Способ кондиционирования жидких радиоактивных отходов

Авторы патента:

G21F9/04 - обработка жидких радиоактивных отходов

Владельцы патента RU 2617113:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эксорб" (RU)

Изобретение относится к технологиям цементирования материалов с радиоактивными компонентами и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Способ кондиционирования жидких радиоактивных отходов включает подачу жидких радиоактивных отходов в контейнер для цементирования ЖРО, подачу цемента с добавками в контейнер для цементирования ЖРО, смешивание цемента с добавками и жидких радиоактивных отходов до полной гомогенизации, причем цемент с добавками подают в контейнер для цементирования ЖРО в упаковке, выполненной из растворимых в водной среде материалов. Изобретение позволяет снизить дозовую нагрузки на обслуживающий персонал в процессе кондиционирования жидких радиоактивных отходов, упростить технологии кондиционирования жидких радиоактивных отходов. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Из существующего уровня техники известны установка и способ цементирования жидких радиоактивных отходов (патент № RU 2324242 от 28.09.2005). Установка содержит снабженную шлюзовым отсеком защитную камеру, контейнер, емкость для сухого цемента с добавками и расположенный в защитной камере узел приготовления цементного компаунда, включающий емкость для жидких радиоактивных отходов с устройством подачи жидких радиоактивных отходов в контейнер и перемешивающее устройство, соединенное с приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения "вверх-вниз", при этом по полу защитной камеры проложены рельсы, проходящие через шлюзовый отсек и заканчивающиеся снаружи защитной камеры, а контейнер установлен на рельсах с возможностью въезда в защитную камеру через шлюзовый отсек, установка снабжена расположенным снаружи защитной камеры узлом приготовления цементного теста, включающим емкость для сухого цемента, емкость для воды и дополнительное перемешивающее устройство, соединенное с дополнительным приводом вращения и возвратно-поступательного перемещения "вверх-вниз", при этом узел приготовления цементного компаунда расположен над местом останова контейнера в защитной камере с возможностью взаимодействия с контейнером, а узел приготовления цементного теста расположен над местом останова контейнера снаружи защитной камеры с возможностью взаимодействия с контейнером. Установка работает следующим образом. Тележка с контейнером находится в "чистой зоне". Мешалки приводятся во вращение и в поступательное перемещение "вниз" для вхождения в контейнер, в который подают цемент с добавками и воду в заданном соотношении. Компоненты перемешивают до получения однородной смеси - цементного теста. Мешалки возвращают "вверх" в исходное положение. Открывают шлюзовый отсек, и тележка, двигаясь по рельсам, въезжает в защитную камеру. В контейнер с цементным тестом подают ЖРО. В контейнере происходит перемешивание до однородного состава цементного компаунда. Контейнер удаляют из защитной камеры для затвердевания компаунда и окончательной транспортировки в хранилище.

Известен способ цементирования жидких радиоактивных отходов (патент № RU 2218618 от 14.02.2002), включающий дозирование порций компонентов цементного компаунда в контейнер, установленный на тележке, перемешивание цементного компаунда с помощью установленной в контейнере мешалки, которая приводится во вращательное движение электроприводом при стыковке контейнера с загрузочным узлом, с последующей расстыковкой контейнера с загрузочным узлом, закрытие контейнера с цементным компаундом и мешалкой крышкой и транспортирование его в хранилище, отличающийся тем, что в контейнер после его стыковки с загрузочным узлом устанавливают датчики нижнего и верхнего уровней, длины которых соответствуют в зависимости от солесодержания жидких радиоактивных отходов объему жидких радиоактивных отходов и объему цементного компаунда; с помощью датчика нижнего уровня регистрируют достижение заданного значения объема жидких радиоактивных отходов в контейнере, после чего прекращают подачу в контейнер жидких радиоактивных отходов и начинают подачу цемента и перемешивание цементного компаунда; с помощью датчика верхнего уровня регистрируют достижение заданного значения объема цементного компаунда, после чего прекращают подачу в контейнер цемента; время работы мешалки задают и автоматически контролируют с помощью таймера; по окончании перемешивания цементного компаунда датчики верхнего и нижнего уровней погружают в контейнер.

Также известен способ цементирования жидких радиоактивных отходов (патент № RU 2309472 от 03.04.2006), характеризующийся тем, что подают жидкие радиоактивные отходы в емкость, измеряют их уровень, перемешивают жидкие радиоактивные отходы в емкости, подают в емкость рассчитанный объем газа от внешнего источника, выгружают жидкие радиоактивные отходы в мерник через трубку для выгрузки, измеряют их уровень в мернике, перемешивают содержимое мерника, выгружают жидкие радиоактивные отходы из мерника, повышая в нем давление от внешнего источника газа, в контейнер через трубку для выгрузки, подают в контейнер цемент с добавками, перемешивают каждую порцию компаунда в контейнере.

В качестве прототипа рассмотрим способ цементирования жидких радиоактивных отходов (патент № RU 2132095 от 03.12.1997), включающий подачу цемента с добавками в емкость с мешалкой из расходных бункеров через дозаторы струйными насосами, одновременную подачу в емкость ЖРО до заполнения рабочего объема смесительного узла, приготовление цементного компаунда перемешиванием цемента с добавками и жидкими радиоактивными отходами, после чего разгружают смесительный узел через сливное устройство в контейнеры для длительного хранения. Устройство для осуществления способа цементирования жидких радиоактивных отходов содержит смесительный узел, состоящий из емкости с мешалкой, сливного устройства, вихревого аппарата, вход которого соединен с выходом емкости с мешалкой, а выход - со сливным устройством, трубопровод для подачи ЖРО, бункер для цемента, бункеры для твердых добавок, питатели-дозаторы цемента и твердых добавок, каждый из которых состоит из последовательно соединенных струйного насоса, подсоединенного к бункерам цемента и твердых отходов, трубопровода, расходного бункера и дозаторов, соединенных с входом емкости с мешалкой, циркуляционную магистраль, снабженную насосом и соединенную с входом емкости с мешалкой.

Недостатком описанных технических решений является необходимость использования специального оборудования для приготовления цементного компаунда (дозаторы цемента и цементного компаунда, средства подачи цемента, смесители, узлы приготовления цементного раствора, датчики, элементы связи между узлами и др.). Сложное и дорогостоящее оборудование требует периодического обслуживания и ремонта: промывки возможного засорения трубопроводов подачи цементной смеси, смесителей и др. Возможно возникновение нештатных ситуаций с отверждением цемента или цементного компаунда вне контейнера для захоронения. Увеличение времени нахождения в зоне радиоактивного облучения для периодического или аварийного обслуживания повышает дозовые нагрузки на обслуживающий оборудование персонал.

Задачей заявляемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение дозовой нагрузки на обслуживающий персонал в процессе кондиционирования жидких радиоактивных отходов, упрощение технологии кондиционирования жидких радиоактивных отходов, повышение надежности и безопасности процесса кондиционирования жидких радиоактивных отходов.

Для достижения указанного технического результата предлагается способ кондиционирования жидких радиоактивных отходов, включающий подачу жидких радиоактивных отходов в контейнер для цементирования ЖРО, подачу цемента с добавками в контейнер для цементирования ЖРО, смешивание цемента с добавками и жидких радиоактивных отходов до полной гомогенизации, причем цемент с добавками подают в контейнер для цементирования ЖРО в упаковке, выполненной из растворимых в водной среде материалов.

Упаковка может быть выполнена из водорастворимой полимерной пленки, в частности из поливинилового спирта. После того, как цемент в упаковке попадает в контейнер для цементирования ЖРО, упаковка растворяется в водной среде, а цементный компаунд перемешивают до полной гомогенизации, после чего контейнер, с уже отвержденной смесью, отправляют на хранение. Перемешивание цементного компаунда производят с помощью установленной в контейнере для цементирования ЖРО мешалки, которая приводится во вращательное движение электроприводом. Таким образом, при реализации способа исключается сложное в эксплуатации и требующее специального обслуживания оборудование, что позволяет существенно повысить степень радиационной защиты обслуживающего персонала в процессе кондиционирования жидких радиоактивных отходов.

Контейнер для цементирования ЖРО может быть размещен в защитном бетонном блоке. Указанные бетонные блоки являются конечным результатом обработки ЖРО и могут быть отправлены на захоронение или быть использованы как конструкционные материалы для строительства хранилищ.

Примеры реализации.

Пример 1

В стальную бочку объемом 200 литров поместили 150 кг сухого цемента в упаковках из поливинилового спирта (3 упаковки по 50 кг) и добавили 85 литров ЖРО, содержащих 285 г/л нитрата натрия и 10⁴ Бк/г бета-излучающих радионуклидов. После растворения упаковок цементный компаунд перемешивали лопастной мешалкой в течение 30 минут до полной гомогенизации. Бочку с отвержденным цементным компаундом отправили на захоронение.

Пример 2

В невозвратный защитный контейнер (НЗК-1) рабочим объемом 1,5 м³ поместили 1,0 т сухого цемента в упаковках из поливинилового спирта (20 упаковок по 50 кг), 100 кг бентонитовой глины в упаковках из поливинилового спирта (2 упаковки по 50 кг) и 0,66 м³ ЖРО с солесодержанием 230 г/л и активностью по цезию-137 10⁷ Бк/л. После растворения упаковок цементный компаунд перемешивали в течение 1 часа до полной гомогенизации. Отвержденный цементный компаунд в контейнере для цементирования отправили на захоронение.

Заявленное изобретение позволяет снизить дозовую нагрузку на обслуживающий персонал в процессе кондиционирования жидких радиоактивных отходов и существенно упростить процесс кондиционирования жидких радиоактивных отходов.

1. Способ кондиционирования жидких радиоактивных отходов, включающий подачу жидких радиоактивных отходов в контейнер для цементирования ЖРО, подачу цемента в контейнер для цементирования ЖРО, смешивание цемента и жидких радиоактивных отходов до полной гомогенизации, отличающийся тем, что цемент подают в контейнер для цементирования ЖРО в упаковке, выполненной из растворимых в водной среде материалов.

2. Способ кондиционирования жидких радиоактивных отходов по п. 1, отличающийся тем, что упаковка выполнена из поливинилового спирта.

Группа изобретений относится к атомной и радиохимической промышленности. Способ очистки жидкости, загрязненной радионуклидами, включает размещение в загрязненной жидкости как минимум по одному элементу из разных пористых материалов - гидрофильному и гидрофобному, один конец которых частично погружают в загрязненную жидкость, а на других путем пропускания электрического тока создают зону выпаривания, в которую транспортируют загрязненную жидкость за счет капиллярных свойств пористого материала, и где путем нагрева жидкости до кипения осуществляют компактирование загрязнений.

Способ каталитической денитрации жидких радиоактивных отходов // 2593163

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано для денитрации средне- и низкоактивных жидких радиоактивных отходов, подлежащих дальнейшему отверждению (цементации).

Способ экстракционного выделения молибдена из радиоактивных растворов // 2575028

Изобретение может быть использовано при подготовке растворов отработавшего ядерного топлива атомных электростанций (ОЯТ АЭС) к экстракционной переработке, при выделении радионуклидов из радиоактивных растворов облученных урановых мишеней в биомедицинских целях, а также при анализе технологических растворов.

Способ подготовки карбидного оят к экстракционной переработке // 2570657

Заявленное изобретение относится к способу подготовки карбидного ОЯТ к экстракционной переработке. В заявленном способе предусмотрена автоклавная обработка азотнокислого раствора карбидного ОЯТ.

Способ гетерогенного каталитического разложения комплексонов и поверхностно-активных веществ в технологических растворах радиохимических производств на никель-феррицианидном катализаторе // 2569374

Изобретение относится к способу гетерогенного каталитического разложения комплексонов и поверхностно-активных веществ в технологических растворах радиохимических производств на никель-феррицианидном катализаторе.

Микробиологический способ трансмутации химических элементов и превращения изотопов химических элементов // 2563511

Изобретение относится к области биотехнологии и трансмутации химических элементов. Радиоактивное сырье, содержащее радиоактивные химические элементы или их изотопы, обрабатывают водной суспензией бактерий рода Thiobacillus в присутствии элементов с переменной валентностью.

Способ иммобилизации радионуклидов из жидких радиоактивных отходов // 2560407

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к обезвреживанию жидких радиоактивных отходов, и может быть реализовано при утилизации радиоактивных отходов методом отверждения в стабильные твердые матрицы.

Способ удаления радиоактивного изотопа 60co из кубовых остатков атомных электростанций и система для его осуществления // 2558899

Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно к переработке жидких радиоактивных отходов, в частности кубовых остатков выпарных установок переработки трапных вод атомных электростанций.

Способ гетерогенного каталитического разложения оксалат-ионов, комплексонов и поверхностно-активных веществ в технологических растворах радиохимических производств // 2553266

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано в технологии переработки жидких радиоактивных отходов радиохимических производств и АЭС.

Способ обработки радиоактивных растворов и установка для его осуществления // 2537839

Заявленная группа изобретений относится к средствам обработки радиоактивных растворов. В заявленном способе обработки радиоактивных растворов перед заполнением емкости раствором в ее нижнюю часть помещают дополнительную емкость из тонкой диэлектрической пленки.

Способ извлечения серебра из азотнокислых актиноид-содержащих растворов (варианты) // 2618874

Изобретения могут быть использованы в технологии цветных металлов, при переработке промышленных растворов шлихообогатительных фабрик и аффинажных производств, в технологии производства и переработки отработавшего ядерного топлива. Способ включает нейтрализацию раствора, восстановление серебра до металла, отделение и растворение серебра в азотной кислоте. Нейтрализацию серебросодержащего раствора проводят несолеобразующим нейтрализующим агентом до pH 0,8-1,0, вносят комплексообразователь, содержащий одну и более аминогруппу и одну и более карбоксильную группу, и обеспечивают pH 1,0-2,5, вносят карбогидразид в качестве восстановителя. Выделение серебра в седиментируемые твердофазные формы осуществляют или в объеме раствора путем повышения температуры реакционной среды, или на развитой поверхности твердой фазы коллектора при пропускании серебросодержащего раствора с карбогидразидом через зернистый слой насадки при температуре 50-80°C. Изобретения обеспечивают упрощение процесса количественного отделения серебра из растворов, получение компактных твердофазных форм серебра, высокую селективность процесса по отношению к содержащимся в растворе актиноидам, получение концентрированных растворов регенерированного серебра. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 пр.

Способ переработки отработавших ионообменных смол // 2622647

Изобретение относится к области переработки ионообменных смол, отработавших свой ресурс в процессах ионообменного извлечения из воды катионов и анионов. Способ переработки отработавших ионообменных смол включает измельчение зерен смолы до размера частиц не более 500 мкм, приготовление 18-22% суспензии измельченной смолы в растворе щелочи в концентрации 5-50 г/л, окисление суспензии в реакторе при подаче воздуха в зону окисления в условиях сверхкритического состояния воды при температуре 480-580°С и давлении 235-245 атм, отвод газообразных продуктов окисления в виде паров воды, СО2 и N2, вывод твердых продуктов реакции в виде водной суспензии, доокисление твердых продуктов реакции в дополнительном реакторе при подаче воздуха в зону окисления в условиях сверхкритического состояния воды при температуре 480-580°С и давлении 235-245 атм, конденсацией паров воды, разделение газообразной, твердой и жидкой фаз. Изобретение позволяет уменьшить энергетические затраты на измельчение, сократить время измельчения. 1 табл.

Способ экстракционного выделения молибдена из радиоактивных растворов // 2624920

Изобретение относится к радиохимической технологии. Способ экстракционного выделения молибдена из радиоактивных растворов включает экстракцию молибдена растворами гидроксамовых кислот, растворенных в смеси не более 30% спирта с парафиновыми углеводородами при соотношении объемов органической и водной фаз менее 0,1. Промывку экстракта молибдена и иода осуществляют малым объемом раствора азотной кислоты с добавлением нитратов металлов из ряда: Hg(II), Cu(II), Ag(I), Pb(II), после чего экстракт промывают раствором азотной кислоты. Реэкстракцию молибдена проводят в раствор азотной кислоты с нагреванием при добавлении разрушаемого водорастворимого комплексообразующего агента до или после такой обработки, в последнем случае с повторной реэкстракцией в тот же раствор. Разрушение гидроксамовой кислоты в экстракте может ускоренно достигаться с помощью индуктора окисления. Конечный реэкстракт молибдена промывают экстрагентом. Изобретение позвоялет повысить концентрирование молибдена с его одновременной очисткой от неэстрагируемых примесей. 6 з.п. ф-лы, 8 пр.

Способ переработки жидких радиоактивных отходов // 2637811

Изобретение представляет собой способ переработки жидких радиоактивных отходов и относится к области охраны окружающей среды. Cпособ переработки жидких радиоактивных отходов, содержащих дисперсную фазу, заключается в выделении дисперсной фазы. Перед выделением дисперсной фазы в исходные жидкие радиоактивные отходы добавляют жидкость, нерастворимую в исходных жидких радиоактивных отходах и превышающую их по плотности. Выделение дисперсной фазы проводят центрифугированием. Технический результат – повышение уровня безопасности проведения переработки жидких радиоактивных отходов.

Установка для комплексной переработки жидких радиоактивных отходов // 2638026

Изобретение относится к атомной экологии. Установка для комплексной переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) содержит узлы предочистки ЖРО и сорбционной доочистки фильтрата. Узел предочистки ЖРО содержит снабженную мешалкой цилиндрическую герметичную емкость с плоским дном. В полости емкости размещен с зазором с дном и герметично связан с верхней стенкой емкости, вертикальный трубчатый корпус съемного мешочного фильтра. Мешалка содержит трубчатый вал, с которым скреплены два яруса горизонтальных лопастей, нижний из которых размещен с зазором 2-5 см над дном, а концы его лопастей составляют 1,5-3 см со стенками емкости. Лопасти верхнего яруса выполнены меньше на величину зазора, чем расстояние от вала мешалки до корпуса фильтра. Трубчатый вал надет на отводящую трубу. Верхняя часть вала снабжена зубчатым колесом. Изобретение позволяет упростить конструкцию установки и обеспечить использование в процессе переработки ЖРО одного типа сорбента. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ переработки жидких радиоактивных отходов // 2639724

Изобретение относится к ядерной физике, а именно к технологии переработки жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов включает подачу смеси жидких радиоактивных отходов и хлорида натрия в зону смешения плазмохимического реактора. Смесь жидких радиоактивных отходов диспергируют внутрь плазмохимического реактора путем подачи их на форсунки, расположенные в верхней части плазмохимического реактора, и одновременно с водоохлаждаемого медного электрода генерируют моноэлектродный высокочастотный факельный разряд, направленный вертикально вниз в плазмохимический реактор. При этом в качестве плазмообразующего газа используют атмосферный воздух. Обрабатывают смесь жидких радиоактивных отходов с хлоридом натрия в воздушно-плазменном потоке при массовом отношении смесь - воздух, равном 1:3, причем температуру в объеме плазмохимического реактора поддерживают не менее 800°C. Затем образующиеся продукты плазмохимической переработки в газовой фазе отводят и очищают в блоке очистки отходящих газов, а продукты плазмохимической переработки в конденсированной фазе в виде расплава хлорида натрия, включающего оксидные соединения металлов, осаждают с последующим извлечением из плазмохимического реактора. Изобретение позволяет уменьшить объем образующихся радиоактивных отходов. 1 ил.

Способ извлечения палладия из высокоактивного рафината экстракционного цикла переработки отработавшего ядерного топлива (варианты) // 2639884

Группа изобретений относится к области прикладной радиохимии в части обращения с образующимися при переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) жидкими радиоактивными отходами (ЖРО). Способ заключается во введении в высокоактивный рафинат комплексообразователя (аминоуксусной кислоты), образующего в результате координационного взаимодействия с палладием комплексные соединения, из которых палладий восстанавливается до металла под действием гидразина. Группа изобретений позволяет осуществить селективное (по отношению к продуктам деления) извлечение из азотнокислых сред более 99,3% металлического палладия в виде крупнозернистого осадка в первом варианте и в виде отложений на поверхности частиц зернистого слоя твердофазного катализатора во втором варианте с получением концентрированных растворов регенерированного палладия после его растворения в азотной кислоте. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил., 9 пр.

Установка для очистки воды от общей альфа-радиоактивности и радона // 2641122

Изобретение может быть использовано в области водоочистки и водоподготовки. Установка очистки воды содержит дегазатор в виде колонны (1) с крышкой (2) и с патрубками для подачи очищаемой воды (3) и отвода газов (4) в верхней части колонны и патрубками для подачи воздуха (5) и отвода очищенной воды (6) в нижней части колонны, заполненной насадкой (7), бак-сборник (8), аппарат для подачи воздуха (9). Установка снабжена дополнительным патрубком (10) в нижней части колонны (1) ниже слоя насадки и вторым патрубком (11) в средней части колонны (1) выше слоя насадки (7), причем один из патрубков присоединен к подаче промывной воды (12), а второй патрубок присоединен к отводу промывных вод или баку-накопителю. На патрубке отвода очищенной воды установлена запорная арматура (13). Насадка размещена между двумя перфорированными диафрагмами (14) и (15). Колонна снабжена ультразвуковыми излучателями (16), размещенными по периметру объема, заполненного насадкой. Установка обеспечивает повышенную радиационную безопасность при эксплуатации, повышенную эффективность очистки воды и отмывки материала насадки с последующим отведением радиоактивных осадков на утилизацию. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ очистки жидких радиоактивных отходов и устройство для его осуществления // 2641656

Группа изобретений относится к области ядерной энергетики. Способ очистки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) предусматривает предварительную фильтрацию, озонирование, дозированное введение в кубовый остаток ЖРО перекиси водорода, обработку кубового остатка импульсным ультрафиолетовым излучением сплошного спектра, микрофильтрацию с отделением шлама, содержащего радиоактивный кобальт, железо, марганец, и сорбцию для удаления радиоактивного цезия. Обработку кубового остатка ЖРО импульсами ультрафиолетового излучения совмещают с воздействием импульсного магнитного поля напряженностью, при этом импульсы ультрафиолетового излучения и импульсы магнитного поля формируют синхронно. Имеется также устройство для осуществления способа очистки ЖРО. Группа изобретений позволяет повысить степень очистки ЖРО. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ совместного определения массового содержания нептуния, америция и плутония в растворах спектрофотометрическим методом // 2647837

Изобретение относится к ядерной технологии, в частности к аналитическому обеспечению процесса переработки облученного ядерного топлива, и раскрывает способ совместного спектрофотометрического определения нептуния, америция и плутония. Способ характеризуется тем, что упаривают аликвоту исследуемого образца, содержащую нептуний, америций и плутоний, растворяют сухой остаток в серной кислоте с концентрацией 1-3 моль л-1, в полученный раствор добавляют двухвалентное серебро в виде оксида (AgO), перемешивают, образец помещают в спектрофотометрическую кювету, проводят измерения и рассчитывают концентрацию и количественное содержание указанных элементов в образце по значениям оптической плотности на соответствующих длинах волн: Am(III) - 503 нм, Pu(VI) - 830 нм и Np(VI) - 1223 нм. Изобретение может быть использовано для упрощения определения массового содержания Am, Pu и Np при одновременном повышении оперативности и точности. 1 табл.