RU2731015C1 - Method of processing liquid radioactive wastes - Google Patents
Method of processing liquid radioactive wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731015C1 RU2731015C1 RU2019124858A RU2019124858A RU2731015C1 RU 2731015 C1 RU2731015 C1 RU 2731015C1 RU 2019124858 A RU2019124858 A RU 2019124858A RU 2019124858 A RU2019124858 A RU 2019124858A RU 2731015 C1 RU2731015 C1 RU 2731015C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid radioactive
- reagent
- dicyandiamide
- radioactive wastes
- nitrate
- 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)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной технике, в частности к радиохимической переработке облученного ядерного топлива, и может быть использовано в технологических схемах переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО), содержащих нитрат-ион.The invention relates to nuclear technology, in particular to the radiochemical processing of irradiated nuclear fuel, and can be used in technological schemes for the processing of liquid radioactive waste (LRW) containing nitrate ion.
Радиохимическая переработка облученных топливных элементов ядерных реакторов с целью извлечения рециклируемых компонентов топлива генерирует большое количество водных растворов, содержащих радиоактивные отходы. Указанные отходы, являясь коррозионно-опасными, создают проблемы при обращении с ними. При длительном хранении происходит распад высокоактивных продуктов деления. Отходы, содержащиеся в водных растворах, путем упаривания, кальцинации с последующим спеканием или остекловыванием переводят в твердую форму, которая позволяет сократить объем продукта по отношению к объему раствора, и минимизирует проблемы при долговременном хранении. Радиоактивные растворы содержат значительные количества нитрат- и нитрит ионов, преимущественно в виде солей натрия. Подготовка твердой матрицы для хранения отходов посредством вышеупомянутых процедур связано с образованием большого количества токсичных оксидов азота (NOx), особенно диоксида азота.Radiochemical reprocessing of irradiated fuel elements of nuclear reactors in order to extract recyclable fuel components generates a large amount of aqueous solutions containing radioactive waste. The specified wastes, being corrosive and dangerous, create problems when handling them. With prolonged storage, the decomposition of highly active fission products occurs. Waste contained in aqueous solutions, by evaporation, calcination, followed by sintering or vitrification, is converted into a solid form, which allows reducing the volume of the product in relation to the volume of the solution, and minimizes problems during long-term storage. Radioactive solutions contain significant amounts of nitrate and nitrite ions, mainly in the form of sodium salts. The preparation of a solid matrix for storing waste through the above procedures is associated with the formation of a large amount of toxic nitrogen oxides (NO x ), especially nitrogen dioxide.
Известен способ переработки ЖРО, содержащих нитрат натрия, путем перевода их в твердое состояние путем высушивания с последующим разложением высушенных солей до образования смеси окислов (Никифоров А.С. и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 143-148).A known method of processing LRW containing sodium nitrate, by converting them into a solid state by drying, followed by decomposition of dried salts to form a mixture of oxides (Nikiforov A.S. et al. Neutralization of liquid radioactive waste. - M .: Energoatomizdat, 1985, p. 143-148).
Недостатком данного решения является значительное выделение токсичных газов, отсутствие компактности конечного продукта, высокая степень выщелачивания радионуклидов.The disadvantage of this solution is the significant release of toxic gases, the lack of compactness of the final product, a high degree of leaching of radionuclides.
Известен способ отверждения ЖРО для последующего длительного хранения в твердой фазе, содержащих существенные количества натриевых соединений посредством прокаливания в обжиговой печи с псевдоожиженным слоем. Образование нитрата натрия, вызывающего агломерацию частиц псевдоожиженного слоя, замедляется при помощи добавления алюминия и фторида к отходам с целью получения во время прокаливания криолита. Отходящий газ обжиговой печи очищают раствором, содержащим алюминий, для связывания в комплексное соединение любого фторида, который может быть высвобожден при последующем растворении криолита, и предотвращения коррозии в системе очистки отходящих газов (патент US 3943062, МПК G21F 9/16; опубл. 09.03.1976).A known method of solidification of LRW for subsequent long-term storage in the solid phase, containing significant amounts of sodium compounds by calcining in a kiln with a fluidized bed. The formation of sodium nitrate, which causes agglomeration of fluidized bed particles, is slowed down by the addition of aluminum and fluoride to the waste to produce cryolite during calcination. The off-gas of the kiln is purified with a solution containing aluminum to bind into a complex compound of any fluoride that can be released during the subsequent dissolution of cryolite and to prevent corrosion in the off-gas purification system (US patent 3943062, IPC G21F 9/16; publ. 09.03. 1976).
Недостатком данного способа является выделение токсичных газов, возможность образования отложений фтористых солей в коммуникациях, коррозионное воздействие на конструкционные материалы оборудования.The disadvantage of this method is the release of toxic gases, the possibility of the formation of deposits of fluoride salts in communications, corrosive effects on the structural materials of equipment.
Известен способ переработки ЖРО, согласно которому указанные отходы, содержащие нитраты одно- и поливалентных катионов, упаривают до солевого плава, добавляют к кубовому остатку реагент-восстановитель нитрат-ионов и проводят термическую обработку кубового остатка с последующей кальцинацией; в качестве реагента-восстановителя используют карбамид (патент US 3 962 114, МПК G21F 9/08; опубл. 08.06.1976).There is a known method for LRW processing, according to which the said waste containing nitrates of mono- and polyvalent cations is evaporated to a salt melt, a reagent-reducing agent of nitrate ions is added to the bottom residue and heat treatment of the bottom residue is carried out followed by calcination; urea is used as a reducing agent (patent US 3 962 114, IPC G21F 9/08; publ. 08.06.1976).
Разложение нитрата натрия протекает по следующей схеме The decomposition of sodium nitrate proceeds according to the following scheme
NaNO3+3CO(NH2)2+O2=NaOH+2N2+3CO2+3NH3+H2ONaNO 3 + 3CO (NH 2 ) 2 + O 2 = NaOH + 2N 2 + 3CO 2 + 3NH 3 + H 2 O
Данный способ переработки жидких радиоактивных отходов, содержащих нитрат натрия, выбран нами в качестве прототипа.This method of processing liquid radioactive waste containing sodium nitrate was chosen by us as a prototype.
Основными недостатками указанного способа являются:The main disadvantages of this method are:
- низкая эффективность восстановления нитрат-иона за счет разложения карбамида при температуре 132°С и выше;- low efficiency of nitrate ion reduction due to the decomposition of carbamide at a temperature of 132 ° C and higher;
- выделение аммиака (3 моля газа на 1 моль нитрата натрия) в качестве продукта реакции и, как следствие, возникновение пожароопасных условий при ведении процесса с подачей кислорода (газ-реагент) в зону реакции;- the release of ammonia (3 moles of gas per 1 mole of sodium nitrate) as a reaction product and, as a consequence, the occurrence of fire hazardous conditions during the process with the supply of oxygen (reagent gas) to the reaction zone;
- высокий удельный расход карбамида - 68% масс. карбамида на 32% масс. нитрата натрия.- high specific consumption of carbamide - 68% of the mass. urea by 32% of the mass. sodium nitrate.
Задачей изобретения является повышение безопасности проведения процесса путем исключения выделения аммиака в процессе отверждения жидких радиоактивных отходов, уменьшение удельного расхода восстанавливающего агента по отношению к массе нитрату натрия в перерабатываемом растворе.The objective of the invention is to improve the safety of the process by eliminating the release of ammonia in the process of solidification of liquid radioactive waste, to reduce the specific consumption of the reducing agent in relation to the mass of sodium nitrate in the solution being processed.
Поставленная задача решается тем, что в способе переработки жидких радиоактивных отходов, содержащих нитраты одно- и поливалентных катионов, включающий упаривание ЖРО до солевого плава, добавление к кубовому остатку реагента-восстановителя нитрат-ионов и термическую обработку кубового остатка с последующей кальцинацией, в качестве реагента-восстановителя используют дициандиамид (цианогуанидин) в виде насыщенного раствора.The problem is solved by the fact that in the method of processing liquid radioactive waste containing nitrates of mono- and polyvalent cations, including the evaporation of liquid radioactive waste to a salt melt, the addition of a reducing agent-reducing agent of nitrate ions to the bottom residue and heat treatment of the bottom residue followed by calcination, as a reagent the reducing agent is used dicyandiamide (cyanoguanidine) in the form of a saturated solution.
Разложение нитрата натрия с участием в реакции дициандиамида (ДЦДА) протекает по следующей схеме:The decomposition of sodium nitrate with the participation of dicyandiamide (DCDA) in the reaction proceeds according to the following scheme:
5C2H4N4+12NaNO3=4CO2+10Н2О+16N2+6Na2CO3 5C 2 H 4 N 4 + 12NaNO 3 = 4CO 2 + 10H 2 O + 16N 2 + 6Na 2 CO 3
Удельный расход дициандиамида составляет 29% масс. на 71% масс. нитрата натрия.The specific consumption of dicyandiamide is 29% of the mass. by 71% of the mass. sodium nitrate.
Пример выполнения.Execution example.
Имитатор жидких радиоактивных отходов был приготовлен аналогично прототипу. Реагент-восстановитель (дициандиамид) вводили после упаривания имитатора до состояния солевого плава при массовом дициандиамид : нитрат-ион равном 1:1,9 в виде предварительно приготовленного насыщенного при 80°С раствора (концентрация ДЦДА - 30%). Полученную смесь доупаривали и нагревали далее до стадии интенсивного газовыделения. Анализ отходящих газов показал ожидаемое отсутствие в них аммиака.A simulator of liquid radioactive waste was prepared similarly to the prototype. The reducing agent (dicyandiamide) was introduced after evaporation of the simulator to the state of salt melt at a mass of dicyandiamide: nitrate ion equal to 1: 1.9 in the form of a previously prepared solution saturated at 80 ° C (DCDA concentration - 30%). The resulting mixture was evaporated and heated further to the stage of intense gas evolution. Exhaust gas analysis showed the expected absence of ammonia.
Процесс газовыделения полностью завершился при температуре 350°С. Далее прореагировавшую смесь, в основном карбонат натрия, охлаждали. После чего конечный продукт проанализировали на наличие нитрат-иона. Нитрат-ион не был обнаружен. Массовый расход реагента-восстановителя уменьшается в 5 раз по сравнению со способом по прототипу.The gassing process was completely completed at a temperature of 350 ° C. Then the reacted mixture, mainly sodium carbonate, was cooled. Then the final product was analyzed for the presence of nitrate ion. No nitrate ion was detected. The mass consumption of the reducing agent is reduced by 5 times compared with the prototype method.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124858A RU2731015C1 (en) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Method of processing liquid radioactive wastes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019124858A RU2731015C1 (en) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Method of processing liquid radioactive wastes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2731015C1 true RU2731015C1 (en) | 2020-08-28 |
Family
ID=72421505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019124858A RU2731015C1 (en) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | Method of processing liquid radioactive wastes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2731015C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3962114A (en) * | 1975-04-11 | 1976-06-08 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Method for solidifying liquid radioactive wastes |
RU2066493C1 (en) * | 1995-11-13 | 1996-09-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория технологий водоочистки - Наука-LTD" | Method of atomic power stations liquid radioactive wastes treatment |
RU2347757C2 (en) * | 2007-04-02 | 2009-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of detoxicating spent solution from steel oxidation |
-
2019
- 2019-08-05 RU RU2019124858A patent/RU2731015C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3962114A (en) * | 1975-04-11 | 1976-06-08 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Method for solidifying liquid radioactive wastes |
RU2066493C1 (en) * | 1995-11-13 | 1996-09-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория технологий водоочистки - Наука-LTD" | Method of atomic power stations liquid radioactive wastes treatment |
RU2347757C2 (en) * | 2007-04-02 | 2009-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" | Method of detoxicating spent solution from steel oxidation |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Meijid;e, A., Díez, J.A., Sánchez;-;Martín, L., López;-;Fernández, S., Vallejo, A. (2007). ‘Nitrogen oxide emissions ;from an irrigated maize crop amended with treated pig slurries and composts in a Mediterranean climate’, ;Agriculture, Ecosystems and Environment;, 121;pp.;383-394. * |
НИКОЛАС ХАТЧИНГС и др. Животноводческие хозяйства и использование навоза, Руководство по инвентаризации выбросов ЕМЕП/ЕАОС 2009, обновлено в июне 2010. * |
НИКОЛАС ХАТЧИНГС и др. Животноводческие хозяйства и использование навоза, Руководство по инвентаризации выбросов ЕМЕП/ЕАОС 2009, обновлено в июне 2010. Meijid;e, A., Díez, J.A., Sánchez;-;Martín, L., López;-;Fernández, S., Vallejo, A. (2007). ‘Nitrogen oxide emissions ;from an irrigated maize crop amended with treated pig slurries and composts in a Mediterranean climate’, ;Agriculture, Ecosystems and Environment;, 121;pp.;383-394. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3673086A (en) | Method of removing nitric acid, nitrate ions and nitrite ions out of aqueous waste solutions | |
CN112077124A (en) | Treatment method for harmless comprehensive utilization of secondary aluminum ash and preparation method thereof | |
US3962114A (en) | Method for solidifying liquid radioactive wastes | |
RU2731015C1 (en) | Method of processing liquid radioactive wastes | |
Ivanets et al. | Composite metal phosphates for selective adsorption and immobilization of cesium, strontium, and cobalt radionuclides in ceramic matrices | |
CN111121048A (en) | Efficient control method for dioxin in waste incineration | |
US3006859A (en) | Processing of radioactive waste | |
CN115921501A (en) | Secondary aluminum ash treatment method for removing salt and fixing fluorine by wet and dry combined nitrogen and fluorine removal | |
EP1564188B1 (en) | A method for processing spent ion-exchange resins | |
RU2624270C1 (en) | Processing of reactor graphite waste material | |
RU2293385C1 (en) | Liquid radioactive waste immobilizing process | |
US20220161225A1 (en) | Method for treating flue gas from combustion units | |
RU2394659C1 (en) | Method of decontaminating toxic industrial wastes | |
Mason et al. | Thor® steam reforming technology for the treatment of ion exchange resins and more complex wastes such as fuel reprocessing wastes | |
US20170087511A1 (en) | Low Temperature Vapor Phase Digestion of Graphite | |
Hwang et al. | Characteristics of lagoon sludge waste generated from an uranium conversion plant | |
US20220193475A1 (en) | Zero-valent metal and black carbon framework and method of using same | |
KR20110091162A (en) | Removal of toxic material in municipal solid waste incineration bottom ash using ultrasonication | |
RU2671243C1 (en) | Method of processing bituminous-salt radioactive compounds | |
WO2016034745A2 (en) | A method for concentrating and/or entrapping radioisotopes from an aqueous solution | |
Rodriguez et al. | Study of optimal transformation of liquid effluents resulting from the destruction of radioactive sodium by water into ultimate solid wastes | |
RU2526547C1 (en) | Method for reagent recovery of liquid salt nitrite-nitrate heat carrier | |
CS202109B1 (en) | Method of denitrification and stabilization of radioactive water solutions of the distruction isotopes nitrates | |
US4209399A (en) | Process for the working up and regeneration of wash waters containing ammonium | |
Takaoka | Alkali-activated materials for the stabilization/solidification of heavy metals and radioactive substances in incineration residues |