SU1547575A1 - Способ переработки радиоактивных отходов щелочного металла - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к методам переработки радиоактивных отходов. Целью изобретени   вл етс  снижение температуры процесса окислени . Цель изобретени  достигаетс  тем, что расплавленные отходы щелочных металлов смешивают в инертной среде с золоЙуносом тепловых электростанций, причем последнюю берут в количестве, в 1,5 раза превышающем необходимое дл  окислени  щелочного металла, окис- л ют щелочной металл за счет содержащихс  в золе твердофазных окислителей . Полученный продукт охлаждают, смешивают с водой до нужного водов - жущего отношени  и после прекращени  перемешивани  выдерживают до отверждени . Дл  увеличени  прочности конечного продукта в золу перед смешиванием с расплавленным металлом или в продукт реакции окислени  может добавл тьс  в жущее. Способ позвол ет снизить температуру процесса до 325- 490 С, что дает возможности снизить пыпение н выход радиоактивных аэрозолей в атмосферу, т.е. повысить безопасность процесса. 1 табл. Ј (Л с:

Description

Изобретение относитс  к  дерной энергетике, в которой металлы используют в качестве теплоносител , в частности на i АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, и может быть применено дл  подготовки к захоронению различных отходов щелочных металлов.

Целью изобретени   вл етс  повы шениэ экономичности и1 безопасности процесса путем исключени  пыл щих стадий переработки щелочного металла и предотвращени  выделени  взрывоопасных газообразных продуктов за счет снижени  температуры окислени .

Сущность предложени  заключаетс  в том, что в способе переработки радиоактивных отходов щелочного металла в качестве неорганического носител  используют золу-унос тепловых электростанций или ее смесь с в жущим , содержащую твердофазный окислитель , взаимодействующий, с этим металлом при температуре выше температуры смешени .

Дл  предотвращени  недоокисленн  щелочного металла, вызванного возможными колебани ми химического состава золы- уноса, последнюю берут не менее чем в полуторакратном избытке по сравнению с необходимым на окисление коли- честном,- Возможности золы-уноса по окислению щелочного металла завис т

Сл 4 СЛ СЛ

от п с.трографического состава угл  и . режима его сгорани  и могут быть оп- ррделрмн опытным путем. По данным предварительного анализа, в 1 кг золы содержатс  твердофазные окислители , в количестве,достаточном дн  переведени  в оксид 0,321 кг натри  (соотношение масс натри  и золы около 1 : 3). В этом случае дл  уверен- ного окислени  0,3 кг натри  необходимо не менее 1,5 кг золы (соотношение 1:5 дл  обеспечени  1,5-кратного избытка.

Дл  увеличени  прочности продукта, предназначенного дл  дальнейшего захоронени , в золу, добавл ют цемент или другое в жущее, причем это добавление можно проводить как предварительно , т.е. до смешени  золы с радиоактивными отходами, так и на стадии смешени  продукта с водой. В последнем случае цемент можно вводить в виде водной Суспензии. Важно отметить, что минимальной добавки цемента (не более 10%) достаточно дл  существенного увеличени  прочности получаемого блока.

При реализации способа необходимо, чтобы содержащиес  в золе твердофаз- ные окислители взаимодействовали со щелочными .металлами при температуре, выше температуры смешени . Ми- нималъна  температура смешени  определ етс  температурой отходов в расплавленном состо нии. Максимальна  температура смешени  .ограни- чиваетс  температурой начала химической реакции окислени  щелочного металла, наход щимис  в составе золы-уноса окислител ми. Эта температура зависит от состава золы и перерабатываемого щелочного металла и, как правило, лежит в диапазоне 200-280°С.

Образование спека в ходе реакций окислени  предотвращаетс  проведением ее при перемешивании.

Оценка пригодности продуктов дл  длительного захоронени  проводилась по скорости выщелачивани  отвержден- ных образцов и их прочности. Известно , что скорость выщелачивани  бетоных блоков с радиоактивными отходами дл  долговременного захоронени  составл ет величину пор дка 1х Х1СГ3 г/см2-гут.

Дл  образцов, полученных по за вл емому способу, ее величина нахо

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дитс  в тех же пределах и составл ет (0,5 - 1,1) . г/см2, о/т. Прочность получаемых блоков, особенно с добавками цемента, также не уступает прочности образцов, получаемых в способе-прототипе , и составл ет 600- 720 кг (или более 150 кГ/см2).

Пример. Проводилась перера - ботка натри  марки ч с использованием золы-уноса тепловой электростанции .

Расплавленный натрий смешивалс  в инертной атмосфере с золой до видимой однородности при температуре 110- 130 С. Реакци  окислени  инициировалась разогревом всей реакционной мае- сы. Темпер атура начала реакции окислени  210-240°С.

После остывани  до комнатной температуры продукт анализировали на содержание металлического натри . В случае полного окислени  натри  полученный продукт смешивали с водой (ва- вариант - с водной суспензией цемента) до водов жущего отношени  0,4 . При рас- Чете водов жущего отношени  не учитывалась вода, пошедша  на перевод оксида натри  в моногидрат гидрркси- да, а за массу в жущего принималась . сумма масс цемента и золы-уноса. Образовавшуюс  смесь помещали в формы и выдерживали 28 сут, после чего получившиес  кубы со стороной 2,0 см подвергали испытанию на прочность. Куб из цемента марки Портланд-ДОО (ГОСТ 965-78), имеющий те же размеры, водов жущее отношение при изготовлении и врем  выдержки, разрушаетс  при усилии 530 кГс.

Наиболее характерные результаты опытов представлены в таблице. Здесь же дл  сравнени  приведены характеристика блоков, полученных по способу-прототипу (примеры 1 и 2).

Видно, что при использовании.1,5- кратного (пример 4) и большего избытка золы (примеры 5-8) достигаетс  полное окисление щелочного металла , в то врем  как при соотноше-- х нии 1 :-3 9% натри  остаетс  неокисленным . Также видно, что предлагаемыйг/ способ позвол ет получить зольно-це- ментные блоки (примеры 6-8) повышен-1 ной прочности без увеличени  выщела- чиваемости по сравнению с блоками- из цемента (опыты 1,2), полученными по способу-прототипу. Дальнейшее увеличение (более 10%) содержани  цемен-

та в смеси не увеличивает прочностных характеристик получаемых блоков (пример 9).

Предлагаемый способ позвол ет переработать радиоактивные Отходы щелочных металлов в пригодные дл  длительного захоронени  блоки, обладающие высокой прочностью, без увеличени  их выщелачиваемоети.

По сравнению с известным способ позвол ет получить экономический эффект за счет замены относительно дорогих носител  (цемент) и окислител  (увлажненный углекислый газ) золой- уносом тепловых электростанций,  вл ющейс  массовым видом отходов и имеющей низкую стоимость. Кроме того, способ позвол ет предотвратить выделение газообразных взрывоопасных продуктов , значительно снизить пьшение и выход щелочных аэрозолей и радио- нуклидов в атмосферу, что позвол ет упростить процесс газоочистки и улучшить услови  труда.

10

5475756

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ переработки радиоактивных отходов щелочного металла, включающий смешение расплавленного металла в инертной атмосфере с дисперсным неорганическим носителем, окисление, охлаждение, смешение с водой до заданного водов жущего отношени  с последующим формованием смеси в блок и выдержкой до отверждени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности и безопасности процесса путем исключени  пыл щих стадий переработки щелочного металла, предотвращени  выделени  взрывоопасных газообразных продуктов и снижени  температуры процесса окислени , в качестве окислител  используют золу-унос тепловых электростанций , взаимодействующую со щелочным металлом при температуре, выше температуры смешени , причем золу- унос берут не менее чем в полутора- кратном избытке от необходимого на окисление.

   15

   20

   2$

   Характеристика получаемых зольных,

   эольно-цементных и цементных блоков

   при различных услови х реализации способа

   Компаунды, получаемые по способу-прототипу. Указано соотношение масс

   натри  и цемента.

   Цемент добавлен в золу до смешени  ее с натрием.

   Составитель С.Кондратенко

   Редактор Т.Орловска  Техред М.Дидык

   Ко

   Корректор В.Кабаций