Способ дезактивации грунтов от цезия-137

 

Использование: очистка твердых материалов, загрязненных радионуклидами, а именно очистка от радионуклидов почв. Сущность изобретения: загрязненный цезием-137 грунт подвергают обработке водным дезактивирующим раствором. В качестве дезактивирующих веществ раствор содержит смесь минеральной кислоты с фторидами и/или кремнефторадами аммония, калия или натрия. Достигаемый результат - повышение степени и скорости дезактивации грунта. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к охране окружающей среды, а точнее к переработке твердых радиоактивных отходов. Наиболее эффективно предлагаемый способ может быть использован при дезактивации грунтов, загрязненных радионуклидом цезия-137.

Известен способ дезактивации грунтов, загрязненных радиоактивными веществами, засыпкой их сыпучими материалами, бетонированием или асфальтированием.[1] Недостатком технологии дезактивации засыпкой сыпучими материалами является то, что транспортировка сыпучего материала и его распределение на загрязненной местности происходит с помощью транспортных и дорожных машин, что приводит к пылеобразованию и возможности вторичного радиоактивного загрязнения.

Бетонирование непосредственно на загрязненной местности неизбежно приводит к вторичному пылеобразованию, попаданию части радиоактивных веществ в бетонную смесь и на бетонированную поверхность.

Асфальтирование, также как и оба вышеуказанных метода, не решает проблемы очистки грунтов от радионуклидов.

Известен также метод дезактивации грунтов путем механического удаления верхнего загрязненного слоя грунта ( вручную или с использованием машин) [2] К недостаткам данного метода относятся вероятность вторичного загрязнения местности радиоактивными веществами, а также повышенный объем образующих радиоактивных отходов за счет присутствия в них нерадиоактивного грунта, который практически всегда будет захватываться при выемке радиоактивного грунта землеройными машинами.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ обработки загрязненного радиоактивными веществами грунта, включающий снятие и перевозку загрязненного грунта на пункт обработки и его обработку водным раствором, содержащим карбонизированную воду и кондиционирующее вещество, а также комплексообразователь, содержащий анион карбоновой кислоты с 2-6 атомами углерода. Раствор растворяет загрязнения, которые связываются комплексообразователем. Способ предназначен для обработки материала, загрязненного одним или несколькими актинидами или продуктами их распада, а также продуктами деления, тяжелыми металлами или их соединениями [3] Недостатками известного способа являются невысокая степень извлечения цезия-137, а также невысокая скорость процесса дезактивации.

Преимуществами предлагаемого способа являются повышение степени дезактивации.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что грунт, загрязненный цезием-137, обрабатывают водным раствором минеральной кислоты в присутствии добавки водорастворимой соли фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты.

В качестве минеральной кислоты используют соляную или азотную кислоту с концентрацией не менее 1 М, а в качестве водорастворимой соли фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты фторид и/или кремнефторид аммония, калия или натрия, причем концентрация фторида или кремнефторида в случае их отдельного использования составляет не менее 0,1 М, а в случае их совместного использования сумма числовых значений величин концентраций каждой из солей, выраженных в молях, не должна быть менее чем 0,1 вне зависимости от соотношений между ними.

При концентрациях названных ингредиентов ниже вышеуказанных пределов не достигаются эффекты повышения степени и скорости дезактивации.

Верхние пределы концентраций ограничиваются максимальной естественной водорастворимостью минеральной кислоты и водорастворимой соли фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты, причем с увеличением концентраций от нижних пределов к верхним наблюдается возрастание степени и скорости дезактивации.

Способ реализуется следующим образом.

Природный суглинистый грунт с удельной активностью 32,5 Бк/г цезия-137 обрабатывают раствором азотной или соляной кислоты с концентрацией 2 М в присутствии фторида или кремнефторида аммония, калия или натрия с концентрацией 1 М в случае их отдельного использования или с концентрацией 0,5 М по каждому из компонентов в случае использования смеси фторида и кремнефторида аммония, калия или натрия.

Расход дезактивирующего раствора (в мл) по отношению к дезактивируемому грунту (в г) составляет 5 1, продолжительность обработки 3 сут, а суглинистый грунт в качестве исходного объекта обработки был выбран, как среда, наиболее трудно поддающаяся процессу дезактивации.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что степень дезактивации суглинистого грунта по цезию-137 для возможных комбинаций между азотной или соляной кислотой и добавкой фторида и/или кремнефторида аммония, калия или натрия составляет не менее 60% в то время как при проверке способа согласно прототипа степень дезактивации по вышеуказанному радионуклиду не превышает 13,5% причем средняя скорость дезактивации в предлагаемом способе составляет не менее 20% в сутки, в то время как в прототипе 4,5% в сутки.

Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет обеспечить как повышение степени дезактивации, так и повышение ее скорости.

Литература: 1. Зимон А.Д. Пикалов В.К. Дезактивация. М. 1994, с. 258.

2. Там же, с. 256 257.

3. Заявка ЕПВ(ЕР) N 0 533 494, кл. G 21 F 9/28, опубл. 1993.

Формула изобретения

1. Способ дезактивации грунтов от цезия-137, включающий обработку грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, отличающийся тем, что в качестве дезактивирующих реагентов используют смесь минеральной кислоты и добавки водорастворимой соли фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты, причем концентрация минеральной кислоты в водном растворе составляет не менее чем 1 М, концентрация соли фтористоводородной или кремнефтористоводородной кислоты в случае их отдельного использования составляет не менее чем 0,1 М, а в случае их совместного использования сумма числовых значений величин концентраций каждой из солей, выраженных в молях, должна быть не менее чем 0,1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве минеральной кислоты используют азотную или соляную кислоту, а в качестве водорастворимой соли фтористоводородной или кремнефтористоводородной кислоты используют фторид или кремнефторид аммония, калия или натрия.