RU2654542C1 - Способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов - Google Patents
Способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654542C1 RU2654542C1 RU2017124109A RU2017124109A RU2654542C1 RU 2654542 C1 RU2654542 C1 RU 2654542C1 RU 2017124109 A RU2017124109 A RU 2017124109A RU 2017124109 A RU2017124109 A RU 2017124109A RU 2654542 C1 RU2654542 C1 RU 2654542C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lrw
- oil
- paraffin
- mixture
- hardener
- Prior art date
Links
- 239000010857 liquid radioactive waste Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 claims abstract description 20
- DSEKYWAQQVUQTP-XEWMWGOFSA-N (2r,4r,4as,6as,6as,6br,8ar,12ar,14as,14bs)-2-hydroxy-4,4a,6a,6b,8a,11,11,14a-octamethyl-2,4,5,6,6a,7,8,9,10,12,12a,13,14,14b-tetradecahydro-1h-picen-3-one Chemical compound C([C@H]1[C@]2(C)CC[C@@]34C)C(C)(C)CC[C@]1(C)CC[C@]2(C)[C@H]4CC[C@@]1(C)[C@H]3C[C@@H](O)C(=O)[C@@H]1C DSEKYWAQQVUQTP-XEWMWGOFSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 44
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 21
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 16
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 16
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 11
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 9
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 3
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 3
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 2
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 2
- 102220115768 rs886039839 Human genes 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007764 o/w emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000012053 oil suspension Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 239000010803 wood ash Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
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
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к процессам отверждения органических ЖРО. Способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов (ЖРО) заключается в соединении ЖРО с отвердителем, содержащим парафин, нагревании полученной смеси и выдерживании до перехода отвердителя в жидкое состояние и растворения в нем ЖРО, охлаждении смеси. Количество ЖРО в смеси не превышает 60% вес., а отвердитель содержит стеариновую кислоту, парафин и церезин при следующем соотношении компонентов, % вес.: стеариновая кислота 60-90, парафин 5-20, церезин 5-20. Изобретение позволяет расширить перечень конденсируемых ЖРО, снизить объем отвержденных отходов, исключить необходимость хранения ЖРО на местах их образования и транспортировки. 1 табл., 1 пр.
Description
Заявляемый способ относится к области охраны окружающей среды, в частности к процессам отверждения органических жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Необходимость отверждения жидких радиоактивных отходов перед отправкой на захоронение установлена правилами «Радиационная безопасность при работе с тритием и его соединениями (СП РБ - РТС - 04)», пункт 14.50. Способ может использоваться на предприятиях ядерного топливного цикла, в исследовательских и научных лабораториях, ведущих работы с радиоактивными материалами, а также на предприятиях, занимающихся кондиционированием и хранением радиоактивных отходов.
В настоящее время существует множество различных способов обращения с органическими ЖРО, которые условно можно отнести к следующим направлениям: деструкция органических соединений, очистка от радиоактивных составляющих и иммобилизация в матричный материал. По первому направлению проводится сжигание (окисление) или пиролиз органических соединений. При сжигании ЖРО происходит образование большого количества газообразных продуктов, требующих дополнительной очистки. Например, в случае присутствия в ЖРО трития происходит образование тритиевой воды, уровень радиационной опасности которой на несколько порядков выше, чем у трития. Способы очистки ЖРО от радиоактивных составляющих также имеют ограничения по применению. Кроме того, технология таких способов достаточно сложна и может быть реализована только в условиях специальных производств. В связи с этим прямое отверждение в матрицы органического или неорганического типа представляется наиболее легко реализуемым и перспективным подходом.
Авторы работы [HawthorneS.H.ImmobilizationofRadioactiveWasteOil. // Ontariohydroresearchreport 83-350-Н, Toronto, oct. 1983] предлагают проводить отверждение отработанных радиоактивных масел в органическую матрицу на основе изоцианидных полимерных смол. Достигаемая объемная доля масла в конечном композите не превышает 30%. Получаемая матрица характеризуется высокой твердостью. Недостатки способа: при недостаточной гомогенности смеси смолы и масла после перемешивания наблюдается неполное включение масла в матрицу, в процессе формирования образец разогревается до температуры более 150°С, способ характеризуется высокой стоимостью.
В работе [Е.К. Ржехина, Е.В. Горюнов, И.В. Мясникова и др. Применение полимеров для отверждения органических жидких радиоактивных отходов. Материалы III инновационного форума РОСАТОМА, Москва, 2008., с. 143-145] авторы предлагают использование различных по природе наполнителей - сорбентов: асбестовое волокно, каолин, сажа и др. Наполнение маслом сорбентов проводится до получения однородной пастообразной массы, которую выгружают в форму и затем дополнительно герметизируют эпоксидной смолой ЭД-20, содержащей аминный отвердитель. В результате получаются блоки, которые не разрушаются под действием растворителей, водных растворов кислот и щелочей. Авторы [Е.А. Татаринцева, Е.В. Бычкова, Л.Г. Панова и др. Использование отходов химических производств для наполнения полимерных матриц. Экология и промышленность России. 2003, №5, с. 15-16] предлагают в качестве наполнителей полимерных матриц использовать отходы химических производств (пиритные огарки, шлам, древесная зола), при этом получаемые композиты обладают специальными свойствами. В частности, образцы не поддерживают горение на воздухе, при использовании в качестве наполнителей пиритных огарков и шлама снижается температура отверждения образца. Основным недостатком способов является то, что масло не растворяется в конечном блоке, а сорбируется пористыми компонентами, что при растрескивании блока не исключает выход масла в окружающую среду.
В работе [патент США 4975224, G21F 9/16, опубл. 04.12.1990] предложен способ иммобилизации низкоактивных органических ЖРО, таких как смазочные масла, сцинтилляционные жидкости и другие токсичные материалы. Предварительно готовят дисперсию, содержащую ЖРО и липофильные полифункциональные реагенты, способные образовывать твердый полимер при межфазной конденсации. Затем для формирования эмульсии типа «масло в воде» дисперсию смешивают с водным раствором, содержащим гидрофильные полифункциональные реагенты. При перемешивании данной эмульсии образуются индивидуальные капли масла - микрокапсулы. После введения полиэфирной смолы и катализатора в капсульную масляную суспензию образуется твердая матрица. Получаемая композиция обладает высокой водостойкостью и прочностью. Объемная доля масла составляет не менее 40%. К недостаткам способа можно отнести многостадийность процесса и, вероятнее всего, чувствительность к составу ЖРО.
Большое развитие нашли способы переработки маслосодержаших РАО при помощи метода цементирования. Немаловажным фактором для этого являлось широкое распространение и относительная дешевизна цементов. Включение водных маслосодержащих отходов в цементную матрицу представляется достаточно простым способом [патент DE (ФРГ) 2944484 A1, A62D 3/00, С04В 28/00, опубл. 29.05.1980]. Однако для отверждения органических ЖРО [Optionsforthetreatmentandsolidificationoforganicradioactivewastes. - Vienna: IAEA, TRS-294, 1989, 76 p.] прямое цементирование имеет ограниченную эффективность. Как правило, только незначительные количества таких отходов (около 12%) может быть включено в цемент при сохранении монолитной отвержденной формы отходов. В этом случае цементная масса затвердевает и образуется компаунд, характеризующийся приемлемыми характеристиками прочности на сжатие. Невысокое наполнение по маслу обусловлено обволакиванием зерен цемента гидрофобной масляной пленкой, в результате чего происходит замедление процесса гидратации минералов портландцемента.
Эффективность цементирования органических ЖРО значительно повышается при использовании метода предварительной абсорбции отходов на сорбентах, что позволяет добиться более высокой степени включения отходов в цементную матрицу. В работе [А.Б. Сазонов, А.В. Алешина, Э.П. Магомедбеков. Иммобилизация масляных тритийсодержащих отходов путем включения в цементную матрицу. Радиохимия, М., 2009., т. 51, №4, с. 363-365] данный подход использован для иммобилизации отработанных масел, загрязненных тритием, в цементную матрицу. В качестве сорбентов использовались цеолиты NаХ, NaY, активный оксид алюминия, активированный уголь и т.д. Пропитанные вакуумным маслом ВМ-5 сорбенты инкорпорировали в цементное тесто. Получаемые композиты обладали приемлемой прочностью на сжатие, однако тесты на выщелачивание показали довольно быстрое вымывание трития из цементных блоков в водную фазу: степень выщелачивания после 100-120 суток составила от 37% до 84% для различных материалов. Данный факт объясняется высокой диффузионной подвижностью радионуклида.
В работе [Cowlam S.K. Personalcommunication., Apr. 1986] проводились исследования по иммобилизации отработанного экстрагента (трибутилфосфата в керосине) в цементную матрицу. При соотношении доменного шлака к цементу 9:1 или 3:1 степень включения экстракционной смеси составляет около 6% мас. Содержание ЖРО в компаунде может быть увеличено до 14% мас. при использовании эмульгаторов.
Авторы патента RU 2312415 G21F 9/16, опубл. 10.12.2007 предлагают способ иммобилизации радиоактивной воды, содержащей нефтепродукты, который заключается в том, что в них вводят природные сорбенты. В качестве сорбента используют активный гидрофобный поглотитель. Полученный поглотитель используют в качестве наполнителя, а воду - для затворения цементной матрицы.
В работе [патент № DE (ФРГ) 2944484 А1, A62D 3/00. опубл. 29.05.1980] способ иммобилизации органических ЖРО, путем их смешивания с твердым сорбентом (карбонатом кальция), кальцийсодержащим цементом и золой уноса. В результате образуется жидкотекучая суспензия, которая затвердевает в пригодный для хранения компаунд. Массовая доля масла в композите составляет от 8,5% до 30%. Недостатками запатентованного способа являются: невозможность совместного цементирования минеральных масел и органических жидкостей, а также низкая прочность получаемого компаунда.
Недостатками способов иммобилизации в цементные матрицы являются:
- масла препятствуют процессам гидратации минералов портландцемента, обволакивая зерна цемента гидрофобной пленкой, что приводит к замедлению процессов твердения, вызывает расслоение конечного компаунда и маслоотделение;
- масло не растворяется в конечном блоке, а сорбируется пористыми компонентами, что при растрескивании блока не исключает выход масла в окружающую среду;
- использование дорогостоящего высокотехнологичного оборудования;
- продолжительное время (28 суток) проведения процесса сушки полученного компаунда;
- способы неприемлемы при кондиционировании ЖРО, содержащих тритий, так как в процессе приготовления предварительной суспензии и сушки конечного компаунда за счет протекания изотопного обмена тритий из отходов переходит в воду с образованием чрезвычайно токсичной тритиевой воды, которая выделяется в окружающую среду.
Наиболее близким к заявляемому способу, выбранным в качестве прототипа, является способ отверждения тритийсодержащих нефтяных масел, путем сплавления отходов масла с парафином (патент RU 2589040, G21F 9/16, опубл. 10.07.2016. БИ №19). Для практической реализации способа авторы рекомендуют приготавливать смесь тритийсодержащего масла и твердого парафина в весовом соотношении 1:3, далее, согласно изобретению, смесь нагревают до температуры 65-70°С, выдерживают до перехода парафина в жидкое состояние и растворения в нем масла и охлаждают. Отверждение ЖРО по данному способу может проводиться на местах их образования, в любых лабораторных или производственных условиях. Способ достаточно прост в реализации, экономичен и радиационнно безопасен.
Недостатками данного способа являются:
- область применения распространяется только на тритийсодержашие минеральные масла;
- относительно низкая степень наполнения маслом (25-30% от массы конечного компаунда);
- при использовании способа объем отходов увеличивается в ~4 раза, что увеличивает стоимость дальнейших работ по их долговременному хранению/захоронению;
- температура размягчения смеси парафина и масла относительно невелика и составляет всего ~52°С.
Задачами заявляемого изобретения являются расширение круга кондиционируемых ЖРО, повышение степени наполнения ЖРО конечного компаунда и повышение безопасности при обращении с отвержденными блоками путем повышения температуры их размягчения (плавления).
При использовании изобретения достигается следующий технический результат:
- заявленный способ позволяет расширить перечень кондиционируемых ЖРО: помимо минеральных масел в него могут входить органические растворители, смазочные материалы и другие материалы, основу которых составляют предельные углеводороды;
- снижение объема отвержденных отходов и, как следствие, затрат при их долговременном хранении/захоронении;
- заявленный способ позволяет исключить необходимость хранения жидких радиоактивных отходов на местах их образования и транспортировки их к месту переработки и/или захоронения, что повышает радиационную безопасность производства;
- в ходе реализации заявленного способа не используется вода как компонент отверждающего состава, следовательно, не образуются вторичные ЖРО;
- получаемая смесь является твердой, гидрофобной, стойкой к температурным колебаниям, не склонной к расслоению и маслоотделению в процессе хранения при нормальных условиях;
- органические ЖРО полностью растворяются в расплавленном отвердителе с высокой степенью наполнения (до 60% от конечной массы);
- отверждение ЖРО по заявленному способу может проводиться в любых лабораторных или производственных условиях без использования высокотехнологичного специализированного оборудования;
- при реализации заявленного способа время отверждения составляет нескольких часов, что значительно уменьшает радиационные риски для персонала;
- температура размягчения (плавления) конечного компаунда не ниже 60°С, что свидетельствует о его устойчивости при температурных воздействиях в процессе хранения/захоронения.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата предлагается способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов (ЖРО), заключающийся в соединении ЖРО с отвердителем, содержащим парафин, нагревании полученной смеси и выдерживании до перехода отвердителя в жидкое состояние и растворения в нем ЖРО, охлаждении смеси, в котором согласно изобретению количество ЖРО в смеси не превышает 60% вес., а отвердитель содержит стеариновую кислоту, парафин и церезин при следующем соотношении компонентов, % вес.: стеариновая кислота 60-90, парафин 5-20, церезин 5-20.
При практической отработке способа было исследовано около 40 образцов отвердителей с различным соотношением компонентов (стеариновой кислоты, церезина и парафина). Проведенные исследования показали, что при реализации способа наиболее эффективным является использование отвердителя с весовым соотношением компонентов: 60-90% стеариновая кислота +5-20% парафин +5-20% церезин. Выбор оптимального состава отвердителя проводился на основании экспериментальных данных по наполняемости смесей вакуумным маслом, прочности и температурной стабильности конечного компаунда.
Использование отвердителя с весовым соотношением компонентов 60-90% стеариновая кислота +5-20% парафин +5-20% церезин позволяет повысить количества ЖРО в смеси до 60% вес., что снижает объем отвержденных отходов и, как следствие, затрат при их долговременном хранении/захоронении. Подобранный состав отвердителя позволяет в совокупности с другими признаками способа повысить температуру размягчения (плавления) конечного компаунда, что положительно сказывается на безопасности при обращении с отвержденными отходами. Подбор состава отвердителя позволил расширить перечень кондиционируемых ЖРО: помимо минеральных масел заявляемым способом возможно отверждение органических растворителей, смазок и других материалов, основу которых составляют предельные углеводороды.
Заявляемый способ отверждения органических ЖРО осуществляется в следующей последовательности. Готовят отверждающую смесь, исходя из соотношения, % мас.: стеариновая кислота - 60-90, парафин - 5-20, церезин 5-20. Смешивают органические ЖРО с приготовленным отвердителем. Количество ЖРО в смеси не превышает 60% вес. Нагревают смесь до 70-90°С и выдерживают до расплавления компонентов отвердителя и растворения в нем ЖРО, после этого охлаждают до комнатной температуры.
Пример практического применения
На первом этапе практического применения предложенного способа был определен оптимальный состав смеси для отверждения органических ЖРО. Выбор состава проводился на примере вакуумного масла по критериям конечного компаунда: максимальные наполнение маслом и температурная стабильность. Для проведения исследований было приготовлено 46 образцов смесей с различным содержанием компонентов(от 5 до 90% вес.): стеариновой кислоты, парафина и церезина. Для приготовления образцов проводили сплавление компонентов, взятых в заданном соотношении. Суммарная масса компонентов выбиралась из расчета получения образцов диаметром 60 мм и высотой 2-3 мм. Сплавление проводили в алюминиевых формах на галогенном анализаторе влажности MettlerToledoHR83 путем нагрева до температуры 82±1°С со скоростью 5 град/мин и последующей выдержки в течение 10 минут с одновременным контролем массы образца. При этом происходило расплавление и перемешивание компонентов, потеря массы образца не наблюдалась. После охлаждения до комнатной температуры образцы из форм извлекали и проводили их визуальный осмотр. К дальнейшим исследованиям принимались образцы, визуально однородные и имеющие прочность, позволяющую обращаться с ними без охранных приспособлений.
Для определения предельной степени наполнения маслом образцов исследуемых смесей их помещали в алюминиевые формы, туда же добавляли отработанное вакуумное масло в весовом соотношении 1:2 (с заведомым избытком). Массу образцов (~20 г) и количество добавленного масла контролировали с погрешностью не более ±0,001 г. Далее образцы сплавляли с маслом в описанном выше порядке. После охлаждения образцы извлекали из форм и заворачивали в фильтровальную бумагу. Через 24 часа основная часть избыточного масла впитывалась фильтровальной бумагой, а для удаления остатков масла поверхность образцов протирали марлей, смоченной в этиловом спирте. Далее образцы взвешивали и рассчитывали содержание в них масла. Затем образцы расплавляли повторно, после охлаждения помещали на фильтровальную бумагу и через 24 часа контролировали выделение из них избытка масла. Для всех исследованных образцов выделения масла не наблюдалось. По этой причине содержание масла в образцах смесей после первого сплавления и удаления выделившихся избытков принималось за максимально возможное. Далее образцы с максимальным наполнением маслом тестировали на термостабильность. Испытания заключались в прогреве образцов при 45±1°С в течение 2 часов. Образцы помещали на фильтровальную бумагу и прогревали на анализаторе влажности MettlerToledoHR83. Образец считали термостабильным в случае отсутствия следов масла на фильтровальной бумаге после прогрева. Кроме того, были проведены измерения температуры размягчения (плавления) пяти образцов полученного компаунда, среднее значение указанного параметра составило: 63±1°С. По результатам проведенных исследований предпочтение было отдано отверждающей смеси следующего состава: 80% вес. стеариновая кислота +10% вес. парафин +10% вес. церезин. Для формирования конечного компаунда рекомендуется использовать отверждающую смесь и вакуумное масло в весовом соотношении 1:1.
Для проверки возможности практического применения предлагаемого способа был изготовлен опытный образец. Для изготовления использовали 10,0 г загрязненного тритием вакуумного масла ВМ-1С (ТУ 38.1011187-88) с удельной активностью 2,1×109 Бк/г и 10,0 г отверждающей смеси состава (% вес): стеариновая кислота - 80, парафин - 10, церезин - 10. Полученный твердый однородный образец с удельной активностью 1×109 Бк/г был помещен на фильтровальную бумагу и заключен в контейнер. За 40 дней хранения внешний вид образца не изменился, маслоотделение не наблюдалось.
В результате проведенной работы и согласно пункту 14.9 действующих санитарных правил «Радиационная безопасность при работе с тритием и его соединениями» СП 2.6.1. 05-04 жидкие тритиевые РАО категории «высокоактивные» были переведены в твердые тритиевые РАО категории «среднеактивные».
На втором этапе исследований был предварительно определен круг материалов, РАО которых могут быть отверждены предложенным способом. К рассмотрению прежде всего были приняты материалы: смазки, растворители и т.п., имеющие в своей основе предельные углеводороды. Подобный подход объясняется тем, что и компоненты отверждающих смесей и кондиционируемых ЖРО для хорошей взаимной растворимости друг в друге должны иметь схожую природу и, по возможности, относиться к одному классу химических соединений. В соответствии с описанным выше порядком были проведены работы по отверждению некоторых промышленно выпускаемых растворителей. При этом содержание растворителей в конечном компаунде составляло 10% вес., а максимальная наполняемость компаунда не определялась. Результаты приведены в таблице.
Согласно данным, приведенным в таблице, заявляемый способ позволяет расширить перечень кондиционируемых ЖРО.
При практической реализации способа по отверждению конкретного типа органических ЖРО необходимо проведение работ по выбору оптимального соотношения компонентов отвердителя и определению степени наполняемости конечного компаунда ЖРО.
Claims (1)
- Способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов (ЖРО), заключающийся в соединении ЖРО с отвердителем, содержащим парафин, нагревании полученной смеси и выдерживании до перехода отвердителя в жидкое состояние и растворения в нем ЖРО, охлаждении смеси, отличающийся тем, что количество ЖРО в смеси не превышает 60% вес., а отвердитель содержит стеариновую кислоту, парафин и церезин при следующем соотношении компонентов, % вес.: стеариновая кислота 60-90, парафин 5-20, церезин 5-20.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124109A RU2654542C1 (ru) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124109A RU2654542C1 (ru) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654542C1 true RU2654542C1 (ru) | 2018-05-21 |
Family
ID=62202327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017124109A RU2654542C1 (ru) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654542C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696013C1 (ru) * | 2018-11-12 | 2019-07-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ кондиционирования органических жидких радиоактивных отходов |
WO2022093058A1 (ru) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно - Исследовательский Институт Экспериментальной Физики" | Способ иммобилизации органических жидких радиоактивных отходов |
RU2813695C1 (ru) * | 2020-10-30 | 2024-02-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ иммобилизации органических жидких радиоактивных отходов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3557013A (en) * | 1966-04-07 | 1971-01-19 | Emile Detilleux | Process for solidifying radioactive wastes by addition of lime to precipitate fluoride |
SU502558A1 (ru) * | 1974-06-24 | 1979-04-15 | Предприятие П/Я Р-6575 | Способ подготовки радиоактивных компаундов на основе битумов м гких марок к разливке в охлаждаемые котейнеры |
US5569811A (en) * | 1994-10-06 | 1996-10-29 | Dean; Miles W. | Method for isolating, immobilizing and rendering waste non-leachable |
RU2317605C1 (ru) * | 2006-07-04 | 2008-02-20 | Государственное унитарное предприятие города Москвы-объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") | Способ цементирования жидких радиоактивных отходов, содержащих минеральные масла и/или органические жидкости, и устройство для его осуществления |
RU2589040C1 (ru) * | 2015-03-16 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Способ отверждения тритийсодержащего нефтяного масла |
-
2017
- 2017-07-06 RU RU2017124109A patent/RU2654542C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3557013A (en) * | 1966-04-07 | 1971-01-19 | Emile Detilleux | Process for solidifying radioactive wastes by addition of lime to precipitate fluoride |
SU502558A1 (ru) * | 1974-06-24 | 1979-04-15 | Предприятие П/Я Р-6575 | Способ подготовки радиоактивных компаундов на основе битумов м гких марок к разливке в охлаждаемые котейнеры |
US5569811A (en) * | 1994-10-06 | 1996-10-29 | Dean; Miles W. | Method for isolating, immobilizing and rendering waste non-leachable |
RU2317605C1 (ru) * | 2006-07-04 | 2008-02-20 | Государственное унитарное предприятие города Москвы-объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") | Способ цементирования жидких радиоактивных отходов, содержащих минеральные масла и/или органические жидкости, и устройство для его осуществления |
RU2589040C1 (ru) * | 2015-03-16 | 2016-07-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Способ отверждения тритийсодержащего нефтяного масла |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696013C1 (ru) * | 2018-11-12 | 2019-07-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ кондиционирования органических жидких радиоактивных отходов |
WO2022093058A1 (ru) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно - Исследовательский Институт Экспериментальной Физики" | Способ иммобилизации органических жидких радиоактивных отходов |
RU2813695C1 (ru) * | 2020-10-30 | 2024-02-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ иммобилизации органических жидких радиоактивных отходов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | Immobilization of simulated radionuclide 133Cs+ by fly ash-based geopolymer | |
Szajerski et al. | Cesium retention and release from sulfur polymer concrete matrix under normal and accidental conditions | |
RU2654542C1 (ru) | Способ отверждения органических жидких радиоактивных отходов | |
Dong et al. | Solidification and Stabilization of Spent TBP/OK Organic Liquids in a Phosphate Acid‐Based Geopolymer | |
US4416810A (en) | Disposal of radioactive aromatic liquid wastes | |
JPS645678B2 (ru) | ||
RU2627690C1 (ru) | Способ кондиционирования воды, содержащей тритий | |
RU2589040C1 (ru) | Способ отверждения тритийсодержащего нефтяного масла | |
Xu et al. | Stable solidification of silica-based ammonium molybdophosphate absorbing cesium using allophane: mechenical property and leaching studies | |
Nishioka et al. | Solidification of sludge ash by hydrothermal hot-pressing | |
JP2016099264A (ja) | 放射性物質を安全に処分する放射性物質吸着セラミックス | |
RU2813695C1 (ru) | Способ иммобилизации органических жидких радиоактивных отходов | |
RU2696013C1 (ru) | Способ кондиционирования органических жидких радиоактивных отходов | |
WO2022093058A1 (ru) | Способ иммобилизации органических жидких радиоактивных отходов | |
RU2197763C1 (ru) | Способ отверждения жидких радиоактивных отходов и керамический материал для его осуществления | |
Abdel Raouf et al. | Assessment of fossil fuel fly ash formulations in the immobilization of hazardous wastes | |
RU2768246C1 (ru) | Способ иммобилизации жидких радиоактивных отходов в пористый материал | |
RU2623999C1 (ru) | Способ кондиционирования воды или водного раствора, содержащих тритий | |
Nichols et al. | Solid Secondary Waste Testing for Maintenance of the Hanford Integrated Disposal Facility Performance Assessment–FY 2017 | |
Curi et al. | In-column immobilization of Cs-saturated crystalline silicotitanates using phenolic resins | |
Franz et al. | Immobilization of sodium nitrate waste with polymers: Topical report | |
RU2763146C1 (ru) | Способ иммобилизации жидких радиоактивных отходов | |
CN111292865B (zh) | 放射性废油水泥固化体及其制备方法 | |
Fuhrmann et al. | Survey of agents and techniques applicable to the solidification of low-level radioactive wastes | |
Volkova et al. | Properties of cement compounds containing spent vacuum oil contaminated with radionuclides |