RU2643362C1 - Способ обращения с радиоактивными растворами после дезактивации поверхностей защитного оборудования - Google Patents

Способ обращения с радиоактивными растворами после дезактивации поверхностей защитного оборудования Download PDF

Info

Publication number
RU2643362C1
RU2643362C1 RU2017101380A RU2017101380A RU2643362C1 RU 2643362 C1 RU2643362 C1 RU 2643362C1 RU 2017101380 A RU2017101380 A RU 2017101380A RU 2017101380 A RU2017101380 A RU 2017101380A RU 2643362 C1 RU2643362 C1 RU 2643362C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solutions
components
oxides
mixture
deactivation
Prior art date
Application number
RU2017101380A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Анатольевич Лизин
Сергей Васильевич Томилин
Сергей Степанович Погляд
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Госкорпорация "Росатом"
Акционерное общество "Государственный научный центр-Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Госкорпорация "Росатом", Акционерное общество "Государственный научный центр-Научно-исследовательский институт атомных реакторов" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Госкорпорация "Росатом"
Priority to RU2017101380A priority Critical patent/RU2643362C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2643362C1 publication Critical patent/RU2643362C1/ru

Links

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
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/14Processing by incineration; by calcination, e.g. desiccation
    • 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
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/16Processing by fixation in stable solid media
    • G21F9/162Processing by fixation in stable solid media in an inorganic matrix, e.g. clays, zeolites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C04B35/49Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates containing also titanium oxides or titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62675Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/653Processes involving a melting step
    • 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
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/08Processing by evaporation; by distillation
    • 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
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/16Processing by fixation in stable solid media
    • 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
    • G21F9/301Processing by fixation in stable solid media
    • G21F9/302Processing by fixation in stable solid media in an inorganic matrix
    • 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
    • G21F9/301Processing by fixation in stable solid media
    • G21F9/302Processing by fixation in stable solid media in an inorganic matrix
    • G21F9/305Glass or glass like matrix
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C04B2235/3267MnO2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C04B2235/3268Manganates, manganites, rhenates or rhenites, e.g. lithium manganite, barium manganate, rhenium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/442Carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/44Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/443Nitrates or nitrites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment

Abstract

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки радиоактивных отходов, и может быть использовано для целей безопасного и эффективного обращения с большим количеством жидких радиоактивных отходов различного уровня активности. Для этого радиоактивные растворы после дезактивации поверхностей защитного оборудования упаривают щелочные и кислотные растворы, содержащих гидроксид натрия, перманганат калия, щавелевую кислоту и азотную кислоту, до твердого остатка, кальцинируют, смешивают кальцинат с компонентами шихты, содержащей оксиды титана, кальция, железа(III), циркония и марганца(IV) и алюминия в определенном соотношении и сплавляют. Изобретение позволяет понизить температуру плавления получаемой керамики. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки радиоактивных отходов, и может быть использовано для целей безопасного и эффективного обращения с большим количеством жидких радиоактивных отходов различного уровня активности, образующихся в результате дезактивации защитного оборудования боксов и камер, и позволяет снизить объем хранимых отходов путем их отверждения и включения в керамическую матрицу.
Известен способ включения радиоактивных отходов в керамику (Патент РФ №2153717, G21F 9/16) заключающийся в том, что радиоактивные отходы, содержащие радионуклиды U, Th, Am, Cm, Pu, Np, а также радиоактивные редкоземельные элементы, Zr, Mo, Ru, Cs, Pd, Sr, Ba, Rb, подвергают термическому концентрированию, концентрат смешивают с оксидами при следующем соотношении компонентов, масс. %: концентрат радиоактивных отходов (в пересчете на оксиды) - 15-30; TiO2 - 50-60; СаО - 5-10; ZrO2 - 5-20; Al2O3 - 3-5; ВаО - 3-10, после чего полученную шихту смешивают с углеродсодержащим материалом, взятым в количестве 3-10 масс. % от общей массы шихты, и доводят влажность полученной углеродсодержащей шихты до 5-20 масс. %. Затем углеродсодержащую шихту с влажностью 5-20 масс. % подают на поверхность расплава керамического материала, имеющего рабочую температуру 1400-1500°С, смесь углеродсодержащей шихты и расплава керамического материала выдерживают до образования гомогенизированного расплава, причем рабочую температуру расплава керамического материала поддерживают за счет его постоянного в процессе подачи углеродсодержащей шихты и ее выдержки нагрева, после чего гомогенизированный расплав охлаждают до образования монолитной керамики Synroc с включенными в нее радиоактивными отходами (конечный продукт), пригодной для долгосрочного хранения, а весь процесс включения радиоактивных отходов в керамику проводят при давлении ниже атмосферного. Термическое концентрирование осуществляют путем неполного обезвоживания (упаривания или сушки) радиоактивных отходов, в составе которых всегда присутствует вода, причем использование вместо кальцината не полностью обезвоженных радиоактивных отходов предотвращает пылеобразование на стадии приготовления шихты, что повышает безопасность реализации способа. Термически сконцентрированные радиоактивные отходы не только включаются в образующуюся керамику Synroc, но и являются одними из исходных компонентов для синтеза входящих в ее состав перовскита, цирконолита и голландита.
К недостаткам предлагаемого способа следует отнести:
- энергозатратность;
- необходимость постоянного смешивания шихты с углеродным материалом для поддержания постоянной температуры плавления материала в диапазоне 1400-1500°С, что требует использования дополнительных дозаторов;
- проведение процесса при давлении ниже атмосферного, что требует использования дополнительного оборудования, создающего разрежение;
- для проведения процесса в индукционном правителе требуется наличие оборудования для индукционной плавки (генераторов высоких частот излучения, высокие токи питания, в отдельных случаях - систем водоохлаждения).
Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков, является способ иммобилизации высокоактивных отходов в керамическую матрицу (Патент РФ №2315381 от 22.05.2006 «Способ иммобилизации высокоактивных отходов в керамическую матрицу», G21F 9/16).
Указанный способ включает кальцинацию (денитрирование) высокоактивных отходов и их смешение с оксидами (в следующих соотношениях: кальцинат высокоактивных отходов от 10 до 20 масс. %; TiO2 от 50 до 60 масс. %; СаО от 7,5 до 12,5 масс. %; MnO от 7,5 до 12,5 масс. %; Fe2O3 от 2,5 до 7,5 масс. %; Al2O3 от 2,5 до 7,5 масс. %), нагрев полученной смеси при давлении не ниже атмосферного до максимальной рабочей температуры 2000°С, выдержку при рабочей температуре и охлаждение до образования монолитного материала.
Указанный способ предназначен для включения высокоактивных отходов с высоким содержанием актинидов и редкоземельных элементов и направлен на иммобилизацию и длительное геологическое хранение актинид-редкоземельной фракции радиоактивных отходов, образующихся в процессе переработки отработавшего ядерного топлива. В предложенном способе не описана возможность включения высокосолевых отходов, содержащих значительное количество катионов щелочных металлов, в том числе содержащих компоненты составов кислотных и щелочных растворов, использующихся для дезактивации защитного оборудования.
Процесс энергозатратен.
Задачей данного технического решения является создание надежного простого способа иммобилизации нетехнологических отходов до получения монолитного материала, пригодного для долговременного геологического хранения.
Для решения этой задачи предлагается способ обращения с радиоактивными растворами после дезактивации поверхностей защитного оборудования, включающий совместное упаривание щелочных и кислотных растворов с последующей кальцинацией, смешивание кальцината с компонентами шихты, содержащей оксиды титана, кальция, железа (III) и алюминия в определенном соотношении, термообработкой и совместным плавлением всех компонентов для получения керамической матрицы и отличающийся тем, что к смеси кальцината с окисидами титана, кальция, железа (III) и алюминия дополнительно вводят оксиды циркония и марганца при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Кальцинат высокоактивных отходов 10,0-20,0
TiO2 53,0-57,0
СаО 9,0-11,0
Fe2O3 4,5-5,5
Al2O3 4,5-5,5
ZrO2 4,5-5,5,
а суммарное содержание MnO2 в смеси не больше 10 масс. %.
Кальцинацию твердого остатка от упаривания дезактивационных растворов проводят при температуре от 750 до 800°С для полного разложения нитратов и карбонатов.
Сплавление кальцината с шихтой производят при температуре не ниже 1350°С течение 1 часа для получения монолитной плавленой керамики.
Наличие двуокиси циркония и марганца в шихте понижает температуру плавления керамики, что делает процесс менее энергозатратным.
Содержание оксида марганца в шихте изменяется в зависимости от реального содержания перманганата калия в технологических растворах после дезактивации в пересчете на марганец.
Содержание двуокиси марганца в шихте более 10% нецелесообразно, т.к. это повышает температуру ее плавления.
Если содержание двуокиси циркония меньше нижнего предела, то возможно изменение фазового состава керамики.
Увеличение двуокиси циркония в шихте больше 5,5% нецелесообразно.
При реализации указанных технологических операций растворы после дезактивации могут быть упарены до солей, а после их термообработки до оксидов они могут быть смешаны с компонентами шихты для изготовления керамики, которая в свою очередь может быть получена сплавлением всех компонентов до получения монолитного материала, пригодного для долговременного геологического хранения радиоактивных отходов.
Дезактивационные растворы двух составов: кислотный (содержащий 5% HNO3, 0,5% H2C2O4 и 0,5% ЭДТА) и щелочной (содержащий 0,5% KMnO4 и 5% NaOH) в равных объемных соотношениях смешивали друг с другом. Полученный раствор упаривали при температуре 95°С с последующим подъемом температуры до 350°С после испарения воды. Полученный остаток смешивали с компонентами шихты керамики, содержащей оксиды титана, марганца (IV), алюминия, железа (III), кальция, циркония таким образом, чтобы состав получаемой керамики соответствовал соотношению компонентов, приведенных в таблице 1. Благодаря наличию гигроскопичного гидроксида натрия в составе остатка от упаривания дезактивационных растворов (температура плавления 323°С) продукт после упаривания и термообработки при 350°С не становится идеально сухим и не требует дополнительного введения обогащенных влагой продуктов для предотвращения пылеобразования, что снижает выброс аэрозолей на стадии смешивания с шихтой и упрощает технологические режимы плавления целевой керамики.
Содержание оксида марганца может корректироваться в зависимости от реального содержания перманганата калия в технологических растворах после дезактивации в пересчете на марганец. В случае неравномерного смешивания кислотных и щелочных растворов, а также увеличения или уменьшения доли перманганата калия в технологических радиоактивных растворах состав, приведенный в таблице 1, может быть скорректирован путем уменьшения или увеличения содержания в исходной шихте MnO2.
После смешивания отвержденных растворов с компонентами шихты весь состав предварительно термообрабатывается при 800°С для разложения нитратов и карбонатов, а полученная композиция плавится при 1350°С в течение 1 часа. Полученный после охлаждения до комнатной температуры плавленый материал по данным рентгенофазового анализа образован основной фазой со структурой муратаита (с параметром кристаллической кубической решетки а=14,63±0,01
Figure 00000001
) и дополнительной фазой со структурой перовскита. Значения скоростей выщелачивания основных компонентов (катионов) матрицы находятся в диапазоне 10-6-10-7 г/см2⋅сут при выщелачивании материала в горячей бидистиллированной воде при 90°С (отбор проб на 3, 7 и 14 сутки).
Figure 00000002

Claims (5)

1. Способ обращения с радиоактивными растворами после дезактивации поверхностей защитного оборудования, включающий совместное упаривание щелочных и кислотных растворов, содержащих гидроксид натрия, перманганат калия, щавелевую кислоту и азотную кислоту до твердого остатка с последующей кальцинацией и смешением кальцината с компонентами шихты, содержащей оксиды титана, кальция, железа(III) и алюминия в определенном соотношении, совместным плавлением всех компонентов для получения керамической матрицы, отличающийся тем, что к смеси кальцината с оксидами титана, кальция, железа(III) и алюминия дополнительно вводят оксиды циркония и марганца(IV) при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Кальцинат высокоактивных отходов 10,0-20,0 TiO2 53,0-57,0 СаО 9,0-11,0 Fe2O3 4,5-5,5 Al2O3 4,5-5,5 ZrO2 4,5-5,5,
а суммарное содержание MnO2 в смеси не больше 10 масс. %.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кальцинацию твердого остатка от упаривания дезактивационных растворов проводят при температуре от 750 до 800°C для полного разложения нитратов и карбонатов.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сплавление кальцината производят при температуре не ниже 1350°C в течение 1 часа для получения монолитной плавленой керамики.
RU2017101380A 2017-01-16 2017-01-16 Способ обращения с радиоактивными растворами после дезактивации поверхностей защитного оборудования RU2643362C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017101380A RU2643362C1 (ru) 2017-01-16 2017-01-16 Способ обращения с радиоактивными растворами после дезактивации поверхностей защитного оборудования

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017101380A RU2643362C1 (ru) 2017-01-16 2017-01-16 Способ обращения с радиоактивными растворами после дезактивации поверхностей защитного оборудования
JP2019538194A JP6636680B1 (ja) 2017-01-16 2018-01-16 放射性溶液取り扱いの方法
US16/478,291 US10614926B2 (en) 2017-01-16 2018-01-16 Method of handling radioactive solutions
KR1020197020642A KR102067563B1 (ko) 2017-01-16 2018-01-16 방사성 용액의 취급 방법
EP18738961.4A EP3570293A4 (en) 2017-01-16 2018-01-16 RADIOACTIVE SOLUTIONS MANIPULATION PROCESS
PCT/RU2018/000010 WO2018132041A1 (ru) 2017-01-16 2018-01-16 Способ обращения с радиоактивными растворами
CN201880007102.2A CN110447077A (zh) 2017-01-16 2018-01-16 处理放射性溶液的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2643362C1 true RU2643362C1 (ru) 2018-02-01

Family

ID=61173598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017101380A RU2643362C1 (ru) 2017-01-16 2017-01-16 Способ обращения с радиоактивными растворами после дезактивации поверхностей защитного оборудования

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10614926B2 (ru)
EP (1) EP3570293A4 (ru)
JP (1) JP6636680B1 (ru)
KR (1) KR102067563B1 (ru)
CN (1) CN110447077A (ru)
RU (1) RU2643362C1 (ru)
WO (1) WO2018132041A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111004032A (zh) * 2019-11-29 2020-04-14 广东工业大学 一种钙钛锆石型陶瓷固化体及其制备方法和应用
CN111138190A (zh) * 2020-01-10 2020-05-12 广东工业大学 一种钙钛锆石型陶瓷固化体及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2153717C1 (ru) * 1998-12-23 2000-07-27 Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (МосНПО "Радон") Способ включения радиоактивных отходов в керамическую матрицу
RU2197027C2 (ru) * 2000-07-04 2003-01-20 Производственное объединение "МАЯК" Способ переработки сточных вод, содержащих перманганаты щелочных металлов
RU2291504C2 (ru) * 2005-01-31 2007-01-10 Федеральное агентство по атомной энергии Способ отверждения жидких радиоактивных отходов
RU2315381C1 (ru) * 2006-05-22 2008-01-20 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") Способ иммобилизации высокоактивных отходов в керамическую матрицу
CN103723915A (zh) * 2013-10-26 2014-04-16 溧阳市浙大产学研服务中心有限公司 包括MnO2的铍硅酸盐玻璃及处理放射性废液的方法
CN104810072A (zh) * 2015-03-09 2015-07-29 西南科技大学 一种含硫高放废液玻璃陶瓷固化基材的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2611954C3 (ru) * 1976-03-20 1978-09-07 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe
JPS6120839B2 (ru) * 1977-06-10 1986-05-23 Kerunfuorushungusutsuentorumu Kaarusuruue Gmbh
PH22647A (en) * 1984-01-16 1988-10-28 Westinghouse Electric Corp Immobilization of sodium sulfate radwaste
RU2131627C1 (ru) * 1997-06-10 1999-06-10 Производственное объединение "МАЯК" Способ переработки сточных вод, содержащих перманганаты щелочных металлов
JP2013167570A (ja) 2012-02-16 2013-08-29 Kensuke Tanaka 放射能低減処理剤の製造方法及び放射能汚染物の放射能低減処理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2153717C1 (ru) * 1998-12-23 2000-07-27 Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (МосНПО "Радон") Способ включения радиоактивных отходов в керамическую матрицу
RU2197027C2 (ru) * 2000-07-04 2003-01-20 Производственное объединение "МАЯК" Способ переработки сточных вод, содержащих перманганаты щелочных металлов
RU2291504C2 (ru) * 2005-01-31 2007-01-10 Федеральное агентство по атомной энергии Способ отверждения жидких радиоактивных отходов
RU2315381C1 (ru) * 2006-05-22 2008-01-20 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") Способ иммобилизации высокоактивных отходов в керамическую матрицу
CN103723915A (zh) * 2013-10-26 2014-04-16 溧阳市浙大产学研服务中心有限公司 包括MnO2的铍硅酸盐玻璃及处理放射性废液的方法
CN104810072A (zh) * 2015-03-09 2015-07-29 西南科技大学 一种含硫高放废液玻璃陶瓷固化基材的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102067563B1 (ko) 2020-01-17
US20190371483A1 (en) 2019-12-05
CN110447077A (zh) 2019-11-12
WO2018132041A1 (ru) 2018-07-19
KR20190111925A (ko) 2019-10-02
EP3570293A1 (en) 2019-11-20
EP3570293A4 (en) 2020-10-28
JP2020505590A (ja) 2020-02-20
US10614926B2 (en) 2020-04-07
JP6636680B1 (ja) 2020-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2643362C1 (ru) Способ обращения с радиоактивными растворами после дезактивации поверхностей защитного оборудования
US4514329A (en) Process for vitrifying liquid radioactive waste
EP0007236A1 (en) High level radioactive waste immobilised in a mineral assemblage and process for immobilising high level radioactive waste
KR101961507B1 (ko) 하나 이상의 용융 염을 포함하는 매질로부터 악티나이드(들) 및/또는 란타나이드(들)의 옥시클로라이드 및/또는 산화물의 제조방법
US3110557A (en) Radioactive waste disposal
Kimura et al. Products of reaction between PbO and Nb2O5 in molten KCl or NaCl
Prisco et al. Near-zero thermal expansion and phase transition in In0. 5 (ZrMg) 0.75 Mo3O12
Tumurugoti et al. Melt-processed multiphasic ceramic waste forms
Rachkovskaya et al. Yellow up-conversion luminescence of transparent glass ceramics with erbium ions
US2868620A (en) Method of making plutonium dioxide
Bohre et al. Diffusion of lanthanum into single-phase sodium zirconium phosphate matrix for nuclear waste immobilization
Pornpatdetaudom et al. Effect of Molten Salts on Synthesis and Upconversion Luminescence of Ytterbium and Thulium-Doped Alkaline Yttrium Fluorides
RU2591215C1 (ru) Способ переработки облученного ядерного топлива
Merkushkin et al. Ceramics based on ree zirconates, titanates, and stannates.
Shabalin et al. Ferric Titanous Hollandite Analogues—Matrices for Immobilization of Cs-Containing Radioactive Waste: Synthesis
Sayenko et al. Cesium immobilization into potassium magnesium phosphate matrix
US20180233242A1 (en) Composition and method for the processing of hazardous sludges and ion exchange media
US2946699A (en) Process of impregnating graphite with a uranium compound
Pratheep Kumar et al. Immobilization of “Mo6+” in Monazite Lattice: Synthesis and Characterization of New Phosphomolybdates, La1− xCaxP1− yMoyO4, Where x= y= 0.1–0.9
EP2693443B1 (en) Method of disposal of radioactive waste in "synthetic rock"
Muromura et al. Solubility of simulated high-level radioactive wastes in CaO-stabilized zirconia
Deadmore et al. Stability of Inorganic Fluorine‐Bearing Compounds: II, Complex Fluorides
RU2522274C1 (ru) Способ отверждения жидких высокоактивных отходов
Lu et al. Self-propagating high-temperature synthesis of simulated An3+-contained radioactive graphite in N2 atmosphere
EP1088314A1 (en) High level nuclear waste disposal