Способ отверждения радиоактивных отходов

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды на предприятиях атомной промышленности и может быть использовано при утилизации отходов, содержащих радиоактивные изотопы и другие токсичные вещества. Способ отверждения радиоактивных отходов включает предварительную термовлажностную обработку отхода при температуре 120-200oС, смешение с вяжущим, формование изделий с последующим их отверждением в условиях термовлажностной обработки при температуре, не превышающей температуру обработки отходов. Способ позволяет исключить попадание радионуклидов в окружающую среду при переработке радиоактивных отходов и обеспечивает получение конечного продукта с высокой прочностью. 1 табл.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды на предприятиях атомной промышленности и может быть использовано при утилизации отходов, содержащих радиоактивные изотопы и другие токсичные вещества.

Известен способ отверждения отходов, содержащих радиоактивные изотопы и другие токсичные вещества, путем смешения с металлургическим гранулированием шлаком или шлакопортландцементом при водовяжущем отношении 0,2 - 0,6 с удельной поверхностью вяжущего 2800-4000o см2/г при температуре отверждаемого отхода 20-90oC. (А.с. СССР 880149. Способ отверждения отходов/ К.П.Захарова, Т. Т.Жикол, Н.В.Алимова и др. - Заявл. 02.06.80, N 2935068/18-25, МКИ G 21 F 9/04, опубл. в БИ N 16, 1982 ).

Недостатками данного способа являются значительное (до 30%) вымывание радионуклидов из блоков при контакте с водой, низкая морозостойкость и снижение прочности при наличии органических примесей, солей, тонкодисперсных шламов.

Наиболее близким является способ отверждения радиоактивных отходов, включающий смешение с вяжущим и специальными добавками в виде глинистых материалов (вермикулит, бентонит и др.), сланцев, формование блоков и последующее их отверждение, (А.С.Никифоров, В.В.Куличенко, М.И.Жихарев. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 130-136) - Прототип.

Недостатками указанного способа являются низкие физико-механические свойства при наличии органических примесей, солей, тонкодисперсных частиц, вредно влияющих на свойства изделий.

Изобретение направлено на создание экологически чистой технологии переработки отходов, содержащих радиоактивные изотопы и другие токсичные вещества, и получение конечного продукта с высокой прочностью.

Поставленная задача достигается тем, что в способе отверждения радиоактивных отходов, включающем смешение с вяжущим, формование блоков и последующее их отверждение, отходы перед смешением подвергают предварительной термовлажностной обработке при температуре 120-200oC в герметичной камере, отверждение блоков проводят в условиях термовлажностной обработки при температуре, не превышающей температуру обработки отходов.

Заявленное решение отличается от прототипа тем, что радиоактивные отходы перед смешением подвергают предварительной термовлажностной обработке при температуре 120-200oC в герметичной камере, отверждение блоков проводят в условиях термовлажностной обработки при температуре, не превышающей температуру обработки отходов. Предварительная термовлажностная обработка отходов обеспечивает разрушение коагуляционных структур отхода, стабилизацию органических составляющих и полную стерилизацию (уничтожение микроорганизмов). В результате изменяются физико-химические свойства отхода, улучшается водоотделение (в процессах фильтрации или сушки), происходит уменьшение объема отхода на 20-50%, а также первичный гидротермальный синтез силикатов и алюмосиликатов металлов, в том числе радионуклидов. Дальнейшие свойства отходов во многом определяются их предварительной тепловой обработкой, и последующая термовлажностная обработка блоков при тепловых режимах, не превышающих режимы предварительной обработки отходов, не приводит к дальнейшим деформационным структурным изменениям в цементном камне, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

При изучении литературных источников аналогичного технического решения не обнаружено и влияние предварительной термовлажностной обработки отходов при температуре 120-200oC и термовлажностной обработки отформованных блоков при температуре, не превышающей температуру обработки отходов, на достижение результатов неизвестно и спрогнозировать было невозможно. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию "изобретательский уровень".

Пример осуществления способа Отверждению подвергали концентрат жидких радиоактивных отходов с повышенным содержанием органических компонентов (до 30%). Отходы предварительно подвергали термовлажностной обработке при температурах от 120 до 200oC в герметичной камере в течение 6 часов. Термообработанные отходы смешивали с цементом при водоцементном отношении 0,4 с последующим формованием бетонных блоков. После выдержки при температуре 20oC в течение 3 часов, блоки подвергали термовлажностной обработке при различных тепловых режимах. Сравнительные характеристики полученных бетонных изделий по предлагаемому способу и способу по прототипу представлены в таблице.

Как видно из таблицы, наиболее прочные изделия были получены по предлагаемому способу при предварительной термообработке отходов при температуре, указанной в экспериментах N2, N3 и N4. Изделия, полученные по прототипу, имели прочностные показатели, не удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к отвержденным отходам, для их последующего захоронения (эксперимент N 1). При термовлажностной обработке блоков при режимах, превышающих по температуре режимы предварительной обработки самого отхода, происходит резкое снижение прочности (эксперимент N 5 - отрицательный пример).

Снижение температуры предварительной термовлажностной обработки отхода ниже 120oC также приводит к снижению прочностных показателей бетонных изделий (эксперимент N 6 - отрицательный пример). Вместе с тем, превышение температуры предварительной термовлажностной обработки отхода выше 200oC с экономической и технической точки зрения не оправдано, так как при несущественном повышении прочности изделий происходит резкое увеличение требований к оборудованию для его проведения.

Предлагаемое решение позволяет исключить попадание радионуклидов в окружающую среду при переработке радиоактивных отходов и обеспечивает получение изделий с физико-механическими свойствами, обеспечивающими их безопасное захоронение.

Формула изобретения

Способ отверждения радиоактивных отходов, включающий смешение с вяжущим, формование изделий с последующим их отверждением, отличающийся тем, что отходы перед смешением подвергают предварительной термовлажностной обработке при температуре 120 - 200oС в герметичной камере, а отверждение изделий проводят в условиях термовлажностной обработки при температуре, не превышающей температуру обработки отходов.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам переработки жидких высокоактивных отходов

Изобретение относится к утилизации жидких органических отходов, содержащих фосфорорганические соединения методом экстрагенной технологии

Изобретение относится к ядерной энергетике может быть применено в других отраслях промышленности, например, в химической, для вывода из биосферы опасных токсикантов

Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к обращению с радиоактивными отходами и токсичными материалами

Изобретение относится к переработке смешанных отходов, а именно зольных остатков после сжигания низкоактивных отходов, содержащих токсичные металлы, путем включения их в железофосфатные цементы

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к остекловыванию, включению в базальт радиоактивных отходов, а также плавлению твердых радиоактивных отходов

Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов и предназначено для их перевода в цементообразное состояние

Изобретение относится к переработке высокоактивных растворов, образующихся при регенерации отработанного ядерного топлива, переводом их в отвержденное состояние

Изобретение относится к переработке жидких радиоактивных растворов технеция, образующихся при переработке облученного ядерного топлива

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов низкого и среднего уровней активности, в частности к отверждению отходов, путем их включения в искусственные минералоподобные формы, пригодные для долговременного захоронения

Изобретение относится к способам переработки радиоактивных отходов и может быть использовано при отверждении пульп фильтроперлита путем их цементирования
Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к области фиксации биологических, химических и радиоактивных отходов в устойчивой твердой среде
Изобретение относится к переработке высокоактивных отходов и предназначено для включения в керамику высокоактивных отходов, содержащих актинидные элементы, цирконий и редкоземельные элементы

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для сжигания смесей катионообменных и анионообменных смол, содержащих радиоактивные и токсичные элементы, на поверхности расплава стекла с фиксацией продуктов сжигания в стеклообразной матрице
Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для остекловывания радиоактивного перлита
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для цементирования твердых радиоактивных отходов, содержащих мелкозернистые материалы

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для остекловывания радиоактивной золы

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для остекловывания жидких радиоактивных отходов с последующим охлаждением стеклорасплава до получения монолитного конечного продукта, пригодного для долгосрочного хранения
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для включения в керамику Synroc радиоактивных отходов, содержащих преимущественно актиноидные и редкоземельные элементы
Изобретение относится к области ядерной энергетики и технологии, а именно к технологии переработки жидких среднеактивных отходов АЭС, ядерных энергетических установок, радиохимических производств, ядерных научных центров
Наверх