RU2817393C1 - Способ переработки жидких радиоактивных отходов - Google Patents

Способ переработки жидких радиоактивных отходов Download PDF

Info

Publication number
RU2817393C1
RU2817393C1 RU2023110416A RU2023110416A RU2817393C1 RU 2817393 C1 RU2817393 C1 RU 2817393C1 RU 2023110416 A RU2023110416 A RU 2023110416A RU 2023110416 A RU2023110416 A RU 2023110416A RU 2817393 C1 RU2817393 C1 RU 2817393C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reverse osmosis
radioactive
radioactive waste
liquid radioactive
processing liquid
Prior art date
Application number
RU2023110416A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2817393C9 (ru
Inventor
Евгений Иванович Веселов
Денис Анатольевич Федотов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии - Атомстрой" (АО "НИКИМТ-Атомстрой")
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии - Атомстрой" (АО "НИКИМТ-Атомстрой") filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии - Атомстрой" (АО "НИКИМТ-Атомстрой")
Application granted granted Critical
Publication of RU2817393C1 publication Critical patent/RU2817393C1/ru
Publication of RU2817393C9 publication Critical patent/RU2817393C9/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов включает предварительную очистку на механических, ультрафильтрах и на обратноосмотических фильтрах. Для очистки радиоактивного раствора применяют технологию обратного осмоса, при этом на очистку направляют радиоактивные растворы с величиной рН 5 и с начальным солесодержанием от 20 до 50 г/л. Давление подачи радиоактивного раствора через мембрану поддерживают в интервале от 3 до 4 МПа. Изобретение позволяет достигать концентрацию радионуклидов в пермеате менее 10 Бк/л. 1 табл.

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов. Наиболее эффективно заявляемый способ может быть использован для переработки мало- и среднеминерализованных жидких радиоактивных отходов (ЖРО).
Известен способ обезвреживания маломинерализованных низкоактивных жидких отходов в полевых условиях, (патент RU 2144708, МПК G21F 9/06, опубликован 20.01.2000), включающий очистку на механических и ультрафильтрах, отстаивание концентратов в промежуточных емкостях, коагуляцию, умягчение и обработку на осмотических аппаратах и ионообменных фильтрах с последующим включением образующихся радиоактивных концентратов в цемент, при этом жидкие отходы после очистки на механических и ультрафильтрах направляют в промежуточную емкость, из которой подают на обратноосмотическую обработку с возвратом концентрата в эту же емкость и периодическим реагентным умягчением насыщенного раствора, воду после обратного осмоса доочищают на Н+ - катионитовых и ОН- - анионитовых фильтрах, регенерируемых H2SO4 и NaOH, а образующийся после окончания обработки насыщенный радиоактивный концентрат и его осадки от умягчения включают в шлакопортландцемент, причем реагентное умягчение осуществляют путем выщелачивания концентратов отработавшими регенератами анионитов с последующей после отделения осадка нейтрализацией регенератами катионитов.
Недостатком известного способа является высокая сложность выполнения переработки ЖРО и высокая избирательность к составу перерабатываемых ЖРО, что снижает область и эффективность применения предложенного способа.
Известен способ переработки жидких радиоактивных отходов (патент RU 2342720, МПК G21F 9/06, опубликован 27.12.2008), включающий отстаивание исходного ЖРО с образованием надосадочной жидкости и шлама, надосадочную жидкость осветляют на механическом фильтре с образованием фильтрата, фильтрат подвергают ионоселективной сорбции после глубокого обессоливания в две стадии: на первой стадии обратным осмосом с образованием потоков промежуточного концентрата и дезактивированного раствора, при этом перед отстаиванием, жидкие радиоактивные отходы подвергают предварительной фильтрации на фильтрах с загрузкой из сипрона и гранулированного полипропилена, обладающих способностью отделять масла, нефтепродукты и альфа-радионуклиды от жидких радиоактивных отходов, а после отстаивания, надосадочную жидкость подвергают последовательной механической фильтрации на песчаном и угольном фильтрах, с образованием фильтрата, который подвергают глубокому обессоливанию обратным осмосом, при этом после первой стадии дезактивированный раствор подвергают ионоселективной сорбции, а затем корректировке рН на известняковом фильтре, кроме того, на второй стадии глубокого обессоливания промежуточный концентрат подвергают доконцентрированию обратным осмосом с образованием концентрата с солесодержанием 100-150 г/л, который направляют на дальнейшее кондиционирование, и пермеата, направляют снова на первую стадию глубокого обессоливания.
Недостатками известного способа являются сложность технологического процесса переработки ЖРО за счет использования большого числа технологических операций и оборудования, за счет этого формирование значительных капитальных и эксплуатационных затрат, что снижает эффективность использования предложенного способа.
Известен способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов (патент RU 2686074, МПК G21F 9/12, опубликован 24.04.2019), включающий стадии предварительной очистки, обратноосмотического обессоливания с разделением потоков на пермеат (фильтрат) с солесодержанием <0,5 г/л и высокосолевой концентрат с последующей доочисткой фильтрата на сорбентах и локализацией высокосолевого концентрата и отработанных сорбентов путем их включения в цементную матрицу, при этом ультрафильтрацию раствора проводят в две ступени, причем первую ступень в непроточном (фронтальном) режиме, а вторую ступень в проточном (тангенциальном) режиме, очистку раствора от цезия осуществляют на стадии ультрафильтрации первой ступени введением суспензии мелкодисперсных сорбентов на основе ферроцианидов переходных металлов, обессоливание жидких радиоактивных отходов проводят обратным осмосом в две последовательные ступени и используют на второй ступени высокоселективные мембраны для опреснения морской воды, концентрирование на третьей ступени осмоса ограничивают 10-50 г/л с целью предотвращения выпадения осадков малорастворимых соединений, а перед стадией упаривания в концентратах проводят окислительную деструкцию органических веществ.
Недостатками известного способа являются сложность технологического процесса переработки ЖРО и выполнение большого числа операций, требующих высоких затрат различных материалов и реагентов. Это ведет к значительному увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому способу переработки жидких радиоактивных отходов является способ переработки маломинерализованных средне- и низкоактивных жидких радиоактивных отходов (патент RU 2669013, МПК G21F 9/04, опубликован 05.10.2018), включающий очистку на механических и ультрафильтрах, опреснение на обратноосмотических фильтрах и доочистку на ионообменных фильтрах, реагентную обработку ионообменных смол ферроцианидом калия и солями кобальта с последующим использованием обработанных ионообменных смол в качестве сорбционного предфильтра и отверждение образующихся вторичных радиоактивных отходов включением в портландцементы, при этом дополнительно используют анионообменные смолы, которые обрабатывают перманганатом калия и полученный селективный сорбент диоксида марганца на основе анионообменной смолы также используют в качестве сорбционного предфильтра, при этом перед опреснением отходов на обратноосмотических фильтрах проводят их доочистку последовательно на обоих сорбционных предфильтрах, установленных перед обратноосмотическими фильтрами. Недостатками известного способа являются:
- высокая сложность переработки из-за использования в процессе большого числа оборудования и сорбционных материалов, что снижает эффективность предложенного способа;
- высокие капитальные и эксплуатационных затраты из-за использования большого числа технологических операций и оборудования, сложности изготовления сорбционных материалов;
- высокие требования к операционному персоналу, занятому в процессе переработки ЖРО, ввиду применения в технологическом процессе разнообразных высоко технологичных операций.
Задачей изобретения является разработка способа переработки радиоактивных отходов, позволяющего очистить жидкие радиоактивные растворы от радионуклидов для дальнейшего использования жидкой фазы и снижения количества кондиционированных РАО, отправляемых на хранение/захоронение.
Поставленная задача решается за счет того, что жидкие радиоактивные отходы также, как и в прототипе, подвергают предварительной очистке на фильтрах грубой и тонкой очистки с получением фильтрата и твердых примесей (шлама). После чего примеси (шламы) отправляются на кондиционирование - цементирование или полимеризацию, а фильтрат подается в накопительную емкость. При необходимости величину рН фильтрата доводят до значения 5 за счет добавления в него кислоты (например, азотной или соляной) или щелочи (например, гидроксида натрия). Из накопительной емкости жидкая фаза направляется в установку обратного осмоса. Процесс обратного осмоса проводят при начальном значении рН раствора 5 и с начальным солесодержанием от 20 до 50 г/л, при давлении подачи ЖРО через мембрану в интервале от 3 до 4 МПа. Переработку одной порции фильтрата выполняют в течении не более 1 часа до момента достижения концентрации радионуклидов в пермеате менее 10 Бк/л. После чего «чистый» пермеат возвращают обратно в технологический процесс для дальнейшего использования, а концентрат направляют на кондиционирование.
Применение обратного осмоса для переработки радиоактивных отходов с указанными технологическими параметрами повышает эффективность очистки РАО по сравнению с прототипом, снижает образование вторичных радиоактивных отходов, упрощает выполнение процесса переработки ЖРО.
В предлагаемом способе возможно выполнение очистки ЖРО посредством последовательного пропуска растворов через каскад обратноосмотических аппаратов. При этом вывод очищенного раствора из процесса обратноосмотической переработки осуществляют при достижении концентрации радионуклидов в пермеате менее 10 Бк/л.
Преимуществами заявляемого способа дезактивации радиоактивных отходов являются:
- повышенная эксплуатационная и экономическая эффективность переработки за счет снижения времени очистки;
- техническая и технологическая простата применения способа очистки ЖРО, обеспечиваемые применением стандартизованного оборудования;
- возможность за счет применении одной технологической операции очистить радиоактивные растворы до концентраций радиоизотопов, которые позволяют вывести жидкую фазу из категории ЖРО;
- расширение рамок перерабатываемых радиоактивных растворов по их солесодержанию.
Указанные преимущества обеспечиваются тем, что процесс переработки ЖРО выполняется:
- при оптимальных начальных показателях очищаемых радиоактивных растворов при величине рН 5 и солесодержании от 20 до 50 г/л, что позволяет менее чем за 1 час получить пермеат с удельной активностью менее 10 Бк/л;
- при оптимальных параметрах давления подачи радиоактивного раствора через мембрану, которые поддерживаются в интервале от 3 до 4 МПа., что позволяет значительно снизить время очистки ЖРО.
Пример осуществления изобретения приведен ниже.
В качестве объекта переработки выполнялась очистка ЖРО с солесодержанием от 20 до 50 г/л методом обратного осмоса. В качестве мембраны использовали промышленно выпускаемые отечественные мембранный элемент марки ЭРО 96-950 на основе мембраны МГА-95П (производство ЗАО НТЦ «Владипор» г. Владимир). Начальная удельная активность ЖРО была на уровне ≈3500 Бк/л по 137Cs. Начальная величина рН ЖРО находилась пределах от 7 до 10. Суммарный объем перерабатываемого радиоактивного раствора составлял 40 м3.
Предварительно ЖРО подвергались очистке от примесей на ультрафильтрации с отделением шламов, которые направлялись на цементирование. Полученный фильтрат собирался в накопительной емкости. В объеме накопительной емкости значение рН направляемых на переработку радиоактивных растворов доводилось до требуемого технологического показателя - до значения 5.
После чего, растворы направлялись на установку обратного осмоса. Очистка радиоактивных растворов с начальным показателем рН=5 выполняли при давлении подачи в интервале от 3,0 до 4,0 МПа до момента достижения величины удельной активности в пермеате менее 10 Бк/л. Для очистки ЖРО использовали два аппарата обратного осмоса с последовательной подачей растворов через аппараты. Время переработки ЖРО составляло один час.Величина очистки ЖРО составила ≈96%. Результаты выполненной переработки представлены в таблице.
Очищенный пермеат возвращается в технологический процесс переработки РАО. А радиоактивный концентрат подвергается кондиционированию (например, включение в цементную матрицу) с получением конечного продукта, отвечающим критериям приемлемости для последующего долговременного хранения/захоронения.

Claims (1)

  1. Способ переработки жидких радиоактивных отходов, включающий предварительную очистку на механических, ультрафильтрах и на обратноосмотических фильтрах, отличающийся тем, что для очистки радиоактивного раствора применяют технологию обратного осмоса, при этом на очистку направляют радиоактивные растворы с величиной рН 5 и с начальным солесодержанием от 20 до 50 г/л, давление подачи радиоактивного раствора через мембрану поддерживают в интервале от 3 до 4 МПа.
RU2023110416A 2023-04-24 Способ переработки жидких радиоактивных отходов RU2817393C9 (ru)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2817393C1 true RU2817393C1 (ru) 2024-04-16
RU2817393C9 RU2817393C9 (ru) 2024-05-20

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267176C1 (ru) * 2004-05-05 2005-12-27 Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии Способ обезвреживания мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких отходов в полевых условиях
RU147659U1 (ru) * 2013-12-23 2014-11-10 Открытое акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" Установка очистки жидких радиоактивных отходов
RU2597242C1 (ru) * 2015-04-13 2016-09-10 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Способ очистки жидких радиоактивных отходов от органических примесей
RU2669013C1 (ru) * 2018-02-06 2018-10-05 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Способ переработки маломинерализованных средне- и низкоактивных жидких радиоактивных отходов
RU2686074C1 (ru) * 2018-08-15 2019-04-24 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Способ переработки жидких радиоактивных отходов

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2267176C1 (ru) * 2004-05-05 2005-12-27 Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии Способ обезвреживания мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких отходов в полевых условиях
RU147659U1 (ru) * 2013-12-23 2014-11-10 Открытое акционерное общество "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина" Установка очистки жидких радиоактивных отходов
RU2597242C1 (ru) * 2015-04-13 2016-09-10 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Способ очистки жидких радиоактивных отходов от органических примесей
RU2669013C1 (ru) * 2018-02-06 2018-10-05 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Способ переработки маломинерализованных средне- и низкоактивных жидких радиоактивных отходов
RU2686074C1 (ru) * 2018-08-15 2019-04-24 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Способ переработки жидких радиоактивных отходов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.С. Никифоров и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов, М., Энергоатомиздат, 1985, с.43. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009238632B2 (en) Sulfate removal from water sources
CN104108813B (zh) 炼化污水脱盐一体化处理工艺及装置
CN103539288A (zh) 工业废水的回收方法及废水回收系统
CN109994238B (zh) 浓缩固化放射性废液中核素的方法和系统
WO2013031689A1 (ja) 放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法および浄化装置
CN113105025B (zh) 钠离子交换器再生高浓盐废水的联合处理方法
Sorlini et al. Survey on full-scale drinking water treatment plants for arsenic removal in Italy
RU2467419C1 (ru) Способ очистки кубовых остатков жидких радиоактивных отходов от радиоактивного кобальта и цезия
RU2342720C1 (ru) Способ переработки жидких радиоактивных отходов
US7371326B2 (en) Water treatment/remediation system
Awadalla et al. Opportunities for membrane technologies in the treatment of mining and mineral process streams and effluents
RU2817393C1 (ru) Способ переработки жидких радиоактивных отходов
RU2817393C9 (ru) Способ переработки жидких радиоактивных отходов
RU2686074C1 (ru) Способ переработки жидких радиоактивных отходов
CN110379532B (zh) 放射性废液处理方法及装置
CN107601729B (zh) 用于钢铁行业浓盐废水零排放处理工艺及系统
RU2442756C1 (ru) Способ получения обессоленной воды и воды высокой чистоты для ядерных энергетических установок научных центров
CS268821B2 (en) Method of boric acid&#39;s reapplicable solutions recovery in atomic power stations
RU2369929C1 (ru) Способ очистки жидких радиоактивных отходов от радионуклидов цезия
Epimakhov et al. Reverse-osmosis filtration based water treatment and special water purification for nuclear power systems
RU2112289C1 (ru) Способ переработки жидких радиоактивных отходов
RU2276110C1 (ru) Способ получения обессоленной воды и воды высокой чистоты для ядерных энергетических установок научных центров
RU2273066C1 (ru) Способ переработки жидких радиоактивных отходов
RU2118945C1 (ru) Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов
Zakrzewska-Trznadel et al. Liquid low-level radioactive waste treatment by membrane processes