Способ консервации остатков радиоактивных отходов в емкостях-хранилищах

Авторы патента:

Глазунов Владимир Алексеевич (RU)

Попков Владимир Александрович (RU)

Кравченко Вадим Альбертович (RU)

Бараков Борис Николаевич (RU)

Ильиных Юрий Сергеевич (RU)

Гамза Юрий Вячеславович (RU)

Калачев Игорь Борисович (RU)

G21F9/00 - Обработка материалов с радиоактивным заражением; устройства для устранения радиоактивного заражения таких материалов

Владельцы патента RU 2626766:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК") (RU)

Изобретение относится к атомной промышленности в части консервации емкостей-хранилищ радиоактивных отходов. Способ консервации остатков радиоактивных отходов в емкостях-хранилищах включает заполнение емкости-хранилища бетоном с использованием штатных технологических отверстий и пробуренных скважин, в которых установлены вертикально перемещаемые бетоноводы, через которые в емкость-хранилище укладывают бетон-консервант последовательными слоями и откачку жидких радиоактивных отходов. Скважины бурят по периферии емкости-хранилища, по которым сначала укладывают бетон-консервант с образованием вокруг всасывающего патрубка насоса впадины и вытеснением в нее с периферии имеющихся в емкости-хранилище жидких радиоактивных отходов, откачку которых осуществляют периодически по мере уменьшения площади впадины и возрастания уровня жидких радиоактивных отходов в ней. После откачки во впадину через штатное технологическое отверстие, расположенное над впадиной, подают цементный раствор. Изобретение позволяет уменьшить объем жидких радиоактивных отходов, отверждаемых в емкости. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к атомной промышленности в части консервации емкостей - хранилищ радиоактивных отходов, а более конкретно к консервации не выдаваемых остатков отходов непосредственно в емкостях-хранилищах.

Известен способ консервации подземного хранилища большого объема с концентрированными солевыми осадками высокоактивных жидких радиоактивных отходов (патент №2388083, МПК G21F 9/00), включающий заполнение хранилища бетоном-консервантом, используя штатные технологические отверстия и пробуренные через насыпной слой грунта и свод хранилища скважины, в которые введены вертикально перемещаемые бетоноводы. С помощью бетоноводов в хранилище укладывают радиационно стойкий бетон-консервант последовательными слоями. Перед укладкой каждого слоя бетона-консерванта проводят откачку имеющихся в хранилище жидких радиоактивных отходов (ЖРО) в объеме, равном объему укладываемого слоя бетона-консерванта.

Известный способ принят заявителем в качестве прототипа.

Применение известного способа для консервации остатков радиоактивных отходов емкостей-хранилищ нецелесообразно по следующим причинам.

Откачка перед укладкой каждого слоя бетона-консерванта имеющихся в емкости ЖРО в объеме, равном объему укладываемого слоя, потребует периодического многократного поднятия опущенного до дна емкости насоса в процессе укладки бетона. При этом будет необходимо демонтировать извлекаемые из емкости и загрязненные в процессе ее освобождения участки выдачного и подающего в насос разрежение и сжатый воздух трубопроводов, что приведет к дополнительному радиационному воздействию на персонал и потребует наличия специальной тары для упаковки загрязненных участков трубопроводов. Кроме того, для сокращения вторичных твердых радиоактивных отходов целесообразно часть насоса, опускаемую в емкость при ее освобождении, оставлять в выводимой из эксплуатации на консервацию емкости.

Технический результат - уменьшение объема ЖРО, отверждаемых в емкости.

Для достижения указанного технического результата в известном способе, включающем заполнение емкости-хранилища бетоном-консервантом с использованием штатных технологических отверстий и пробуренных скважин, в которых установлены вертикально перемещаемые бетоноводы, через которые в емкость-хранилище укладывают бетон-консервант последовательными слоями и откачку имеющихся в хранилище жидких радиоактивных отходов, скважины бурят по периферии емкости, через которые бетон-консервант сначала укладывают по периферии емкости до образования вокруг всасывающего патрубка насоса впадины и вытеснения в нее с периферии имеющихся в емкости ЖРО. Откачку ЖРО осуществляют периодически по мере уменьшения площади впадины и возрастания уровня ЖРО в ней.

После откачки ЖРО во впадину через штатное технологическое отверстие, расположенное над впадиной, подают цементный раствор и осуществляют отверждение оставшихся во впадине ЖРО включением их в цементную матрицу.

После отверждения ЖРО впадину заполняют бетоном-консервантом и осуществляют консервацию остатков радиоактивных отходов в емкости.

В частном случае заявляемого способа в цементный раствор вводят суперпластификатор С-3 и клиноптилолит.

В другом частном случае размещенную в емкости часть откачивающего насоса оставляют в емкости в консервируемых остатках отходов.

Бурение скважин по периферии емкости и укладка бетона-консерванта через них до образования вокруг всасывающего патрубка насоса впадины и вытеснения в нее с периферии имеющихся в емкости ЖРО позволяет повысить уровень жидкости во впадине и осуществить дальнейшую откачку ЖРО из нее.

Осуществление периодической откачки ЖРО по мере уменьшения площади впадины и возрастания уровня жидких радиоактивных отходов в ней позволяет уменьшить не выдаваемый объем ЖРО из емкости и тем самым осуществлять в емкости отверждение меньшего объема ЖРО, находящихся в емкости в виде суспензии.

Подача после откачки ЖРО во впадину через штатное технологическое отверстие, расположенное над впадиной, цементного раствора и осуществление отверждения оставшихся во впадине ЖРО включением их в цементную матрицу позволяет исключить наличие ЖРО в емкости и обеспечить условия для консервации остатков радиоактивных отходов в емкости.

Заполнение после отверждения ЖРО впадины бетоном-консервантом позволяет осуществить консервацию остатков радиоактивных отходов в емкости и обеспечить надежный барьер, обеспечивающий длительное безопасное хранение остатков радиоактивных отходов в емкости.

Введение в цементный раствор суперпластификатора С-3 позволяет обеспечить регламентируемую растекаемость цементного раствора с показателем подвижности осадки конуса в пределах 180-200 мм.

Введение в цементный раствор клиноптилолита, представляющего собой природный цеолит, в качестве сорбционной добавки позволяет предотвратить миграцию радионуклидов, в частности таких, как цезий-137 и стронций-90.

Оставление размещенной в емкости части откачивающего насоса в консервируемых остатках отходов позволяет сократить объем вторичных твердых радиоактивных отходов, требующих утилизации, и исключить дополнительное радиационное воздействие на персонал при ее извлечении из емкости.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, представленными на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, и фиг. 4.

На фиг. 1 показана емкость с остатками радиоактивных отходов;

на фиг. 2 - емкость с уложенным бетоном-консервантом через периферийные скважины и вытесненной с периферии суспензией;

на фиг. 3 - емкость после откачки суспензии из впадины;

на фиг. 4 - емкость с отвержденной суспензией;

на фиг. 5 - емкость после консервации остатков радиоактивных отходов.

Емкости-хранилища (далее по тексту - емкости), выводимые из эксплуатации на консервацию, расположены в горной выработке и представляют собой железобетонные резервуары 1 диаметром 12 м и глубиной 30 м, облицованные нержавеющей сталью 2 толщиной 4 мм. При выводе из эксплуатации емкости освобождаются от радиоактивных отходов, находящихся в них в виде пульпы различной плотности и твердого осадка, послойным методом. Метод заключается в создании в центре емкости впадины в осадке, заполняемой ограниченным объемом рабочей жидкости. Рабочая жидкость из впадины многократно используется для размыва осадка и его растворения до создания во впадине суспензии требуемой концентрации, которая затем выдается из впадины откачивающим насосом 3. Для выдачи суспензии используется пульсационный клапанный погружной насос (патент РФ №2 097 605, МПК 7 F04F 1/02), который в процессе освобождения емкости опускается до ее дна.

В конечной стадии освобождения емкостей (см. фиг. 1) суспензия 4 из впадины растекается по всей площади емкости 1, а осадок 5 остается под слоем суспензии 4 и над ней в виде отдельных островков. При уровне суспензии 4 в емкости 100-150 мм ее выдача из емкости 1 имеющимся пульсационным насосом 3 становится невозможной вследствие попадания воздуха в насос 3 из емкости 1. При этом суммарный не выдаваемый объем суспензии 4 и остатков осадка 5 составляет 10-16 м³.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.

По периферии емкости (см. фиг. 1) пробуривают скважины 6, в которые устанавливают вертикально перемещаемые бетоноводы 7. Затем по бетоноводам 7 в емкость 1 (см. фиг. 2) укладывают бетон-консервант 8 (далее по тексту - бетон) последовательными слоями до образования в центре емкости 1 впадины 9, в которую с периферии суспензия 4 вытесняется укладываемым бетоном 8. Откачивающим насосом 3 периодически осуществляют откачку суспензии 4 по мере уменьшения площади впадины 9 и возрастания уровня суспензии 4 в ней (см. фиг. 3). Предлагаемый способ позволяет уменьшать площадь впадины 9 и поднимать в ней уровень суспензии 4, при этом отношение уровня суспензии 4 во впадине 9 к уровню суспензии 4 в емкости 1 прямо пропорционально отношению площади емкости 1 к площади впадины 9.

Например, при образовании впадины 9 диаметром 4 м в емкости 1 диаметром 12 м уровень суспензии 4 во впадине 9 возрастет в 9 раз, а не выдаваемый насосом 3 объем суспензии 4 сократится до 1,25-2 м³. Дальнейшей укладкой бетона 8 и уменьшением площади впадины 9 не выдаваемый насосом 3 объем суспензии 4 в ней можно довести до 0,2-0,5 м³.

Далее (см. фиг. 4) во впадину 9 через штатное технологическое отверстие 10, расположенное над впадиной, по бетоноводу 11 подают цементный раствор и осуществляют отверждение оставшейся во впадине 9 суспензии 4 включением ее в цементную матрицу 12.

После включения суспензии 4 в цементную матрицу 12 по бетоноводу 11 подают бетон 8, которым заполняют впадину 9 вместе с насосом 3.

1. Способ консервации остатков радиоактивных отходов в емкостях-хранилищах, включающий заполнение емкости-хранилища бетоном с использованием штатных технологических отверстий и пробуренных скважин, в которых установлены вертикально перемещаемые бетоноводы, через которые в емкость-хранилище укладывают бетон-консервант последовательными слоями и откачку имеющихся в емкости-хранилище жидких радиоактивных отходов, отличающийся тем, что скважины бурят по периферии емкости-хранилища, по которым сначала укладывают бетон-консервант с образованием вокруг всасывающего патрубка насоса впадины и вытеснением в нее с периферии имеющихся в емкости-хранилище жидких радиоактивных отходов, откачку которых осуществляют периодически по мере уменьшения площади впадины и возрастания уровня жидких радиоактивных отходов в ней, после откачки во впадину через штатное технологическое отверстие, расположенное над впадиной, подают цементный раствор, после включения оставшихся во впадине жидких радиоактивных отходов в цементную матрицу впадину заполняют бетоном-консервантом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в цементный раствор вводят суперпластификатор С-3 и клиноптилолит.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размещенную в емкости часть откачивающего насоса оставляют в емкости в консервируемых остатках отходов.

Изобретение относится к области разделения жидких сред. Выпарная установка для концентрирования жидких растворов содержит, по меньшей мере, одну ступень выпаривания, включающую барабан с приводом вращения, трубкой подачи исходного раствора в его внутреннюю полость, трубкой отвода упаренного раствора и приспособлением для очистки его внутренней поверхности.

Способ очистки жидких радиоактивных отходов // 2616972

Изобретение относится к технологиям обработки материалов с радиоактивным загрязнением и может быть использовано при очистке жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Способ очистки жидких радиоактивных отходов включает подачу жидких радиоактивных отходов в емкость, внесение в указанную емкость сорбентов, перемешивание жидких радиоактивных отходов и сорбентов в емкости, отделение отработанного сорбента от раствора, отличающийся тем, что сорбент вносят в емкость в упаковке, выполненной из растворимых в водной среде материалов.

Термообработка углеродсодержащих отходов, улучшенная за счет инжектируемых газов // 2616590

Изобретение относится к средству дезактивации радиоактивного углеродсодержащего материала, в частности графита. Предложенный способ включает инжекцию водяного пара в указанный материал одновременно с первой термической обработкой, осуществляемой путем обжига материала при температуре в интервале от 1200 до 1500°С.

Способ остекловывания радиоактивного шлака // 2613161

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, может быть использовано для переработки радиоактивных отходов путем их иммобилизации. Способ остекловывания радиоактивного шлака включает его смешение с флюсующей добавкой, кальцинацию, нагрев смеси до температуры плавления, выдержку при этой температуре для гомогенизации и последующую кристаллизацию путем охлаждения расплава для получения химически и радиационно-устойчивой стеклокерамики, в качестве флюсующей добавки к кальцинированному шлаку используют тетраборат натрия (Na2B4O7) при следующем соотношении компонентов, масс.

Способ ремедиации радиоактивных почв // 2608075

Изобретение относится к экологии, в частности к защите окружающей среды, и может найти применение при восстановлении плодородия и снижении радиоактивности почв. Способ ремедиации радиоактивных почв включает посев радиоаккумулирующих растений, природное минеральное сырье.

Способ приготовления имитатора для отработки процессов осветления продуктов кислотного растворения отрабатавшего ядерного топлива // 2607647

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано для испытаний оборудования в технологии переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).

Фильтровальное устройство для фильтрации содержащего аэрозоли и/или газообразный йод газового потока // 2606751

Изобретение относится к фильтровальному устройству для фильтрации содержащего радиоактивные аэрозоли и газообразный радиоактивный йод газового потока. Фильтровальное устройство для фильтрации газового потока содержит закрытый герметично для текучей среды корпус, по меньшей мере, с одним входом для неочищенного газа, одним выходом для очищенного газа и одним содержащим фильтрующую среду фильтрующим элементом, который расположен в корпусе так, что подлежащий фильтрации газовый поток попадает от одного входа для неочищенного газа в выход для очищенного газа только через фильтрующий элемент.

Способ переработки радиоактивных донных отложений // 2605607

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, направлено на сохранение природных ресурсов и защиту среды обитания человека, изобретение может быть использовано для локализации радиоактивных отходов, в частности донных отложений, загрязненных радионуклидами.

Способ получения оксидов урана // 2603359

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано для получения порошка диоксида урана, идущего на изготовление керамических таблеток уранового оксидного ядерного топлива.

Устройство для окислительной деструкции металлоорганических комплексов жидких радиоактивных отходов // 2602090

Изобретение относится к области ядерной энергетики и касается, в частности, вопросов обращения с жидкими радиоактивными отходами, образующимися при работе атомных электростанций.

Способ упаривания высокоактивного рафината от переработки отработавшего ядерного топлива // 2626767

Изобретение относится к области переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) атомных станций (АЭС), в частности к технологии обращения с высокоактивным рафинатом экстракционного цикла переработки продукта кислотного растворения ОЯТ на стадии его концентрирования перед утилизацией путем отверждения. Способ упаривания высокоактивного рафината от переработки отработавшего ядерного топлива, в котором процесс упаривания азотнокислого рафината осуществляют в присутствии в кубовом растворе аминокислоты или аминокислоты и гидроксикарбоновой кислоты. Изобретение позволяет увеличить кратность упаривания высокоактивного рафината. 11 з.п. ф-лы, 6 пр.

Способ переработки жидких радиоактивных отходов // 2631244

Изобретение относится к технологии обращения с жидкими радиоактивными отходами ядерного топливно-энергетического цикла и может быть использовано в процессе переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Способ переработки жидких радиоактивных отходов включает отделение от жидкой фазы шламов, коллоидов и взвешенных частиц, удаление из жидкой фазы радионуклидов с применением селективных сорбентов и отверждение отработанных сорбентов и шламов. Переработку жидких радиоактивных отходов производят путем их перемешивания с селективным сорбентом в емкости с последующим отведением из емкости через фильтр-элемент раствора, очищенного от радионуклидов, шламов, коллоидов и взвешенных частиц. Емкость снабжена по крайней мере одним фильтр-элементом. Отверждение содержимого емкости осуществляют путем введения отверждающих материалов. Причем перед отверждением сорбента внутри емкости стадии закачивания ЖРО в упомянутую емкость, перемешивания с сорбентом и отведения очищенного раствора ЖРО в упомянутую емкость, перемешивания с сорбентом и отведения очищенного раствора проводятся несколько раз. Изобретение позволяет повысить радиационную защиту обслуживающего персонала в процессе производства. 6 з.п. ф-лы.

Система свч обработки жидких радиоактивных отходов непосредственно в стальных контейнерах с их последующей герметизацией с целью долгосрочного безопасного хранения // 2637116

Изобретение относится к области компактификации жидких радиоактивных отходов (ЖРО) с целью их последующего безопасного хранения или утилизации. Система СВЧ обработки жидких радиоактивных отходов непосредственно в стальных контейнерах с их последующей герметизацией с целью долгосрочного безопасного хранения содержит СВЧ генератор, крышку с входным патрубком и сменный контейнер, образующие резонатор, волноводный тракт, соединяющий СВЧ генератор и резонатор, ЕН-тюнер, включенный в волноводный тракт, и блок автоподстройки, отличается тем, что к крышке резонатора присоединен ряд подвижных волноводных плунжеров, в волноводный тракт включены два направленных ответвителя с обеих сторон от ЕН-тюнера, в волноводный тракт включен циркулятор с волноводной нагрузкой между ЕН-тюнером и СВЧ генератором, крышка резонатора снабжена дросселем для присоединения к контейнеру. Изобретение обеспечивает возможность частотной подстройки резонатора, защиту СВЧ генератора за счет его защиты от отраженной мощности с помощью циркулятора. 1 ил.

Устройство для кондиционирования радиоактивных ионообменных смол // 2637380

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов, в частности радиоактивных ионообменных смол (ИОС). Устройство для кондиционирования радиоактивных ИОС состоит из контейнера для отверждения ИОС с датчиком контроля заполнения, емкости пульпы ИОС, снабженной трубопроводом загрузки пульпы ИОС и трубопроводом транспортировки пульпы ИОС. Устройство включает аппарат обезвоживания и дозировки, снабженный трубопроводом возврата пульпы ИОС, переливной трубой пульпы ИОС, систему рециркуляции, трубопровода возврата рециркуляционной жидкости с запорной арматурой; виброплощадку, контейнер для отверждения ИОС снабжен патрубком заполнения и распределения пульпы ИОС, верхней сеткой, образующей верхнюю дренажную полость, и нижней сеткой, а также трубным смесителем полимерного связующего с патрубком для подачи полимерной смолы, патрубком для подачи отвердителя и перфорированной насадкой для увеличения гомогенности и подачи готового полимерного связующего; трубопровод транспортировки пульпы ИОС снабжен насосом-дозатором для управления транспортировкой пульпы ИОС. Изобретение позволяет повысить качество конечного продукта. 1 ил.

Композиция для пылеподавления и локализации продуктов горения после тушения пожара с радиационным фактором // 2638162

Изобретение относится к средствам защиты окружающей среды от последствий пожаров, осложненных радиационным фактором. Композиция для пылеподавления и локализации радиоактивных продуктов горения после тушения пожара с радиационным фактором в качестве поверхностно-активного вещества содержит смесь анионоактивного, неионогенного и амфотерного поверхностно-активных веществ при следующих соотношениях компонентов, мас. %: Водный раствор поливинилового спирта (в пересчете на массовую долю сухого продукта) 3,0-7,0 Пластификатор 0,1-0,3 Поверхностно-активное вещество 11,0-29,0 Вода остальное Изобретение позволяет произвести пылеподавление и локализацию радиоактивных продуктов горения, образовавшихся после тушения пожара на поверхностях, в том числе и с повышенными температурами. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

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.

Мембрана на подложке, функционализованная гекса- и октацианометаллатами, способ ее получения и способ разделения с применением этой мембраны // 2645989

Изобретение относится к мембране на подложке, к способу получению мембраны и способу выделению с помощью указанной мембраны твердых частиц и катионов металлов, более точно, к способу фильтрации твердых частиц и экстракции катионов металлов, в частности радиоактивных, содержащихся в жидкости. Мембрана на подложке содержит твердую пористую неорганическую фильтрационную мембрану, нанесенную на твердую пористую неорганическую подложку. Мембрана на подложке содержит наночастицы металлокоординационного полимера с CN-лигандами, содержащего катионы Mn+, где М есть переходный металл, и n равно 2 или 3; и анионы Alk+y[M'(CN)m]x-, где Alk означает щелочной металл, y равно 0, 1 или 2, М' означает переходный металл, x равно 3 или 4, и m равно 6 или 8. Указанные катионы Mn+ координационного полимера соединены металлоорганической или координационной связью с органической группой органической прививки, химически связанной с поверхностью фильтрационной мембраны, внутри пор фильтрационной мембраны и, возможно, внутри пор подложки. Способ выделения по меньшей мере одного катиона металла и твердых частиц из жидкой среды, в которой они находятся, с применением указанной мембраны на подложке, включает контакт потока жидкой среды с первой противоположной подложке стороной мембраны на подложке. Вторая часть потока жидкой среды, не прошедшая через мембрану на подложке, собирается на первой стороне мембраны и образовывает реагент, обогащенный твердыми частицами. Катион металла иммобилизован на поверхности твердой пористой неорганической фильтрационной мембраны, внутри пор мембраны и, возможно, внутри пор твердой пористой неорганической подложки. Изобретение позволяет с высокой эффективностью осуществить одновременно отделение твердых частиц и катионов металлов, в частности радиоактивных, содержащихся в жидкости. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 8 ил, 3 табл, 4 пр.