SU1644234A1 - Способ очистки газов от радиоактивных аэрозольных частиц - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет улучшить степень очистки отход щих гэзоз при одновременном повышении надежности очистки путем предотвращен случайных выбросов и сокращени  количества радиоактивных отходов. Дл  этого отход щие газы после обработки парами воды н и водными растворами пропускают последовательно через озерненные слои щавелевой кислоты, температуру которых поддерживают в интервале 30-100°С, но выше температуры газов , выход щих после операций обработки парами воды или водными растворами, и слои набухшей ионообменной смолы, температуру газов в которых поддерживают выше (гС, но ниже температуры газов, выход щих после операций обработки парами воды или вод ными растворами. Изобретение позвол ет уменьшить веро тность случайных повышенных выбросов радиоактивных нуклидов в атмосферу, а также сократить количество образующихс  пои газоочистке радиоактивных отходов. 1 ил.

Description

Изобретение от носитс  к  дерной энергетике м падиохимическому производству, преимущественно к области выделени  трансурановых элементов (Ро, Am, BK, CF и др) и приготовлени   дерного топлива с использовачием солевых расплавов хлоридов металлов, и может быть использовано дл  -..чистки отход щих газов от радиоактивных аэрозольных частиц.

Цель изобретени  - улучшение степени очистки отход щих газов при одновременном повышении надежности очистки путем предотьращенип возможности случайных выбросов радиоактивных веществ в атмосферу при внезапных поступлени х на очистку отход щих газов с большой концентрацией радиоактивных веществ и сокращение количества радиоактивных отходов.

На чертеже изображена аппаратурно- технологическа  схема реализации способа .

Отход щие хлорсодержащие газы, включающие солевые аэрозольные частицы а -радиоактивных нуклидов, после грубой очистки подают в нижнюю часть абсорбционной колонны 4, орошаемой сверху 5%-ным содовым раствором. В донную часть абсорбционной колонны подают 15%-ный раствор нитрата аммони  (предусмотрена лини  дл  перетока образующегос  здесь газа в среднюю часть колонны). Отработавший раствор стекает в бак-сборник 2. Отход щие газы на верхней части абсорбционной колонны подают в коON

Ј.

4 Ю СО лонку 3 с озернвнной щавелевой кислотой, обогреваемой нагревателем 4, затем газы направл ют в колонку 5 с набухшей ионообменной смолой 6, охлаждаемой воздухом посредством змеевика 7. Газ поступает сначала. в нижнюю камеру колонны 8 дл  предварительного охлаждени , 9 - пробоотборное приспособление дл  забора проб смолы. С донной части колонны отходит в бак-сборник лини  сброса конденсата. Буквами а, б, в д на схеме показаны места контрольного газового пробоотбора, г- место пробштбора отработавшего раствора, клзлан,о- термоэлектрический термометр , -- лини  отход щих газов.

Способ очистки газов от радиоактивных аэрозольных частиц, содержащих нуклиды актиноидов (уран, плутоний, америций, бер- клий, калифорний и др.), включает обработку газов парами воды или водными растворами, отход щие газы после обработки парами воды или водными растворами пропускают через озерненные слои щавелевой кислоты, температуру которых поддерживают в интервале 30-100°С, но выше температуры газов, выход щих после операции обработки парами воды или водными растворами, и слои набухшей ионообменной смолы, температуру газов в которых поддерживают выше 0°С, но ниже температуры газов, выход щих после операций обработки парами воды или водными растворами.

Наличие операций обработки отход щих газов парами воды (например, в циклоне с последующей конденсацией части влаги в холодильнике) или пропускани  через насадочкый, тарельчатый или.иной абсорбер , орошаемый поглотительный раствором, например 5%-ным раствором кальцинированной соды (при очистке хлор- содёржащих отход щих газов, включающих возгоны солей хлоридов актиноидов), позвол ет позготовить газы насыщением вланой к очистке на ионообменной смоле, а также очистить отход щие газы от основной части загр знени  (поглощением его в водном растворе или осаждением в циклоне и при операции частичной конденсации после пропускани  через циклон)и газообразного хлора (в абсорбере, в случае очистки хлор- содержащих газов). При отсутствии данной операции невозможно провести очистку на следующей ступени - ионообменной смоле, так как газ, не насыщенный влагой, сушит ионообменную смолу. Кроме того, при обработке отход щих газов парами воды с последующей конденсацией влаги в холодильнике или пропусканием их через орошаемый абсорбер очищают газ от значительного по абсолютному количеству радиоактивных веществ.

Наличие операции пропускани  газов через озернениые слои щавелевой кислоты

обеспечивает улавливание на них большого количества актиноидов. При улавливании . происходит химическа  реакци  с образованием более инертной соли оксапата актиноида , внедренной в матрицу зерна

0 щавелевой кислоты. Последнее обсто тельство резко снижает веро тность вторичного уноса радиоактивного загр знени , задержанного на поверхности зерен. Улавливание из отход щих газов большой доли

5 загр знени  и прочное ее удержание обеспечивают высокую степень очистки. Наличие этой операции обеспечивает улавливание аэрозольных частиц солей кальцинированной соды (или другого ще0 лочного соединени , примен емого дл  орошени  абсорбера) и этим создает стабильным режим работы слоев ионообменной смолы, предотвраща  их защелачивание.

5 При отсутствии данной операции пропускани  газов через озерненные слои щавелевой кислоты нельз  достигнуть требуемой степени очистки и обеспечить стабильную работу слоев ионообменной смолы.

0 Наличие операции пропускани  отход щих газов через слои ионообменной смолы обеспечивает значит ельноз повышение степени очистки газов. Аэрозольные частицы отход щих газов прилипают к влажной по5 верхности зерен смолы, радиоактивное солевое загр знение раствор етс  на поверхности набухшего зерна и диффундирует е глубь зерна. Таким образом, загр зн ющее вещество оказываетс  прочно

0 св занным с зерном ионообменной смолы, что исключает мх унос - это повышает степень очистки.

При ог .утстаии операции пропускани 0 отход щих газов через ионообменную смо5 лу нельз  обеспечить очистку газов до требуемой чистоты.

Дл  осуществлени  предлагаемого способа очистки отход щих газов необходимо создать требуемый температурный режим

0 каждой ступени очистки газа, а именно:; температуру озерненных слоев щавелевой кислоты поддерживают в интервале 30- -100°С, но выше температуры газов, выход щих после операций обработки парами во5 ды или водными растворами, а температуру газов в сло х ионообменной смолы держивают выше 0°С, но ниже температуры газов, выход щих после операций обработки парами воды или водными растворами .

Такое условие, когда температура насыщенных парами воды газов зыход щих по- слч операции обработки нарами зодь или водными растворами, выше -емпературы тех же газов в сло х монообменной смолы (а ионообменна  смола находитс  при температуре выше 0°С), обеспечивает посто нное увлажнение, набухшее состо ние ионообменной смолы, задержание и поглощение радионуклидов из   зрозольннх «ас- тиц.

Поддержание температуры озерненных слоев щавелевой кислоты выше температуры газов, выход щих после операций обработки парами поды или водными растворами, и в интервале 30-100°С предотвращение намокание зерен щавелевой кислоты и способствует протекангю реакции хемосорбции с сол ми актиноидов, других радиоактивных веществ -л с кальциониро- ванной содой (или с щелочью). При температуре ниже 30°С щавелева  кислота поглощает влагу, размокает, а при температуре выше 100°С возгон етс .

Одновременное достижение повышен- ной надежности очистки обеспечиваетс  большой емкостью по улавливаемым радионуклидам как нз ступени очистки на озерненных сло х щавелевой кислоты, так и на ступени, тонкой очистки на ионнообменник смоле. При внезапном поступлении на очистку газов с большой концентрацией радиоактивных веществ щавелева  кислота и ионообменна  смола способны поглотить и удержать значительное количество радио- активных веществ и исключить их случайный выброс е атмосферу.

Одновременное достижение сокращени  радиоактивных отходов обеспечиваетс  тем, что использованную щавелевую кисло- ту легко и просто выгружают в герметичный контейнер, нагревают до 200°С и разлагает , почти полностью превраща  в газ. Отработавшую ионообменную смо , легко уменьшают дс минимального объема или полностью сжигают в замкнутом обьеме, чем решают задачу сокращени  количества радиоактивных отходов.

Пример. Применительно к процессам приготовлени   дерного топлива с исполь- зованием солевых расплавов хлоридов металлов способ осуществл ют следующим образом.

В реальных услови х хлорсодержащие отход щие газы включают 2-20 r/м3 хло- РИДОВ натри , цези , железа, алюмини , магни , кремни , никел , хрома «-радиоактивные нуклиды дел щихс  материалов . Расход отход щих газов составл ет 0,1-0,4 мэ/ч.

Отход шие газы указанного состава после предварительной грубой очистки подает в нижнюю часть абсорбционной колонны, Абсорбционную колонну с внутренним диаметром 93,f мм и рабочей высотой 900 мм с насадкой из фарфоровых колец диаметром 10 мм орошают сверху 5%-ным раствором кальцинированной соды с расходом 15 л/ч,

В доннуьз часть абсорбционной колонны дл  нейтрализации образующегос  гипо- х орида натри  подают 15%-ный раствор нитрата аммонии с расходом 5 л/ч. Температура о ход щих газов на выходе абсорбционной кслоины составл ет 25°С. После абсорбционной колонны отход щие газы про т/екают через колонну, заполненную озерненной щавепевой кислотой со средней крупностью в диаметре 2-3 мм. Колонна имеет внутренний диаметр и рабочую высоту соответственно 200 к 250 мм. Зерна приготовлены путем дроблени  и рассева через сито спрессованного порошка щавелевой кислоты. Колонне имеет снаружи электрический обогреватель, который автоматически поддерживает заданную температуру 40-40°С. Колонна имеет люк дл  загрузки и выгрузки зернистого материала.

После колонны с озерненной щавеле- вси кислотой отход щие газы пропускают через колонну с набухшей ионообменной смолой -катионитом КУ-2-8чс ГОСТ20298-74, который имеет следующие данные. Гранулометрический состав, мм: размер зерен 0,4-1,25; эффективный размер зерен 0.45-0,65. Массова  дол  влаги (в набухшем состо нии) в насыпном слое 65%. Полна  статистическа  обменна  емкость 1,85 мг/моль/см3. Динамическа  обменна  емкость 1640 г/моль/м3.

Эта колонна имеет средний внутренний диаметр и общую рабочую высоту соответственно 250 и 280 мм. Изнутри колонна снабжена змеевиком дл  охлаждени . Колонна разделена беспровальной решеткой на две камеры: основную, высотой 202 мм, и меньшую, высотой 78 мм, дл  предварительного охлаждени  отход щих газов, котора  расположена в нижней части, и от которой отходит трубопровод дл  стока конденсата , соедин ющийс  с трубопроводом дл  стока отработавших растворов из абсорбционной колонны в сборник растворов.

Отход щие газы в камере дл  предварительного охлаждени  охлаждают до требуемой температуры (ниже точки росы), которую поддерживают в основной камере с зернами смолы в пределах 10-20°С автоматически с помощью термоэлектрического термометра, функционально св занного с

регулируемым клапаном на линии подачи воздуха дл  охлаждени  по змеевику колонны . После колонны с ион сбмечной смолой отход щие газы направл ют на линию сброса , Пробоотборные точки отход щих газов, расположены до и после аппаратов: абсорбционной колонны, колонны с озерненной щавелевой кислотой, колонны с набухшей катионитовой ионообменной смолой.

Контрольный пробоотбор производ т прокачкой через аналитический фильтр АФА-РМП-20 отход щего газа от соответствующей пробоотборной точки. Затем производ т замер а -радиоактивности фильтра на радиометрической установке.

Загр зненность отход щих газов по а -радиоактивным нуклидам составила: перед абсорбционной колонной 1,0 -103- -8,5 -10 после абсорбционной колонны (перед колонной со щавелевой кислотой ) 10 - 1,0- 104 Бк/м3; после колонны с озерненной щавелевой кислотой (перед колонной с набухшей ионообменной катионитовой смолой) 1-100 Бк/м3; после КОЛОННУ с набухшей ионообменной катионитовой смолой 0,00-0,5 Бк/м3.

Изобретение обеспечивает более высокую степень очистки отход щих газов от а -радиоактивного загр знени  актиноидными нуклидами, уменьшает веро тность случайных повышенных выбросов радиоак- тивных нуклидов а атмосферу, уменьшает количество образующихс  при газоочистке радиоактивных отходов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ очистки газов от радиоактивных аэрозольных частиц солей актиноидов,

   включающий обработку газов парами воды или водными растворами, отличающий- с   тем. что, с целью улучшени  степени очистки отход щих газов при одновременном повышении надежности очистки путем

   предотвращени  случайных выбросов и сокращени  количества радиоактивных отходов , отход щие газы после обработки парами воды или водными растворами пропускают последовательно через озерненные слои щавелевой кислоты, температуру которых поддерживают в интервале 30-100°С, но выше температуры газов, выход щих после операции обработки парами воды или водными растворами, и слои набухшей ионообменной смолы, температуру газов в которых поддерживают вышеО°С, но ниже температуры газов, выход щих по-, еле операций обработки пэрами воды или водными расшорами.

   С-брас отвод щих газо 8

   Воздух дл  охлаждени 

   CSpsc KVHffentamg

   С-адоёмй растдар 5%

   VI

   А Отход щие газы I после spy Sou

   „ е| - -3 cw JT VU

   Раствор If-1

   н,,фрппт- У ,

   амкониу 15%

   QinpaSomaluiffi растВор