуре 150°С сорбционно-активный слой с суммарным содержанием AgNO3, равным 8 мас.%. Общая открытая пористость блока сорбента составила 85%, предел прочности на сжатие - 2,5 МПа, удельная объемная поверхность - 2500 м2/м3.Then, after preliminary evacuation and heating, the sorption-active layer with a total AgNO 3 content of 8 wt.% Is applied to the carrier samples by layer-by-layer impregnation from an aqueous solution of silver nitrate and heat treatment at a temperature of 150 ° C. The total open porosity of the sorbent block was 85%, the compressive strength was 2.5 MPa, and the specific volumetric surface was 2500 m 2 / m 3 .
При определении эффективности очистки по методике из примера №1 расход газа, содержащего меченный изотопами I-131 метилйодид с концентрацией 110 мг/м3, составил 100 л/час. Объемная активность CH3 131I - 4,52 × 106 Бк/м3. Линейная скорость газового потока - 3,9 см/с. Время контакта объема газа с объемом сорбента составило 2,4 с. When determining the cleaning efficiency by the method of Example No. 1, the gas flow rate, containing I-131 isotopes labeled with methyl iodide with a concentration of 110 mg / m 3 , was 100 l / h. The volumetric activity of CH 3 131 I is 4.52 × 10 6 Bq / m 3 . The linear velocity of the gas flow is 3.9 cm / s. The contact time of the gas volume with the sorbent volume was 2.4 s.
Подачу CH3 131I осуществляли в течение 0,5 часа при температуре 190оС.The supply of CH 3 131 I was carried out for 0.5 hours at a temperature of 190 about C.
Суммарная активность 6 блоков после испытаний - 2,26 × 105 Бк. The total activity of 6 blocks after testing is 2.26 × 10 5 Bq.
Эффективность очистки сборки по радиойоду составила 99,93%.The cleaning efficiency of the assembly by radioiodine was 99.93%.
Пример № 3. Методика изготовления образцов носителя и его характеристики аналогичны приведенным в примере №1.Example No. 3. The method of manufacturing samples of the carrier and its characteristics are similar to those shown in example No. 1.
Далее после предварительного вакуумирования и нагрева на образцы носителя наносят методом послойной пропитки из водного раствора азотнокислого серебра и термообработки при температуре 120°С сорбционно-активный слой с суммарным содержанием AgNO3, равным 12 мас.%. Общая открытая пористость блока сорбента составила 84%, предел прочности на сжатие - 2,6 МПа, удельная объемная поверхность - 2400 м2/м3.Then, after preliminary evacuation and heating, the samples of the carrier are applied by layer-by-layer impregnation of an aqueous solution of silver nitrate and heat treatment at a temperature of 120 ° C with a sorption-active layer with a total AgNO 3 content of 12 wt.%. The total open porosity of the sorbent block was 84%, the compressive strength was 2.6 MPa, and the specific volume surface was 2400 m 2 / m 3 .
При определении эффективности очистки по методике из примера №1 расход газа, содержащего меченный изотопами I-131 метилйодид с концентрацией 160 мг/м3, составил 12 л/час. Объемная активность CH3 131I 6,86 × 106 Бк/м3. Линейная скорость газового потока 0,5 см/с. Время контакта объема газа с объемом сорбента составило 16 с.When determining the cleaning efficiency by the method of Example No. 1, the gas flow rate containing 160 mg / m 3 labeled with isotopes I-131 with a concentration of 160 mg / m 3 was 12 l / h. Volumetric activity of CH 3 131 I 6.86 × 10 6 Bq / m 3 . The linear velocity of the gas stream is 0.5 cm / s. The contact time of the gas volume with the sorbent volume was 16 s.
Подачу CH3 131I осуществляли в течение 1 часа при температуре 210 оС.The supply of CH 3 131 I was carried out for 1 hour at a temperature of 210 about C.
Суммарная активность 6 блоков после испытаний 8,23 × 104 Бк. The total activity of 6 blocks after testing 8.23 × 10 4 Bq.
Эффективность очистки сборки по радиойоду составила 99,94%.The cleaning efficiency of the assembly by radioiodine was 99.94%.
Пример 4. Заготовки из ретикулированного пенополиуретана марки R45 (45 ppi, соответствует среднему размеру ячейки 0,5-0,7 мм), изготовленные в виде цилиндра диаметром 35 мм и высотой 17 мм, пропитывают шликером, содержащим в основном α-оксид алюминия с последующей сушкой при температуре 120оС и прокаливанием при температуре 1510оС. После термообработки образуется керамический блочный высокопористый ячеистый каркас (диаметр 30 мм, высота 15 мм), содержащий более 90 % α- Al2O3. Для развития поверхности носителя наносят активную подложку, пропитывая керамический каркас раствором алюмозоля. После сушки и прокаливания при температуре 700оС содержание γ-Al2O3 составило 6,0 мас.%. Далее после предварительного вакуумирования и нагрева на образцы носителя наносят методом послойной пропитки из водного раствора азотнокислого серебра и термообработки при температуре 150°С сорбционно-активный слой с суммарным содержанием AgNO3, равным 15 мас.%. Общая открытая пористость блока сорбента составила 82%, предел прочности на сжатие 2,8 МПа, удельная объемная поверхность 2700 м2/м3.Example 4. Billets of reticulated polyurethane foam grade R45 (45 ppi, corresponds to an average cell size of 0.5-0.7 mm), made in the form of a cylinder with a diameter of 35 mm and a height of 17 mm, impregnated with a slip containing mainly α-alumina with followed by drying at 120 ° C and calcination at a temperature of 1510 ° C. After heat treatment produced highly porous ceramic honeycomb block body (diameter 30 mm, height 15 mm) containing 90% α- Al 2 O 3. To develop the surface of the carrier, an active substrate is applied by impregnating the ceramic frame with a solution of aluminosol. After drying and calcination at a temperature of 700 about With the content of γ-Al 2 O 3 amounted to 6.0 wt.%. Then, after preliminary evacuation and heating, the sorption-active layer with a total AgNO 3 content of 15 wt.% Is applied to the carrier samples by layer-by-layer impregnation from an aqueous solution of silver nitrate and heat treatment at a temperature of 150 ° C. The total open porosity of the sorbent block was 82%, the compressive strength was 2.8 MPa, and the specific volume surface was 2700 m 2 / m 3 .
При определении эффективности очистки по методике из примера №1 расход газа, содержащего меченный изотопами I-131 метилйодид с концентрацией 290 мг/м3, составил 12 л/час. Объемная активность CH3 131I 1,25 × 107 Бк/м3. Линейная скорость газового потока 0,5 см/с. Время контакта объема газа с объемом сорбента составило 16 с.When determining the cleaning efficiency by the method of example No. 1, the gas flow rate, containing 290 mg / m 3 labeled with I-131 isotopes, was 12 l / h. Volumetric activity of CH 3 131 I 1.25 × 10 7 Bq / m 3 . The linear velocity of the gas stream is 0.5 cm / s. The contact time of the gas volume with the sorbent volume was 16 s.
Подачу CH3 131I осуществляли в течение 1 часа при температуре 210 оС.The supply of CH 3 131 I was carried out for 1 hour at a temperature of 210 about C.
Суммарная активность 6 блоков после испытаний 1,50 × 105 Бк. The total activity of 6 blocks after testing 1.50 × 10 5 Bq.
Эффективность очистки сборки по радиойоду составила 99,97%.The cleaning efficiency of the assembly by radioiodine was 99.97%.
Сорбенты на основе ВПЯМ обладают высокой открытой пористостью (80-85%) при кажущейся плотности 0,28-0,32 г/см3 и механической прочностью (σсж ≥ 2,5 МПа), низким газодинамическим сопротивлением (менее 30 Па при скорости газа 0,2-0,3 м/с для слоя толщиной 90 мм). HPLM-based sorbents have high open porosity (80-85%) with an apparent density of 0.28-0.32 g / cm 3 and mechanical strength (σ cr ≥ 2.5 MPa), low gas-dynamic resistance (less than 30 Pa at a speed gas 0.2-0.3 m / s for a layer 90 mm thick).
Благодаря своей характерной сетчато-ячеистой лабиринтной структуре с транспортными макропорами и микропористыми перегородками, керамические высокопористые сорбенты имеют высокую газодинамически доступную удельную объемную поверхность (до 2700 м2/м3) и высокий коэффициент внешней диффузии, что приводит к интенсификации массообменных процессов при высокой эффективности (99,92-99,97%) сорбционной очистки воздуха от CH3 131I, которая соответствует требованиям, предъявляемым к йодным сорбентам по коэффициенту очистки от радиойода - не менее 103. Жесткий керамический каркас устраняет истирание и унос, а материал каркаса - корунд - обеспечивает высокую химическую стойкость и термостойкость, а также возможность регенерации.Due to its characteristic mesh-cellular labyrinth structure with transport macropores and microporous partitions, ceramic highly porous sorbents have a high gas-dynamic specific surface volume (up to 2700 m 2 / m 3 ) and a high external diffusion coefficient, which leads to the intensification of mass transfer processes at high efficiency ( 99.92-99.97%) of the sorption air purification from CH 3 131 I, which meets the requirements for iodine sorbents in terms of the radioiodine purification coefficient - at least 10 3 . A rigid ceramic frame eliminates abrasion and entrainment, and the frame material - corundum - provides high chemical resistance and heat resistance, as well as the possibility of regeneration.
Для сравнения, доступная удельная объемная поверхность насыпных сорбентов из гранул размерами 2-5 × 3-8 мм составляет 400-750 м2/м3 при насыпной плотности слоя гранул из оксида алюминия или карбида кремния 0,8-1,0 г/см3. Их газодинамическое сопротивление для разных линейных скоростей газа (0,2-1,0 м/с) примерно в 2-3 раза больше, чем у высокопористых блочно-ячеистых сорбентов.For comparison, the available specific volumetric surface of bulk sorbents from granules with sizes of 2-5 × 3-8 mm is 400-750 m 2 / m 3 with a bulk density of the layer of granules of aluminum oxide or silicon carbide 0.8-1.0 g / cm 3 . Their gas-dynamic resistance for different linear gas velocities (0.2-1.0 m / s) is approximately 2-3 times greater than that of highly porous block-cell sorbents.
Данные характеристики керамических высокопористых блочно-ячеистых сорбентов позволяют вести процесс сорбционной очистки воздуха от радиойода и его соединений с повышенными удельной производительностью и расходом газового потока, уменьшить в несколько раз размеры аппаратов газоочистки, снизить затраты на подачу очищаемых газов, продлить срок эксплуатации сорбентов, повысить эффективность использования дорогостоящего серебра.These characteristics of ceramic highly porous block-cell sorbents make it possible to carry out the process of sorption air purification from radioiodine and its compounds with increased specific productivity and gas flow rate, reduce the size of gas purification devices by several times, reduce the cost of supplying cleaned gases, extend the life of sorbents, and increase efficiency the use of expensive silver.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014152807/03A RU2576762C1 (en) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | Highly porous ceramic honeycomb-block sorbents for retention of radioactive iodine and its compounds from the gas phase |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014152807/03A RU2576762C1 (en) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | Highly porous ceramic honeycomb-block sorbents for retention of radioactive iodine and its compounds from the gas phase |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2576762C1 true RU2576762C1 (en) | 2016-03-10 |
Family
ID=55654117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014152807/03A RU2576762C1 (en) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | Highly porous ceramic honeycomb-block sorbents for retention of radioactive iodine and its compounds from the gas phase |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2576762C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732108C2 (en) * | 2018-11-29 | 2020-09-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" | Method of producing porous ceramic material with high resistance to temperature and pressure in aggressive acidic and alkaline media |
| RU2749340C1 (en) * | 2020-10-23 | 2021-06-08 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ" (НИЦ "Курчатовский институт - ИРЕА") | Method for producing aluminum oxide ceramic material modified with silver nanoparticles |
| CN112958033A (en) * | 2021-01-26 | 2021-06-15 | 浙江大学 | Gaseous iodine adsorption material with foamed nickel as framework and preparation method and application thereof |
| RU2792406C1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-03-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Gas purifier for capturing volatile fission products (options) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4229317A (en) * | 1978-12-04 | 1980-10-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for immobilizing radioactive iodine |
| US4735786A (en) * | 1984-04-25 | 1988-04-05 | Toray Industries, Inc. | Adsorbent for and method of removing iodine compounds |
| RU2233700C2 (en) * | 2002-06-11 | 2004-08-10 | Козлов Александр Иванович | Composition of charge for high-porous cellular- structure material for catalyst carriers |
| RU2288514C1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Sorbent for entrapping radioactive iodine from gas phase |
| RU2355056C1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-05-10 | Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор" | Sorbent for trapping volatile forms of radioactive or stable isotopes from gaseous phase |
-
2014
- 2014-12-25 RU RU2014152807/03A patent/RU2576762C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4229317A (en) * | 1978-12-04 | 1980-10-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for immobilizing radioactive iodine |
| US4735786A (en) * | 1984-04-25 | 1988-04-05 | Toray Industries, Inc. | Adsorbent for and method of removing iodine compounds |
| RU2233700C2 (en) * | 2002-06-11 | 2004-08-10 | Козлов Александр Иванович | Composition of charge for high-porous cellular- structure material for catalyst carriers |
| RU2288514C1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Sorbent for entrapping radioactive iodine from gas phase |
| RU2355056C1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-05-10 | Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор" | Sorbent for trapping volatile forms of radioactive or stable isotopes from gaseous phase |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732108C2 (en) * | 2018-11-29 | 2020-09-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" | Method of producing porous ceramic material with high resistance to temperature and pressure in aggressive acidic and alkaline media |
| RU2749340C1 (en) * | 2020-10-23 | 2021-06-08 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ" (НИЦ "Курчатовский институт - ИРЕА") | Method for producing aluminum oxide ceramic material modified with silver nanoparticles |
| CN112958033A (en) * | 2021-01-26 | 2021-06-15 | 浙江大学 | Gaseous iodine adsorption material with foamed nickel as framework and preparation method and application thereof |
| CN112958033B (en) * | 2021-01-26 | 2022-04-12 | 浙江大学 | Gaseous iodine adsorption material with foamed nickel as framework and preparation method and application thereof |
| RU2792406C1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-03-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Gas purifier for capturing volatile fission products (options) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5781279B2 (en) | Radioactive iodine adsorbent and radioactive iodine removal device | |
| RU2576762C1 (en) | Highly porous ceramic honeycomb-block sorbents for retention of radioactive iodine and its compounds from the gas phase | |
| CN105944658B (en) | Preparation method of granular cesium removal inorganic ion adsorbent, product and application | |
| EP3633685B1 (en) | Method and device for reducing hto concentration in hto-containing aqueous solution | |
| Kim et al. | Adsorption of radionuclides from aqueous solutions by inorganic adsorbents | |
| US3429655A (en) | Method and filter for removing iodine from gases | |
| JP6240382B2 (en) | Radioactive cesium adsorbent and method for recovering radioactive cesium using the same | |
| US20120118160A1 (en) | Attrition resistant hardened zeolite materials for air filtration media | |
| JPH04313342A (en) | Sheet-shaped co2 absorbent | |
| KR101972312B1 (en) | Metal-impregnated active carbon adsorbent and method of manufacturing the same | |
| RU2474558C2 (en) | Method of producing ceramic block-cellular filter-sorbents for trapping gaseous radioactive and harmful substances | |
| JP2675094B2 (en) | Method for producing adsorbent for removing iodine | |
| JP6581945B2 (en) | Radioactive iodine adsorbent and radioactive iodine removal device | |
| Ampelogova et al. | Carbon-fiber adsorbent materials for removing radioactive iodine from gases | |
| RU2792406C1 (en) | Gas purifier for capturing volatile fission products (options) | |
| CA1165303A (en) | Impregnated charcoal for removing radioactive molecules from gases | |
| JPH05346493A (en) | Treatment method for radioactive waste | |
| RU2346347C1 (en) | Silica gel-based sorbing agent for radioiodine recovery | |
| Kulyukhin et al. | Thermal decomposition of CH 3 131 I in a gas flow | |
| RU2355056C1 (en) | Sorbent for trapping volatile forms of radioactive or stable isotopes from gaseous phase | |
| RU2479490C2 (en) | Method of cleaning uranium hexafluoride from ruthenium fluorides | |
| JP5219032B2 (en) | Hydrogen isotope-containing gas removal device and adsorption device used therefor | |
| RU2808719C1 (en) | Unit for cleaning gas streams from volatile cesium and iodine compounds formed during high-temperature processing of spent nuclear fuel | |
| CN116440855B (en) | Purification material and preparation method and application thereof | |
| RU2346346C2 (en) | Silica gel-based sorbing agent for radioiodine recovery |