Способ подготовки твердой фазы жидких радиоактивных отходов к захоронению

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) к захоронению. Способ подготовки твердой фазы жидких радиоактивных отходов к захоронению включает разделение жидких радиоактивных отходов на жидкую и твердую фазы. Твердую фазу жидких радиоактивных отходов, состоящую преимущественно из ионообменной смолы, перлита и продуктов коррозии, смешивают с мелкодисперсным неорганическим гидрофильным порошком, с размером частиц менее 100 мкм. Количество порошка составляет не более 20% от массы твердой фазы, полученную смесь выдерживают при перемешивании и направляют в упаковку для последующего захоронения. Изобретение позволяет получить подлежащий захоронению продукт заданной влажности в соответствии с нормативными требованиями.

 

Область применения: подготовка твердой фазы жидких радиоактивных отходов (ЖРО) к захоронению.

Сущность изобретения - твердую фазу ЖРО, состоящую преимущественно из ионообменной смолы, перлита и продуктов коррозии, после отделения от жидкой фазы смешивают с мелкодисперсным неорганическим гидрофильным порошком, с размером частиц менее 100 мкм, причем количество порошка составляет не более 20% от массы твердой фазы, полученную смесь выдерживают при перемешивании и затем направляют в упаковку для дальнейшего захоронения.

Технический эффект - получение подлежащего захоронению продукта заданной влажности в соответствии с нормативными требованиями.

Заявляемый способ подготовки твердой фазы жидких радиоактивных отходов к захоронению относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки жидких радиоактивных отходов.

Известен способ подготовки радиоактивных ионообменных смол для захоронения путем включения в связующие, работающие при комнатной температуре (например, связующие на основе цементов) [А.С. Никифоров, В.В. Куличенко, М.И. Жихарев, «Обезвоживание жидких радиоактивных отходов», Москва, Энергоатомиздат, 1985, с. 115], включающий предварительное механическое обезвоживание РИОС и удаление остаточной влаги из них сушкой.

Недостатками известного способа являются повышенная продолжительность процесса (снижение производительности), а также то, что подготовленные таким образом смолы плохо совместимы с цементными матричными материалами, т.к. не происходит изменений в их способности к водопоглощению и набухаемости.

Известен способ подготовки радиоактивных смол к иммобилизации в цементоподобный матричный материал (RU 2089950 C1, МПК⁶, G21F 9/30, опубл. 10.09.1997), включающий их обработку гидрооксидом натрия. Полученную в результате обработки смесь смешивают с водой и измельченным гранулированным доменным шлаком и выдерживают до образования твердого монолитного продукта.

Недостатком известного способа является то, что подготовленные таким образом смолы плохо совместимы с цементоподобными матричными материалами, т.к. не происходит изменений в их способности к водопоглощению и набухаемости.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ подготовки радиоактивных ионообменных смол к захоронению путем центрифугирования (Хранение отработавших ионообменных смол низкого и среднего уровня удельной активности в контейнерах типа НЗК без включения в матрицу. Сорокин В.Т., Демин А.В., Прохоров Н.А., Великина С.А., Гатауллин P.M., Меделяев И.А., Перегудов Н.Н., Шарафутдинов Р.Б. Ядерная и радиационная безопасность. №4(54) 2009 г. Официальное издание федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору.).

Недостатками известного способа являются низкая надежность при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО) сложного состава, содержащих ионообменную смолу, фильтр-перлит, продукты коррозии, нефтепродукты и другие взвешенные вещества.

Учитывая сложный состав подлежащих переработке ЖРО, концентрация свободной влаги в твердой фазе может превысить нормативный показатель - 3% (НП-020-2000 «Сбор, переработка, хранение и кондиционирование твердых радиоактивных отходов», п. 5.12).

Кроме того, даже при переработке только ионообменной смолы, как следует из представленных в описании известного способа данных, влажность полученного продукта может превышать влажность суховоздушной смолы более чем на 10%, что не соответствует нормативу (3%).

Техническим результатом заявляемого способа подготовки твердой фазы жидких радиоактивных отходов к захоронению является устранение недостатков прототипа, заключающееся в повышении надежности процесса.

Указанный технический результат достигается за счет того, что ЖРО разделяют на твердую и жидкую фазы, жидкую фазу направляют на дальнейшую переработку, твердую фазу, состоящую преимущественно из ионообменной смолы, перлита и продуктов коррозии, смешивают с мелкодисперсным неорганическим гидрофильным порошком, с размером частиц менее 100 мкм, причем количество порошка составляет не более 20% от массы твердой фазы, полученную смесь выдерживают при перемешивании и направляют в упаковку для дальнейшего захоронения.

Отличительными признаками заявляемого способа являются следующие:

- твердую фазу ЖРО после разделения с жидкой фазой направляют в смеситель для смешения с мелкодисперсным неорганическим гидрофильным порошком, с размером частиц менее 100 мкм, причем масса дозируемого порошка не превышает 20% от массы отделенной твердой фазы;

- полученную при перемешивании смесь направляют в упаковку для последующего захоронения.

При смешении отделенной твердой фазы с неорганическим гидрофильным порошком происходит связывание свободной влаги, причем за счет малого размера частиц порошка происходит частичное его проникновение в поры присутствующей в твердой фазе ионообменной смолы и их закупорка, препятствующая выходу находящейся в них влаги на поверхность. Кроме того, происходит взаимодействие мелких частиц твердой фазы и порошка, сообразованием агломератов.

В качестве неорганического гидрофильного порошка может использоваться цемент, бентонит, геоцемент и т.п.

Способ может быть реализован следующим образом.

Жидкие радиоактивные отходы откачиваются из емкостей хранения и направляются в дозирующий отстойник объемом 3 м³.

В отстойнике происходит отстаивание твердой фазы до накопления 300 литров, что соответствует 150 кг в пересчете на сухой продукт.

После накопления заданного объема твердой фазы в отстойнике проводится ее взрыхление для получения равномерной суспензии с концентрацией твердой фазы 10%, которая гидротранспортом подается на разделение в осадительную центрифугу.

Отделенная жидкая фаза возвращается в емкости хранения, отделенная твердая фаза с концентрацией свободной влаги 30-60% сбрасывается в смеситель, в который подается 15 кг мелкодисперсного неорганического гидрофильного порошка, с размером частиц менее 100 мкм, например цемент, гипс, бентонит и т.п.

В смесителе проходит смешение твердой фазы с порошком, при этом свободная влага связывается с порошком, мелкие фракции порошка частично проникают в поры присутствующей в твердой фазе ионообменной смолы, частично образуют агломераты с мелкой фракцией ионообменной смолы и других составляющих, например гидроксидов железа, перлита и т.п.

После выдержки при перемешивании образовавшаяся смесь, не содержащая свободной влаги, помещается в упаковку твердых радиоактивных отходов для захоронения.

Способ подготовки твердой фазы жидких радиоактивных отходов к захоронению, включающий разделение жидких радиоактивных отходов на жидкую и твердую фазы, отличающийся тем, что твердую фазу жидких радиоактивных отходов, состоящую преимущественно из ионообменной смолы, перлита и продуктов коррозии, смешивают с мелкодисперсным неорганическим гидрофильным порошком, с размером частиц менее 100 мкм, причем количество порошка составляет не более 20% от массы твердой фазы, полученную смесь выдерживают при перемешивании и направляют в упаковку для последующего захоронения.