RU2623999C1 - Способ кондиционирования воды или водного раствора, содержащих тритий - Google Patents
Способ кондиционирования воды или водного раствора, содержащих тритий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623999C1 RU2623999C1 RU2016121357A RU2016121357A RU2623999C1 RU 2623999 C1 RU2623999 C1 RU 2623999C1 RU 2016121357 A RU2016121357 A RU 2016121357A RU 2016121357 A RU2016121357 A RU 2016121357A RU 2623999 C1 RU2623999 C1 RU 2623999C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- containing tritium
- container
- solution containing
- lrw
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/16—Processing by fixation in stable solid media
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области охраны окружающей среды от радиоактивного загрязнения и может быть использовано для обезвреживания жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Заявляется способ кондиционирования воды или водного раствора, содержащих тритий, включающий перемешивание воды или водного раствора, содержащих тритий, и отвердителя в контейнере при его вращении. Воду или водный раствор, содержащие тритий, предварительно локализуют в стеклянной герметичной ампуле, которую помещают в контейнер с отвердителем и элементами для разрушения ампулы, контейнер герметизируют и осуществляют его вращение до разрушения ампулы и перемешивания образовавшейся смеси с последующей выдержкой до полного отверждения. Изобретение позволяет обеспечить безопасность при отверждении ЖРО, содержащих тритий, снизить трудоемкость и затраты на проведение работ. 3 з.п. ф-лы, 2 пр.
Description
Предлагаемый способ относится к области охраны окружающей среды от радиоактивного загрязнения и может быть использован для обезвреживания жидких радиоактивных отходов (ЖРО), в т.ч. высокоактивных отходов (ВАО). В установках технологического цикла по обращению с материалами, содержащими тритий, в результате окислительных процессов в газовой фазе, осаждения паров на различные поглотители, регенерации адсорберов, изотопного обмена и так далее, возможно накопление воды или водных растворов, содержащих тритий. Согласно пункту 14.9 действующих санитарных правил «Радиационная безопасность при работе с тритием и его соединениями» СП 2.6.1. 05-04, вода или водные растворы, содержащие тритий, не подлежащие дальнейшему использованию, относятся к жидким радиоактивным отходам. ЖРО перед транспортировкой, хранением или захоронением должны подвергаться кондиционированию, конечной целью которого является перевод ЖРО в твердые радиоактивные отходы (ТРО). Одним из направлений кондиционирования ЖРО является отверждение (омоноличивание), путем смешивания ЖРО с различными отвердителями, которое и рассматривается в предлагаемом способе. В соответствии с пунктом 28 НП-093-14 «Критерии приемлемости радиоактивных отходов для захоронения», компаунд (матричный материал с включенными в него РАО), образующийся в результате отверждения (омоноличивания) ЖРО, является удаляемыми ТРО, подлежащими хранению/захоронению в соответствии с федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии.
Для перевода радиоактивной воды или водных растворов в твердое состояние можно использовать различные отвердители. При выборе отвердителя необходимо учитывать следующие параметры:
- процентное соотношение связанной воды и массы конечного компаунда;
- парциальное давление паров воды над поверхностью конечного компаунда;
- инертность используемых компонентов отвердителя по отношению к материалам технологического оборудования и упаковке конечного блока;
- стойкость полученного конечного блока к негативным воздействиям в условиях долгосрочного хранения;
- время отверждения и формирования конечного блока;
- образование вторичных ЖРО.
Наиболее важным фактором при проведении работ с водой или водными растворами, содержащими тритий, является высокая радиационная опасность. В воде или водных растворах тритий находится преимущественно в связанном состоянии, в виде однозамещенных (НТО) или двузамещенных (Т2O) молекул. В связи с этим, при отверждении воды или водных растворов, содержащих тритий, необходимо исключить возможность проникновения паров воды в окружающую среду в результате испарения, диффузии, изотопного обмена. Исходя из этого соблюдение необходимых мер безопасности при отверждении воды или водных растворов, содержащих тритий, возможно при обеспечении герметичности оборудования, недопущении контакта тритиевой воды с окружающей средой, как на этапе подготовки, так и на протяжении процесса отверждения, последующей транспортировки и длительного хранения/захоронения.
Существующие способы отверждения водных ЖРО, как правило, предполагают их предварительное выпаривание и последующее смешивание с отвердителем, в качестве которого могут использоваться фосфат циркония (патент RU 2432631, G21F 9/16, публ. 27.10.2011), жидкое натриевое стекло (патент RU 2046410, G21F 9/16, публ. 20.10.1995), комбинация серы и жидкого натриевого стекла (патент RU 2059309, G21F 9/16, публ. 27.04.1996) и т.д. На последующих стадиях отверждения ЖРО проводят сушку или отжиг полученного компаунда. Например, авторы патента (RU 2190890, G21F 9/16, публ. 10.10.2002), для отверждения ЖРО предлагают использовать стеклокристаллические микросферы, сформированные в блоки. Блоки поглощают ЖРО, далее проводятся испарение воды и спекание полученных блоков при повышенных температурах. Необходимо отметить, что удаляемая вода при реализации описанных способов не является радиоактивной и ее попадание в окружающую среду не представляет опасности. Очевидно, что подобные подходы неприемлемы при утилизации воды или водных растворов, загрязненных тритием, поскольку на разных этапах реализации вышеописанных способов присутствует сушка или термическая обработка, при которых тритиевая вода будет попадать в окружающую среду.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ отверждения ЖРО (патент RU 2115181, G21F 9/16, публ. 10.07.1998), при реализации которого подачу цемента и ЖРО в емкость, герметизацию ее и перемешивание компаунда путем вращения емкости осуществляют дистанционно, в герметичной камере. Дозировка ЖРО и цемента осуществляется при помощи автоматизированных дозаторов. После подачи ЖРО проводят дезактивацию подающих патрубков. Перемешивание компаунда осуществляют путем вращения емкости в вертикальной плоскости. Для обеспечения необходимой гомогенизации компаунда перед подачей цемента в емкость добавляют щебень фракцией 10-12 мм в количестве 10-20% от веса цемента. Далее емкость дезактивируют и помещают в транспортировочный герметичный контейнер, который направляется на дальнейшее хранение/захоронение.
Недостатками данного способа являются:
- реализация этого способа возможна только в специальной герметичной камере в условиях специализированного производства;
- для отверждения ЖРО по данному способу, исходя из его особенностей, возможно использование в качестве отвердителя только цемента с наполнителем в виде щебня;
- в связи с необходимостью дезактивации дозаторов, подающих патрубков, смесительной емкости и герметичной камеры образуются вторичные РАО, которые также необходимо утилизировать;
- по данному способу невозможно проводить отверждение ЖРО на месте их образования, в связи с чем возникает необходимость транспортировки ЖРО в жидком виде к месту переработки, что является трудоемким и небезопасным для персонала и окружающей среды.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение безопасности при отверждении ЖРО воды или водного раствора, содержащих тритий.
При использовании заявляемого способа достигается следующий технический результат:
- отверждение ЖРО воды или водных растворов, содержащих тритий, можно проводить на месте образования, без транспортировки ЖРО к месту кондиционирования, что снижает опасность работ и трудозатраты;
- отверждение ЖРО воды или водных растворов, содержащих тритий, возможно без использования дорогостоящего высокотехнологичного оборудования (специализированных герметичных камер), дополнительных мер по обеспечению радиационной безопасности, что снижает трудоемкость способа и затраты на его реализацию;
- заявляемый способ позволяет применять различные отвердители, при условии соответствия получаемого при их использовании конечного компаунда требованиям нормативных документов;
- при реализации заявляемого способа отсутствует необходимость дезактивации каких либо технологических элементов и узлов, в результате чего вторичные РАО не образуются;
- процессы подготовки и внесения воды или водных растворов, содержащих тритий, в контейнер, перемешивания и последующего отверждения производятся в герметичных емкостях, что исключает любую возможность проникновения трития в окружающую среду в результате диффузии, изотопного обмена или испарения;
- размеры контейнеров, применяемых для отверждения ЖРО воды или водных растворов, содержащих тритий, не регламентируются и подбираются исходя из количества подготовленных к утилизации ЖРО, вида отвердителя, имеющейся оснастки для перемешивания и возможности обеспечения норм радиационной безопасности;
- применение предлагаемого способа отверждения ЖРО воды или водных растворов, содержащих тритий, обеспечивает максимальный уровень защиты окружающей среды, оборудования, помещений и персонала от вредных воздействий ионизирующего излучения, источников радиационного загрязнения и соответствует всем действующим нормативным документам в области обращения с материалами, содержащими тритий.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата заявляется способ отверждения ЖРО воды или водного раствора, содержащих тритий, включающий перемешивание воды или водного раствора, содержащих тритий, с отвердителем в контейнере при его вращении, в котором, согласно изобретению, воду или водный раствор, содержащие тритий, предварительно локализуют в стеклянной герметичной ампуле, которую помещают в контейнер с отвердителем и элементами для разрушения ампулы, контейнер герметизируют и осуществляют вращение до разрушения ампулы и перемешивания образовавшейся смеси с последующей выдержкой до полного отверждения.
Для равномерного перемешивания воды или водных растворов, содержащих тритий, и отвердителя при необходимости увеличивают время отверждения смеси ЖРО и отвердителя, например, путем предварительного охлаждения ЖРО и/или отвердителя или добавления компонента, снижающего скорость отверждения.
Предлагаемый способ отличается от известного тем, что воду или водный раствор, содержащие тритий, предварительно локализуют в герметичной стеклянной ампуле. В контейнере в необходимом количестве подготавливается отвердитель. В подготовленный отвердитель добавляются компактные объекты (например, металлические шары), необходимые для разрушения ампулы. Герметичная стеклянная ампула с водой или водным раствором, содержащими тритий, помещается в контейнер. Контейнер закрывается, герметизируется и вращается вокруг горизонтальной оси или с использованием смесителя типа "пьяная бочка" или другим применимым образом, в результате чего ампула разрушается и происходит перемешивание содержимого контейнера. При использовании отвердителей с высокой скоростью отверждения увеличивают время отверждения смеси ЖРО и отвердителя, например, путем предварительного охлаждения ЖРО и/или отвердителя или добавления компонента, снижающего скорость отверждения.
Пример конкретного выполнения.
По большинству своих физических и химических свойств тритиевая вода очень близка к дейтериевой и протиевой воде. Для проверки возможности отверждения ЖРО воды, содержащей тритий, заявленным способом были проведены два эксперимента, в которых для моделирования тритиевых ЖРО использовалась дистиллированная вода, а в качестве отвердителя использовались: гипс ГОСТ 125-79 и цемент ГОСТ 10178-81. Для имитирования процесса локализации тритиевой воды были использованы стеклянные пробирки, соединенные между собой с помощью шлифовых соединений. В одну из пробирок наливалась дистиллированная вода, другая помещалась в термостат с жидким азотом. Пробирка с водой имитировала технологическую установку, в которой произошло накопление тритиевой воды, подлежащей отверждению для последующей утилизации. В результате разницы равновесных давлений паров воды при комнатной температуре и температуре жидкого азота происходила перекачка воды в охлаждаемую пробирку. После накопления ~100 г воды процесс прерывался. Навеска цемента (во втором эксперименте - гипса) массой ~100 г помещалась в металлический контейнер, туда же переносили пробирку с водой и 5 стальных шаров диаметром 10 мм. Контейнер герметизировали и вращали с использованием смесителя типа "пьяная бочка" в течение 5 минут. В результате механических воздействий пробирка с водой разрушалась. Через 24 часа, после вскрытия контейнеров, было отмечено, что полученные образцы представляли собой твердый компаунд, достаточно прочно связанный с содержащимися в нем осколками стекла и стальными шарами, без видимого расслоения, имеющий хорошее сцепление со стенками контейнера. Следов воды в жидком виде на стенках контейнера не обнаружено. Полученные образцы выдерживались при температуре 30°С и относительной влажности 4% в течение 10 суток, с целью определения количества фиксируемой воды. Получено, что потеря веса составила для гипса ~1% вес., для цемента ~0,5% вес.
При отверждении ЖРО воды или водных растворов, содержащих тритий, по предложенному способу, полученные ТРО при начальной удельной активности ЖРО от 108 до 1011 Бк/г будут относиться к 3 классу, а при начальной удельной активности ЖРО от 10 до 10 Бк/г будут относиться к 4 классу удаляемых ТРО в соответствии с требованиями «Критериев классификации удаляемых радиоактивных отходов» (утв. постановлением Правительства РФ от 19.02.2012 г. №1069). Хранение и окончательная изоляция полученных ТРО осуществляется в соответствии с федеральными нормами и правилами в области использования атомной энергии.
Claims (4)
1. Способ кондиционирования воды или водного раствора, содержащих тритий, включающий перемешивание воды или водного раствора, содержащих тритий, и отвердителя в герметичном контейнере при его вращении, отличающийся тем, что воду или водный раствор, содержащие тритий, предварительно локализуют в стеклянной герметичной ампуле, которую помещают в контейнер с отвердителем и элементами для разрушения ампулы, контейнер герметизируют и осуществляют его вращение до разрушения ампулы и перемешивания образовавшейся смеси.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что уменьшают скорость отверждения смеси.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для уменьшения скорости отверждения предварительно производят охлаждение контейнера и/или исходных компонентов.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в отвердитель добавляют компоненты, снижающие скорость отверждения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121357A RU2623999C1 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ кондиционирования воды или водного раствора, содержащих тритий |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121357A RU2623999C1 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ кондиционирования воды или водного раствора, содержащих тритий |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2623999C1 true RU2623999C1 (ru) | 2017-06-30 |
Family
ID=59312441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016121357A RU2623999C1 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ кондиционирования воды или водного раствора, содержащих тритий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623999C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2727711C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-07-23 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ кондиционирования тритийсодержащей воды |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2304995A1 (fr) * | 1975-03-19 | 1976-10-15 | Steag Kernenergie Gmbh | Procede et agencement d'elimination de dechets radio-actifs de centrales atomiques |
| US4235739A (en) * | 1977-05-06 | 1980-11-25 | Steag Kernenergie Gmbh | Canister method of disposing of radioactive waste |
| RU95112061A (ru) * | 1995-07-12 | 1997-07-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Эксперимент-ВНИИТФ" | Способ отверждения жидких радиоактивных отходов |
| RU2115181C1 (ru) * | 1995-07-12 | 1998-07-10 | Васильев Александр Федорович | Способ отверждения жидких радиоактивных отходов |
-
2016
- 2016-05-30 RU RU2016121357A patent/RU2623999C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2304995A1 (fr) * | 1975-03-19 | 1976-10-15 | Steag Kernenergie Gmbh | Procede et agencement d'elimination de dechets radio-actifs de centrales atomiques |
| US4235739A (en) * | 1977-05-06 | 1980-11-25 | Steag Kernenergie Gmbh | Canister method of disposing of radioactive waste |
| RU95112061A (ru) * | 1995-07-12 | 1997-07-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Эксперимент-ВНИИТФ" | Способ отверждения жидких радиоактивных отходов |
| RU2115181C1 (ru) * | 1995-07-12 | 1998-07-10 | Васильев Александр Федорович | Способ отверждения жидких радиоактивных отходов |
| RU95112892A (ru) * | 1995-07-26 | 1997-08-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Эксперимент-Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики" | Устройство для отверждения радиоактивных отходов |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2727711C1 (ru) * | 2019-12-25 | 2020-07-23 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ кондиционирования тритийсодержащей воды |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1212128A (en) | Encapsulation of ion exchange resins in the presence of boric acid | |
| Chupin et al. | Water content and porosity effect on hydrogen radiolytic yields of geopolymers | |
| EP0124966B1 (en) | Process for encapsulating slurries in cement | |
| Lin et al. | Performance study of ion exchange resins solidification using metakaolin-based geopolymer binder | |
| RU2623999C1 (ru) | Способ кондиционирования воды или водного раствора, содержащих тритий | |
| Sakr et al. | Immobilization of radioactive waste in mixture of cement, clay and polymer | |
| Li et al. | Review on selection and experiment method of commonly studied simulated radionuclides in researches of nuclear waste solidification | |
| RU2381580C1 (ru) | Способ стабилизации жидких высокосолевых высокоактивных отходов | |
| Bouniol et al. | Original behavior of pore water radiolysis in cement-based materials containing sulfide: Coupling between experiments and simulations | |
| RU2627690C1 (ru) | Способ кондиционирования воды, содержащей тритий | |
| KR20220103125A (ko) | 액체 삼중수소 포함 방사성 폐기물의 처리 방법 | |
| RU2654542C1 (ru) | Способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов | |
| RU2696013C1 (ru) | Способ кондиционирования органических жидких радиоактивных отходов | |
| Bibler | Radiolytic gas production from concrete containing Savannah River Plant waste | |
| Kashcheev et al. | Advanced vitreous wasteforms for radioactive salt cake waste immobilisation | |
| RU2727711C1 (ru) | Способ кондиционирования тритийсодержащей воды | |
| Ghattas et al. | Cement-polymer composite containers for radioactive wastes disposal | |
| RU2589040C1 (ru) | Способ отверждения тритийсодержащего нефтяного масла | |
| Varlakov et al. | The effect of radiation doses typical for high-level waste on the properties of the cement matrix | |
| Bar-Nes et al. | The combined effect of radiation and carbonation on the immobilization of Sr and Cs ions in cementitious pastes | |
| Wang et al. | Properties of alkali-activated slag-fly ash-metakaolin hydroceramics for immobilizing of simulated sodium-bearing waste | |
| Pletser et al. | Immobilisation process for contaminated zeolitic ion exchangers from Fukushima | |
| Volkova et al. | Properties of cement compounds containing spent vacuum oil contaminated with radionuclides | |
| Geddes | A study of the suitability of metakaolin–based geopolymers for the immobilisation of problematic intermediate level waste | |
| JP2022183073A (ja) | 固化体の製造方法 |