RU2671243C1 - Способ переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов - Google Patents
Способ переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2671243C1 RU2671243C1 RU2017137851A RU2017137851A RU2671243C1 RU 2671243 C1 RU2671243 C1 RU 2671243C1 RU 2017137851 A RU2017137851 A RU 2017137851A RU 2017137851 A RU2017137851 A RU 2017137851A RU 2671243 C1 RU2671243 C1 RU 2671243C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass ratio
- water
- bitumen
- emulsion
- mineral
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области атомной энергетики. Способ переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов, включающий их перевод в водно-битумную эмульсию с помощью органического растворителя из ряда предельных углеводородов, последующий риформинг водно-битумной эмульсии на твердой насадке в псевдоожиженном слое в присутствии окислителя при подаче перегретого пара и добавлении суспензии алюмосиликатного минерала, разложение органической фазы и выведение алюмосиликатного минерала, насыщенного радионуклидами, из аппарата риформинга, последующее отверждение выводимой фазы. Изобретение позволяет обеспечить сокращение массы и объема битумно-солевых радиоактивных компаундов для дальнейшего их захоронения. 10 з.п. ф-лы, 2 пр.
Description
Изобретение относится к области атомной энергетики и, в частности, к технологии переработки, стратегии и тактике захоронения остатков битумных компаундов, хранящихся в настоящее время наливом в каньонах на атомных электростанциях.
Основная масса солей ЖРО на АЭС содержит в своем составе нитрат натрия и его смеси с натрий боратом. Наиболее продвинутой технологией отверждения ЖРО на конец семидесятых годов прошлого столетия считался низкотемпературный процесс (<200°С) их битумирования. Однако из-за больших объемов возникавших твердых отходов, битумный компаунд было решено размещать в каньонах непосредственно на атомных электростанциях без расфасовки в контейнерах, в связи, с чем на АЭС накоплено и хранится значительное количество потенциально пожароопасных битумированных РАО.
В настоящее время в соответствии со статьей 24 п. 1 Федерального Закона №190 (2011) такие накопленные РАО АЭС должны быть извлечены, переработаны, кондиционированы и захоронены.
Для захоронения РАО, иммобилизованных в битумном компаунде, необходимо привести такие отходы в соответствие с требованиями критериев приемлемости, включая требования к упаковке. Необходимая переработка битумных компаундов затрудняется тем, что они находятся в больших емкостях и содержат нитраты щелочных элементов. Это не позволяет использовать механические методы измельчения битумов из-за возможности возгорания.
Известен способ по извлечению битума из кровельных материалов и установка для его реализации [RU 2117532 от 14.01.1993]. В данном способе предлагается измельчение битумных отходов, добавление к ним растворителя и нагревание. Предложенная установка для реализации способа содержит контейнер с растворяемыми битумными отходами, куда подведен трубопровод от резервуара с растворителем и нагреватель.
Также существует способ одностадийной обработки органических и неорганических гетерогенных радиоактивных отходов в процессе с псевдоожиженной насадкой в виде гранул песка при температурах 550-650°С при вводе перегретого пара путем осуществления процесса последующего измельчения вторичных отходов с целью увеличения наполнения цементного компаунда (до 40%) [RU 2435240 С1 от 30.07.2010].
Однако оба способа не могут применяться к переработке битумированных РАО, так как в обоих способах не предусмотрена очистка от радионуклидов и перевод их в форму пригодную для захоронения или длительного хранения.
В настоящее время не существует технологии переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов, способной подготовить данные отходы к дальнейшему захоронению.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке способа переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов, обеспечивающего сокращение их массы и объема для дальнейшего захоронения.
Технический результат достигается способом переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов, включающим их перевод в водно-битумную эмульсию с помощью органического растворителя из ряда предельных углеводородов, последующий риформинг водно-битумной эмульсии на твердой насадке в псевдоожиженном слое в присутствии окислителя при подаче перегретого пара и добавлении суспензии алюмосиликатного минерала, разложение органической фазы и выведение алюмосиликатного минерала, насыщенного радионуклидами, из аппарата риформинга, последующее отверждение выводимой фазы.
Растворение радиоактивного битумного компаунда в органическом растворителе позволяет перевести его в гетерогенную систему, при этом подача водяного пара не только способствует образованию водно-битумной эмульсии. Проведение процесса в псевдосжиженном слое в присутствие твердой насадки позволяет не интенсифицировать процесс перемешивания и диспергирования органической и водной фаз. При образовании водно-битумной эмульсии происходит преобразование углеводородов при взаимодействии с водяным паром с образованием водорода
CnHm+nH2O→nCO+(n+m/2)Н2;
Соли нитратов, содержащиеся в радиоактивном битумном компаунде взаимодействуют с углеродом, образующемся в процессе пиролиза по реакции
2NaNO3+3С→2NO+3CO+Na2O,
который, в свою очередь, тоже взаимодействует с водяным паром с образованием водорода.
C+H2O→CO+H2
В паровой окружающей среде окислы натрия переходят в щелочь:
Na2O+H2O→2NaOH
Образовавшийся, в ходе реакций водород взаимодействует с кислородом (окислитель), содержащимся в подаваемом воздух, что приводит к отсутствию накопления водорода.
Окислы азота NO и NO2 восстанавливаются до азота при взаимодействии с С, СО или Н2.
В процессе риформинга в восстановительной среде (в присутствии образовавшегося водорода) происходит испарение жидких потоков отходов; разрушение органических соединений; восстановление нитратов, нитритов и азотной кислоты до элементарного азота и образование твердых минеральных продуктов. Введения в процесс алюмосиликатного минерала приводит к образованию минеральных продуктов, содержащих радионуклиды и металлы, извлеченные из радиоактивного битумного компаунда.
Хотя процесс реформинга протекает в широком интервале температур, используемый процесс является низкотемпературным реформингом, обычно протекающим в диапазоне 600-750°С с целью предотвращения улетучивания радиоактивных металлов.
В ходе проведения процесса риформинга органическая часть эмульсии превращается, главным образом, в легкие углеводороды, такие как метан, оксид углерода, водород, двуокись углерода и воду в нижней части кипящего слоя.
Следующие примеры более подробно иллюстрируют предложенное изобретение, но не ограничивают его объем.
Пример 1
1 кг битумного компаунда растворили (при темеретуре 20°С в течение 3 часов) в керосине в массовом соотношении 1:20% (0,2 кг), поместили в аппарат с двуокисью алюминия, используемого в качестве твердой насадки, где в псевдосжиженном слое при температуре 605±5°С в течении 0,5 часа в присутствии окислителя и при подаче перегретого пара с температурой 500-600°С подвергли процессу риформинга. При этом часть кипящего слоя была расположена в зоне окисления, а водно-битумную эмульсию вводили в кипящий слой путем диспергирования через форсунку при массовом соотношении азот - эмульсия 300:1,0. Соотношение эмульсии вода-масло в массовом соотношении 1:20% (1,2 кг) создавали путем добавки эмульгатора моноэтаноламина в массовом соотношении 1:0,2% (4⋅10-5 кг). Также в состав водно-битумной эмульсии вводили добавки стабилизаторов в массовом соотношении 1:0,05% (5,18⋅10-3 кг). Состав газовой среды регулировали с помощью подачи воздуха и поддержания концентрации водорода в отходящих газах на уровне не больше 2% и введением эмульсии на основе солевого раствора, содержащего нитрат-ион, щелочной металл, фосфор, бор, галоген, серу, радионуклиды. В аппарат также вводили суспензию алюмосиликатного минерала - каолиновой глины для сорбции радионуклидов и ионов-солей, содержащихся в исходном радиоактивном битумном компаунде, которая, в конце протекания процесса риформинга, выводилась из аппарата. Массовое соотношение водно-битумной эмульсии и суспензии алюмосиликатного минерала составляет 1: 5% (0,06 кг) по твердым компонентам. Разложение органической фазы до CO2 и H2O осуществлялось при температуре 605±5°С. Последующее отверждение выводимой каолиновой глины осуществлялось путем введения ее в геоцементный компаунд при массовом соотношении цемента к минеральной матрице 1:70% (0,06 кг) и добавлении щелочи в массовом соотношении 1: 20% (0,017 кг).
Сокращение количества радиоактивных отходов из расчета массы каолиновой глины насыщенной радионуклидами относительно исходной массы радиоактивного битумного компаунда, поступающего на переработку, составляет 6 раз. Очистка жидкой органической и водной фаз от радионуклидов и последующее разложение органической фазы протекает на 100%.
Пример 2
1 кг битумного компаунда растворяли в керосине в массовом соотношении 1:50% (0,5 кг) помещали в аппарат с двуокисью алюминия, используемого в качестве твердой насадки, где в псевдосжиженном слое при температуре 745±5°С в течении 2 часов в присутствии окислителя и при подаче перегретого пара с температурой 550°С подвергали процессу риформинга. При этом часть кипящего слоя была расположена в зоне окисления, а водно-битумную эмульсию вводили в кипящий слой путем диспергирования через форсунку при массовом соотношении азот- эмульсия 300:1,0. Соотношение эмульсии вода-масло в массовом соотношении 1:60% (1,5 кг) создавали путем добавки эмульгатора моноэтаноламина в массовом соотношении 1:0,5% (7,5⋅10-4 кг). Также в состав водно-битумной эмульсии вводили добавки стабилизаторов в массовом соотношении 1:0,3% (4,5⋅10-4 кг). Состав газовой среды регулировали с помощью подачи воздуха и поддержания концентрации водорода в отходящих газах на уровне не больше 2% и введением эмульсии на основе солевого раствора, содержащего -нитрат-ион, щелочной металл, фосфор, бор, галоген, серу, радионуклиды. В аппарат также вводили суспензию алюмосиликатного минерала - каолиновой глины для сорбции радионуклидов и ионов-солей, содержащихся в исходном радиоактивном битумном компаунде, которая периодически, в процессе протекания процесса риформинга, выводится из аппарата. Массовое соотношение водно-битумной эмульсии и суспензии алюмосиликатного минерала составляет 1:15% (0,076 кг) по твердым компонентам. Разложение органической фазы до CO2 и H2O осуществлялось при температуре 745±5°С. Последующее отверждение выводимой каолиновой глины осуществляли путем введения ее в геоцементный компаунд при массовом соотношении цемента к минеральной матрице 1:80% (0,075 кг) и добавлении щелочи в массовом соотношении 1: 30% (0,0225 кг).
Сокращение количества радиоактивных отходов из расчета массы каолиновой глины насыщенной радионуклидами относительно исходной массы радиоактивного битумного компаунда, поступающего на переработку, составляет 5,2 раз. Очистка жидкой органической и водной фаз от радионуклидов и последующее разложение органической фазы протекает на 100%.
Claims (11)
1. Способ переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов, включающий их перевод в водно-битумную эмульсию с помощью органического растворителя из ряда предельных углеводородов, последующий риформинг водно-битумной эмульсии на твердой насадке в псевдоожиженном слое в присутствии окислителя при подаче перегретого пара и добавлении суспензии алюмосиликатного минерала, разложение органической фазы и выведение алюмосиликатного минерала, насыщенного радионуклидами, из аппарата риформинга, последующее отверждение выводимой фазы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что растворение битумного компаунда осуществляют при температуре выше 10°С и времени растворения от 0,5-4,0 часов.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перегретый пар подают с температурой 500-600°С, процесс риформинга и разложение органической фазы до СО2 и Н2О осуществляют при температуре 600-750°С.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют керосин в массовом соотношении 1:20-50%.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение эмульсии вода-масло в массовом соотношении 1:20%-60% создают путем добавки эмульгатора в массовом соотношении 1:0,2%-0,5%.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в состав водно-битумной эмульсии вводят добавки стабилизаторов в массовом соотношении 1:0,05%-0,30%.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что состав газовой среды регулируют с помощью подачи воздуха и поддержания концентрации водорода в отходящих газах на уровне не больше 2% и введением эмульсии на основе солевого раствора, содержащего нитрат-ион, щелочной металл, фосфор, бор, галоген, серу, радионуклиды.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве твердой насадки используют гранулы двуокиси алюминия.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что массовое соотношение водно-битумной эмульсии и суспензии алюмосиликатного минерала составляет 1:5%-15% по твердым компонентам.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть кипящего слоя расположена в зоне окисления, а водно-битумную эмульсию вводят в кипящий слой путем диспергирования через форсунку при массовом соотношении азот- эмульсия 300-700:1,0.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что последующее отверждение выводимой твердой фазы минеральной матрицы осуществляют путем введения ее в геоцементный компаунд при массовом соотношении цемента к минеральной матрице 1:0,7-0,8 и добавления щелочи в массовом соотношении 1:0,2-0,3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017137851A RU2671243C1 (ru) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Способ переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017137851A RU2671243C1 (ru) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Способ переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2671243C1 true RU2671243C1 (ru) | 2018-10-30 |
Family
ID=64103541
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017137851A RU2671243C1 (ru) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Способ переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2671243C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0016462A1 (de) * | 1979-03-19 | 1980-10-01 | Kraftwerk Union Aktiengesellschaft | Verfahren zum Reinigen von Mischvorrichtungen |
US4409137A (en) * | 1980-04-09 | 1983-10-11 | Belgonucleaire | Solidification of radioactive waste effluents |
US5008044A (en) * | 1985-05-28 | 1991-04-16 | Recytec Sa | Process for decontaminating radioactively contaminated metal or cement-containing materials |
RU2407085C1 (ru) * | 2009-11-05 | 2010-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательское проектно-технологическое бюро "Онега" | Способ извлечения битумного компаунда из битумохранилищ атомных электростанций |
RU2435240C1 (ru) * | 2010-07-30 | 2011-11-27 | Закрытое акционерное общество "РАОТЕХ" (ЗАО "РАОТЕХ") | Способ переработки радиоактивных отходов |
-
2017
- 2017-10-30 RU RU2017137851A patent/RU2671243C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0016462A1 (de) * | 1979-03-19 | 1980-10-01 | Kraftwerk Union Aktiengesellschaft | Verfahren zum Reinigen von Mischvorrichtungen |
US4409137A (en) * | 1980-04-09 | 1983-10-11 | Belgonucleaire | Solidification of radioactive waste effluents |
US5008044A (en) * | 1985-05-28 | 1991-04-16 | Recytec Sa | Process for decontaminating radioactively contaminated metal or cement-containing materials |
RU2407085C1 (ru) * | 2009-11-05 | 2010-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательское проектно-технологическое бюро "Онега" | Способ извлечения битумного компаунда из битумохранилищ атомных электростанций |
RU2435240C1 (ru) * | 2010-07-30 | 2011-11-27 | Закрытое акционерное общество "РАОТЕХ" (ЗАО "РАОТЕХ") | Способ переработки радиоактивных отходов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2239899C2 (ru) | Способ обработки радиоактивного графита | |
AU2015271405B2 (en) | Process and device for desulphurization and denitration of flue gas | |
EP0111839B1 (en) | Method of disposing radioactive ion exchange resin | |
Liu et al. | Characterization and analysis of sludge char prepared from bench-scale fluidized bed pyrolysis of sewage sludge | |
US9884283B2 (en) | Method for treating sulphur-containing exhaust gases and device thereof | |
US20200247701A1 (en) | Fractioned separation of valuable substances from aqueous many-component mixtures | |
US4566965A (en) | Removal of nitrogen and sulfur from oil-shale | |
JP2011501726A (ja) | 炭酸塩への二酸化炭素の固定化 | |
JP2014211298A (ja) | 焼却機能並びに溶融機能を同一型炉内に収めた発電機能付焼却溶融一体型テルミット式溶融炉 | |
CN211394370U (zh) | 一种火电厂锅炉烟气热解废旧轮胎的系统 | |
RU2671243C1 (ru) | Способ переработки битумно-солевых радиоактивных компаундов | |
Liu et al. | Silica-assisted pyro-hydrolysis of CaCl2 waste for the recovery of hydrochloric acid (HCl): reaction pathways with the evolution of Ca (OH) Cl intermediate by experimental investigation and DFT modelling | |
KR101552083B1 (ko) | 방사성오염 유기물질 함유 액체폐기물 처리방법 및 처리장치 | |
CN108704445A (zh) | 一种降低负载co2有机胺再生能耗耦合高炉渣矿化的方法 | |
CN104028088A (zh) | 一种利用生活垃圾自身氨源脱除烟气中NOx的方法 | |
CN109529573B (zh) | 硫化氢和二氧化硫液相脱硫的工艺装置和工艺方法 | |
JPH0538429A (ja) | 炭酸ガスの処理方法 | |
JP2022052694A (ja) | 廃棄イオン交換樹脂の湿式分解廃液によって硬化可能スラリーを調製し、他の廃棄物を固化/固定することに用いる方法、及び廃棄イオン交換樹脂及び有機物の改良された湿式酸化方法 | |
RU2472699C1 (ru) | Способ обезвреживания токсичных промышленных отходов | |
Cai et al. | Power production waste | |
RU2402488C1 (ru) | Способ переработки фосфогипса | |
CN109529579B (zh) | 一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺装置和工艺方法 | |
RU2394659C1 (ru) | Способ обезвреживания токсичных промышленных отходов | |
CN101455936B (zh) | 一种基于热炭还原的烟气脱硫方法 | |
Ma et al. | Preparation of calcium sulfide by sludge‐assisted rice husk reduction of phosphogypsum |