SK377691A3 - Spôsob vítrifikácie kvapalných rádioaktívnych odpadov s nízkou aktivitou - Google Patents

Abstract

Spôsob vítrifikácie kvapalných rádioaktívnych odpadov s nízkou aktivitou, t, j, do lO1QBq spočíva v tom, ze sa vytvorí zmes zeolitu obsahujúceho 45 až 65 % hmôt. sklotvorných oxidov, najmä oxidu kremičitého a kvapalných rádioaktívnych odpadov obsahujúcich 25 až 45 % hmôt. oxidov alkalických kovov a tavív, najmä oxidu sodného, oxidu draselného a oxidu boritého, pomer obsahu zeolitu k obsahu rádioaktívnych odpadov v zmesi je 55 : 45 až 70 : 30. Zmes sa tepelne spracuje pri teplotách do 1200°C.

Description

Qbfeat techniky

Vynález se týká zpásobu vitriflkace kapalných radioaktiv«· r* nich odpadá s nízkou aktivitou, t. j. do iO^AV 9q, pri némž se Jako sklotvorné sloSkypouživô hlinitokPeaiôitanových Jilô - zeolitá.

Dosavadní stav techniky

V jademých eiektrárnách vzniká behom prevozu pri dokontasí na ci zaŕízeni, kapalných ch la div a aazadel, v prádelnách nebo pri operacích v íontoméničových kolenách a v ŕadš dalších Činnosti značná množství kapalných aktív nich odpadá obsahuj i cich vedie anorganických a organických soli 1 nékteré radlonuklidy·

Stabilizace téchto kapalných koncentrát^ s nízkou aktivitou sa vetšinou provádí zapracováním do ceoantu, tzv· cementaci nebo bituaenací, což je fixace odpadá pomoci asfaltu nebo vitrifikaci, tzn. flxací odpadá do sklenené matrice· PPi porevnání téchto technológii je nejjednodueši, nejméné náročná a nejdéle používané metóda ceoentace. Ta však pri oelkovém ekonomickéo hodnoceni (výroba, doprava, uložení) není nejlacinôjší a nejvýhodnejší. Metoda vitriflkace oá radu výhod a prednosti, jako je možnost pevného zabudováni radíonuklídá do etruktury skla, objemová redukoe odpadá ( sedmi- až devitinásobná), bezpečná technológie, nehoriavost a nizká vyluhovatelnost výsledného produktu· Po celkovéa ekonomické» zhodnoceni vychózi tato technológie jako nejperspektivnéjši zpásob stabllizace téchto odpadá·

Prlndpem vitriflkace je tepelné zpracování odpadá a eklotvorné složky, vétšinou Jednoduchých sklenšných frit, které tavením vytváreji školnou matrici vézajici aktívni radlonuklidy· Vzniklá tavenina, produkt vitriflkace, je po vychladnutí bez P£zeného chlazeni dále transportována v kovových obalech na vybrané ulcžišts k dlcuhodobému uskladnení·

Vitriflkace môže probíhat jednostupňové nebo dvoustupňovo· Pri jednostupňpvém systému se realizuje vstup kapalných rádio«· 2 — a k ti v nich odpadô a sklenených frit samostatné do taviciho agregátu priqo na hladinu taveniny nebo ae po pfedchozim emiseni obou složek v homogenizátoru dávkuje jejich snes do tavici pece·

V obou téchto prípadoch v&ak nelze doeáhnout takovóho eoieeni kapaliny a sklenená Írity, aniž by pri dávkováni do pece nádoéházdlw k pFísésu kontaktu k spätná fáza s roztavenou taveninou, pripadne tavici ae fritou. To má za nésledek rychlé odparení vody a silný vývin vodní páry, s níž odchézí do filtračniho systému i značné množství aktívnich složek, které je naopak nutné vpravit do taveniny. Dále existuje zvýšené nebezpeči vzniku vodíku, jehož pŕitomnost môže vést ke tvorbe tŕaskavé sqčsí. Intenzívni nepravidelné odpaŕovéni môže také vytvéfet tlakové rázy plynú, které mohou poruší t systém potrubí, prôplachô í stavbu pece·

Pri dvoustupňovéra systému vitrifikace se kapalný koncentrát pFed vetupem do taviciho agregátu nejprve tepelné upravuje na kalcínát. Príprava kalcinátu je však energeticky a časové značné náročné·

Koncentráty nizkoaktivnich odpadô obsahuji jako hlavní složku soli alkalických kov Q , zejména sodíku häa a draslíku K a kyselinu boritou H^BOj· Vznikajici oxidy téchto eloučenin pPi vitrifikaci vytvárejí bšhera tepelného zpracováni se sklotvornými složkami nízkotaviteIná boritokremičité skloviny· Oxidy alkalických kovô a oxid boritý B₂°3 ^{9ice na} j®dⁿ$ strane snižuji provozni tavici teploty, ale na druhé strane zhoršuj! hydrolytickou odolnost konečného produktu vitrifikace· Ta je z hlediska dlouhodobého pôsobení vlhkosti Či vody v prostredí uložistô jedním z hlavnich požadavkô na jeho kvalitu· Proto je treba vždy pro dodržaní nutných technologických podšinek vitrifikace a chemické stability konečného produktu vhodné upraví t a udržovat pomer obou V6tupnlch složek, sklotvorné složky a kapalného odpadu·

Podstata vynálezu ,·ΜβΟΕΜΜΒΕΚ3*ΙΜηΜΤ*·νηηΒη>3Η·*

Uvedené nevýhody os osszí nebo úplne odstráni použitím zpôiobu vitrifikace kapalných -radioaktivních odpadô s nízkou aktivitou podie vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se vytvorí sraés zeolitu obsahujiciho 45 až 65 % hmôt· sklotvorných oxidô, zejména oxidu kremičitého SiCg a oxidu hlinitého Äl„G, s kspalných. radioektiyních odpsdfi obsshujicích 25 ež 45 hsot» oxidô alkalických kovô s taviv, zejména oxidu sodného.'Na'gO, oxidu draselného K_O a oxidu boritého B.O,« Pomer obsahu zeoliZ Z a tu ku obsahu rádioaktívnich odpadu ve smesi je 55 s 45 až 70 : 30. Sinés se tepelne zpracujs pri teplotách ďo i 200 °C.

Zeolity jsou prírodní tektosilikáty (híinitokremičitany) ss spaciálne vázanou vodou a vyménitelnými katión ty, jejichž kanálková štruktúra je predpokladom veloi dobrých absorpčních schopností. Výhodou použití zoolitô jako jediné sklotvornó složky je také jejich vhodné chemické složeni· Dostatečný obsah sklotvorných látek v surovine vytvári ve spojení s kapalnými rádioaktívnimi odpady obsahujicimi určité množství oxidô alkalických kovô a taviv taveninu na bázi boritokŕemíčlté skloviny, výsledný produkt vitrifikace má vyhovující hydrolytickou odolnost. Další výhoda zpúsobu vitrifikace podie vynálezu spočívá v tom, že srošs zeolitu a kapalných rádioaktívnich odpadô vytvári pri tepelném zpracovéní v tavicíra zarizení na hladinš taveniny pŕiznivý stav upravujici vlastní tavicí podmínky. Kontakt kapaliny s taveninou je tluoen prítomností vrstvy sušiči se vsôzky se zeolítem, který je dobrým absorbérem, což značne oraezuje možnost odpaPováni vody. PPi dodrženi taviciho režimu docházi k požadovanému rovnomôrnéjšimu stavovéni vsázky, k nižšimu úniku aktivních splodín. Pri použití zeolítô jako sklotvornó složky se použivá ekonomicky výhodnšjši jednostupňový 3ystóm vitrifikace.

Príklady provedeni vynálezu

i) Prírodní hlinitokPemičitan - smšc zeolitu s klinoptílolítem obsahuj í cí 55 % hmôt. sklotvorných složek, z toho 47 % hmôt. oxidu kremičitého Si0₂ a 8 % hmôt. oxidu hlinitého AlgOj se soisi v pomeru 60 : 40 s kapalnými rádioaktívnimi odpady obsahujicíral 25 % hmôt. oxidô sodného Ws₂0 a draselného K_g0 a 16 χ hmôt. oxidu boritého SgO^. Tavení smesl probíhá pri teplotách do í 200°C. Vzniklý školný produkt vyhovuje požadavkflra na vhodnou hydroiytíckou odolnost.

2) Zeolit obsahujicí 59 % hmôt. sklotvorných složek, z toho 50 % hmôt. oxidu kremičitého Si0₂ a 9 % hmôt. oxidu hlinitého AlgOj aa smisi v pomeru 55 » 45 s kapalnými radioaktivními od pády obsahujlcíisl 3i % hmôt. oxidô sodného Na₂0 a draselného KgO a 14 % hmôt. oxidu boritého BgO^ a utevi pri teplotách do i 200 °C. Vzniklý skalný produkt vyhovuje požadavkôm na vhodnou hydrolytiokou odolnost.

3) Zeolit obsahujicí 46 & hmôt. sklotvorných složek, z toho 39 % hmôt. oxidu kremičitého Si0₂ a 7 % hmôt. oxidu hlinitého AlgOj se smisi v pomeru 70 j 30 s kapalnými radioaktivními od pády obsahujícími 25 % hmôt. oxidô sodného Na₂0 a draselného K₂0 a 2 % hmôt. oxidu boritého B₂0₃· Tavení smési probíhá pŕí teplotách do 1 200 °C. Vznikne skelný produkt vyhovujici poža davkún na vhodnou hydrolytlckou odolnost.

Prômyslová wužiteinost

Zpôsob vitrifikacs podie vynálezu lze využi t pro stabili zaci kapalných rádioaktívnich odpadô s nízkou aktivitou, vzni kajícich pri provozu jaderných elektráreň, zkučebním provozu jaderných reaktorô apod.

Claims (1)

1. £.pudoú vi ϊ ri í X S%s os kspslnych radiosk txv ní ch odpadu c nízkou aktivitou vyznačený tin, že ee vytvorí smes zeolitu obsahujiciho 45 až 65 % hmôt. sklotvornýcn oxidu, zejména oxidu kremičitého a oxidu hlinitého a kapalných rádioaktívni ch odpadô obsahujicich 25 až 45 % hmôt. oxidô alkalických kovô a taviv, zejména oxidu sodného, oxidu draselného a oxidu boritého, pŕičemž pomer zeolitu ku obsahu rádioaktívnich odpadá ve smesi je 55 : 45 až 70 í 30 a smes sa tepelné zpracuje pri teplotách do 1 200°C.