Способ дезактивации грунтов от радионуклидов цезия

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и предназначено для дезактивации грунтов от радионуклидов цезия. Технический результат - расширение области применения, а также повышение степени, скорости и безопасности реализации. Способ включает обработку грунта, загрязненного радионуклидами цезия, водным раствором смеси щавелевой кислоты с концентрацией не менее 0,5 М и водорастворимой аммонийной, калиевой или натриевой соли фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты с концентрацией каждой из солей не менее 0,1 М в случае их отдельного использования и суммой числовых значений величин концентраций каждой из солей не менее 0,1 M в случае их совместного использования.

Заявляемый способ относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки твердых радиоактивных отходов (ТРО). Наиболее эффективно заявляемый способ может быть использован при дезактивации грунтов, загрязненных радионуклидами цезия.

Известен способ дезактивации грунтов путем механического удаления верхнего, загрязненного радионуклидами, слоя грунта [1].

Недостатками известного способа являются: опасность вторичного загрязнения местности радионуклидами, (например, за счет пылеобразоания), а также повышенный объем образующихся радиоактивных отходов за счет присутствия в них радиоактивного грунта, практически всегда захватываемого вместе с радиоактивным при его механическом удалении.

Известен также способ обработки загрязненного радиоактивными веществами грунта, включающего обработку загрязненного радионуклидами грунта водным раствором, содержащим карбонизированную воду, кондиционирующее вещество и комплексообразователь, содержащий анион карбоновой кислоты с 2 - 6 атомами углерода [2].

Недостатками известного способа являются: невысокие степень и скорость дезактивации радионуклидов цезия.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является "Способ дезактивации грунтов цезия-137", включающий обработку грунтов водным раствором смеси минеральной кислоты (азотной или соляной) с водорастворимой солью фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты (фторидами и/или кремнефторидами аммония, калия или натрия), причем концентрация минеральной кислоты в водном растворе составляет не менее чем 1 М, концентрация водорастворимой соли фтористоводородной или кремнефтористоводородной кислоты в случае их отдельного использования - не менее чем 0,1 М, а в случае их совместного использования сумма числовых значений величин концентраций каждой из солей, выраженных в молях, составляет не менее 0,1 [3].

Несмотря на то, что вышеуказанный способ предназначен для дезактивации грунта от радионуклида цезия-137, он вполне приемлем для дезактивации грунтов и от других радионуклидов цезия, например, от цезия-134, в связи с идентичностью их химических свойств.

Недостатками известного способа являются пониженные степень и скорость дезактивации радионуклидов цезия, повышенная опасность реализации способа (вследствие выделения в газовую фазу токсичных паров азотной или соляной кислот), а также ограниченная применимость способа, связанная с его непригодностью для обработки грунтов, предназначенных для последующего использования в промышленности и сельском хозяйстве.

Преимуществами заявляемого способа являются: повышение степени и скорости дезактивации радионуклидов цезия, повышение безопасности реализации способа, а также расширение области его применения.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что грунт, загрязненный радионуклидами цезия, обрабатывают водным раствором смеси щавелевой кислоты с водорастворимой солью фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты (фторидами и/или кремнефторидами аммония, калия или натрия), причем концентрация щавелевой кислоты в водном растворе составляет не менее чем 0,5 М, концентрация водорастворимой соли фтористоводородной или кремнефтористоводородной кислоты в случае их отдельного использования - не менее чем 0,1 М, а в случае их совместного использования сумма числовых значений величин концентраций каждой из солей, выраженных в молях, составляет не менее 0,1.

При концентрациях названных компонентов дезактивирующего раствора ниже вышеуказанных пределов не достигаются эффекты повышения степени и скорости дезактивации.

Верхние пределы концентраций ограничиваются максимальной естественной водорастворимостью щавелевой 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 реализуют следующим образом.

Суглинистый грунт, загрязненный радионуклидами цезия с удельной активностью до 88 Бк/г обрабатывают водным раствором щавелевой кислоты с концентраций 0,5 М в присутствии фторида или кремнефтоида аммония, калия или натрия с концентрацией 0,5 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 каждой из солей в случае использования смеси фторида и кремнефторида аммония, калия или натрия (наиболее жесткие условия).

Расход дезактивирующего раствора (в мл) по отношению к дезактивируемому грунту (в г) составляет 5 : 1, продолжительность дезактивации 3 суток, а суглинистый грунт был выбран как среда, наиболее трудно поддающаяся дезактивации.

В результате экспериментов было установлено, что степень дезактивации суглинистого грунта по радионуклидам цезия для возможных комбинаций между щавелевой кислотой и фторидом и/или кремнефторидом аммония, калия или натрия составляет 64 - 68% (против 60% в способе-прототипе), а средняя скорость дезактивации 22 - 24% в сутки (против 20% в способе-прототипе).

В процессе реализации способа были также установлены отсутствие выделений токсичных паров в газовую фазу, а также возможность использования дезактивированного грунта в промышленности и сельском хозяйстве.

Таким образом, замена токсичной азотной или соляной кислоты щавелевой кислотой с указанной концентрацией обеспечивает расширение области применения заявляемого способа, а также повышает степень, скорость и безопасность его реализации.

Источники информации 1. Зимон А.Д. и др. Дезактивация, М., издат, 1994, с. 256-257.

2. Заявка EP 0533494, кл. G 21 F 9/28, 1993.

3. Патент РФ N 2094867, кл. G 21 F 9/28, 1997.

Формула изобретения

Способ дезактивации грунтов от радионуклидов цезия, включающий обработку грунта водным раствором смеси кислоты и водорастворимой аммонийной, калиевой или натриевой соли фтористо-водородной и/или кремнефтористоводородной кислоты с концентрацией каждой из солей не менее 0,1 М в случае их отдельного использования и суммой числовых значений величин концентраций каждой из солей не менее 0,1 М в случае их совместного использования, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют щавелевую кислоту с концентрацией не менее 0,5 М.