RU2179761C2 - Способ рекуперации нитрат-ионов в виде азотной кислоты из стоков ядерной промышленности - Google Patents
Способ рекуперации нитрат-ионов в виде азотной кислоты из стоков ядерной промышленности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2179761C2 RU2179761C2 RU98113143A RU98113143A RU2179761C2 RU 2179761 C2 RU2179761 C2 RU 2179761C2 RU 98113143 A RU98113143 A RU 98113143A RU 98113143 A RU98113143 A RU 98113143A RU 2179761 C2 RU2179761 C2 RU 2179761C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nitrates
- gas stream
- solution
- paragraphs
- decomposition
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- -1 ion nitrates Chemical class 0.000 title claims abstract description 19
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 title 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 49
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims description 29
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 6
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 6
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 claims description 4
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 claims 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 13
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 9
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 5
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 229910002007 uranyl nitrate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- MZFRHHGRNOIMLW-UHFFFAOYSA-J uranium(4+);tetrafluoride Chemical compound F[U](F)(F)F MZFRHHGRNOIMLW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H uranium hexafluoride Chemical compound F[U](F)(F)(F)(F)F SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052778 Plutonium Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 150000001224 Uranium Chemical class 0.000 description 1
- WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O ammonium nitrate Chemical class [NH4+].[O-][N+]([O-])=O DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical class [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N plutonium atom Chemical compound [Pu] OYEHPCDNVJXUIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005199 ultracentrifugation Methods 0.000 description 1
- 229910000439 uranium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/42—Reprocessing of irradiated fuel
- G21C19/44—Reprocessing of irradiated fuel of irradiated solid fuel
- G21C19/46—Aqueous processes, e.g. by using organic extraction means, including the regeneration of these means
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу рекуперации нитрат-ионов, содержащихся в водных стоках ядерной промышленности. Сущность способа рекуперации нитрат-ионов из водных стоков ядерной промышленности в виде азотной кислоты состоит в термическом разложении этих нитрат-ионов в растворе и рекуперации паров оксидов азота, образовавшихся при термической обработке в водной среде, при этом в контактной зоне реакционной камеры обеспечивают термомеханический контакт между этим раствором и газовым потоком, введенным одновременно в реакционную камеру в виде симметричного газового потока, и этот газовый поток имеет температуру, которая по меньшей мере выше температуры разложения основной части нитратов в растворе, и имеет механическую энергию, которая достаточно высока для того, чтобы вызвать тонкое распыление раствора и осуществить мгновенное разложение этих нитратов с образованием паров оксидов азота, которые затем превращают в азотную кислоту посредством охлаждения и поглощения в водной среде. Способ обеспечивает мгновенное разложение всех нитратов, содержащихся в водном растворе, независимо от температуры разложения каждого из них, при этом не образуется неупорядоченного осадка на стенках устройства. 21 з.п.ф-лы.
Description
Изобретение относится к способу рекуперации в виде азотной кислоты нитрат-ионов, содержащихся в водных стоках ядерной промышленности, путем термического разложения этих нитрат-ионов в растворе и рекуперации в водной среде паров оксидов азота, образовавшихся при этой термической обработке.
Это изобретение также относится к способу рекуперации в виде азотной кислоты нитрат-ионов, содержащихся в водных стоках ядерной промышленности, путем термического разложения этих нитрат-ионов в растворе и рекуперации в водной среде паров оксидов азота, причем эта азотная кислота предназначается для рециркуляции в процессах ядерной промышленности:
- для растворения урансодержащих концентратов, полученных при переработке урансодержащих руд;
- или для растворения брикетов ядерного топлива:
- до того, как они введены в ядерный реактор, то есть, полученных на технологической линии в виде брикетов, имеющих дефекты, или в виде отходов, возникших на таких стадиях, как формование или прессование оксида урана или смешанного оксида для приготовления сырьевых брикетов, спекания в восстановительной атмосфере, а также при точном измельчении полученных брикетов, обеспечивая возможность придания им заданных размеров, и для раскрытия возможных дефектов структуры, таких как трещины;
- и/или в конце срока службы, после их облучения в ядерном реакторе, выведения из реактора, охлаждения в отстойнике, измельчения и превращения их компонентов в нитраты.
- для растворения урансодержащих концентратов, полученных при переработке урансодержащих руд;
- или для растворения брикетов ядерного топлива:
- до того, как они введены в ядерный реактор, то есть, полученных на технологической линии в виде брикетов, имеющих дефекты, или в виде отходов, возникших на таких стадиях, как формование или прессование оксида урана или смешанного оксида для приготовления сырьевых брикетов, спекания в восстановительной атмосфере, а также при точном измельчении полученных брикетов, обеспечивая возможность придания им заданных размеров, и для раскрытия возможных дефектов структуры, таких как трещины;
- и/или в конце срока службы, после их облучения в ядерном реакторе, выведения из реактора, охлаждения в отстойнике, измельчения и превращения их компонентов в нитраты.
В ядерной промышленности имеется множество стадий очистки и/или превращения соединений в нитраты металлов, таких как уран, плутоний, торий, цезий, рутений, гадолиний, церий или другие. Эти нитраты в последующем разлагаются термически на оксиды металлов, при этом возникают газообразные выбросы, которые содержат водяной пар и пары оксидов азота.
В полном цикле, начиная от рудной экстракции до введения в атомные энергетические станции в качестве топлива, уран, происходящий из урансодержащей руды, подают в виде урансодержащего концентрата различного состава, такого как уранат магния, калия или аммония, а также урансодержащего концентрата, состоящего из таких оксидов как U3O8 или пероксидов, таких как UO4•nH2•О. Эти урансодержащие концентраты еще содержат много мешающих примесей, которые необходимо удалять, так как они не совместимы с урановым циклом, включающим превращение, обогащение и производство топлива.
Фактически, до получения топливного качества, уран может проходить через стадию гидрофторирования (превращения в тетрафторид урана). Полученный на этой стадии тетрафторид урана может направляться либо на производство металлического урана, загружаемого в ядерный реактор с природным ураном, либо на обогащение лазерным облучением, или подается на другую стадию фторирования (превращения тетрафторида урана в гексафторид урана), причем получаемый гексафторид урана является исходным материалом, подаваемым в контуры для обогащения урана путем газовой диффузии или ультрацентрифугирования, или лазерного обогащения.
Следовательно, для превращения урана, происходящего из урансодержащего концентрата, может потребоваться до любого химического превращения стадия очистки для удаления присутствующих примесей.
Эта очистка заключается в обработке урансодержащего концентрата азотной кислотой, которая растворяет не только уран в виде уранил-нитрата, но также и примеси, которые переходят в урансодержащий концентрат. Например, в случае уранатов наиболее важными из этих примесей являются натрий, калий, аммоний, кальций и магний. В случае урансодержащих концентратов в виде оксидов, эти примеси присутствуют в гораздо меньшем количестве.
Затем раствор неочищенного уранил-нитрата обрабатывают с помощью фосфорорганического растворителя, такого как трибутилфосфат, который позволяет экстрагировать и извлекать чистый уранил-нитрат.
В условиях этой стадии очистки получаются кислые водные стоки, которые практически не содержат урана, но содержат все примеси, которые превращаются в растворимые нитраты, присутствующие изначально в урансодержащем концентрате.
В настоящее время эти стоки, которые в этом виде нельзя выбрасывать в окружающую среду, нейтрализуют обычно известью и затем хранят в таком состоянии в закрытом водоеме, в котором происходит разделение твердой и жидкой фаз: жидкая фаза самопроизвольно концентрируется за счет медленного испарения воды, которая однако отчасти компенсируется за счет дождей. Однако поверхность этих водоемов должна постепенно увеличиваться, чтобы собирать и иметь возможность удерживать эти стоки сразу же после их образования.
Из патента Франции А-2410870 известен способ обработки остаточного раствора, содержащего нитрат аммония и получаемого в ядерной промышленности. Этот способ заключается в распылении водного раствора нитрата аммония в верхнем конце печи в области, где температура соответствует разложению этого нитрата, и в выведении продуктов разложения в нижнем конце печи.
Однако в этом способе:
- практически рассматривается обработка одного нитрата аммония, который разлагается при низкой температуре, образуя газообразные остатки разложения в области, нагретой до температуры разложения, а не смешанные нитраты металлов, в которых каждый нитрат разлагается при температуре, зависящей от его природы, и эти температуры гораздо выше, чем температура разложения нитрата аммония, причем это приводит к твердым и газообразным остаткам разложения;
- распыление раствора нитратов, подлежащих разложению, проводится путем распыления через форсунку. При этом распылении образуются капельки различного размера, которые опускаются в печи с различными скоростями. Это явление вызывает неполное разложение нитрата, отчасти из-за различия капель в размерах и, следовательно, различной кинетики реакции;
- образуется неупорядоченный осадок, который покрывает стенки печи, и поэтому требуется его регулярное удаление;
- осуществляется со средствами, смонтированными на нагревательных элементах, такими, что нарушается достаточный и однородный теплообмен.
- практически рассматривается обработка одного нитрата аммония, который разлагается при низкой температуре, образуя газообразные остатки разложения в области, нагретой до температуры разложения, а не смешанные нитраты металлов, в которых каждый нитрат разлагается при температуре, зависящей от его природы, и эти температуры гораздо выше, чем температура разложения нитрата аммония, причем это приводит к твердым и газообразным остаткам разложения;
- распыление раствора нитратов, подлежащих разложению, проводится путем распыления через форсунку. При этом распылении образуются капельки различного размера, которые опускаются в печи с различными скоростями. Это явление вызывает неполное разложение нитрата, отчасти из-за различия капель в размерах и, следовательно, различной кинетики реакции;
- образуется неупорядоченный осадок, который покрывает стенки печи, и поэтому требуется его регулярное удаление;
- осуществляется со средствами, смонтированными на нагревательных элементах, такими, что нарушается достаточный и однородный теплообмен.
Вследствие всех этих недостатков, этот способ не может применяться для обработки водных стоков, содержащих смесь нитратов в растворе.
Поэтому, для того чтобы ограничить увеличение этих водоемов, в этом изобретении поставлена цель обработки:
- не только водной фазы этих водоемов;
- но также непосредственно водных стоков, которые обогащены примесями нитратов, которые появились при растворении урансодержащих концентратов и экстракции урана фосфорорганическим растворителем.
- не только водной фазы этих водоемов;
- но также непосредственно водных стоков, которые обогащены примесями нитратов, которые появились при растворении урансодержащих концентратов и экстракции урана фосфорорганическим растворителем.
Следовательно, предметом изобретения является:
- способ рекуперации паров оксидов азота, путем превращения их в азотную кислоту и рециркуляции азотной кислоты в цикле ядерного топлива;
- способ термического разложения водного раствора нитратов примесных металлов или других примесей, являющихся стоками в ядерной промышленности;
- способ, обеспечивающий термическую обработку жидкой фазы водоемов для хранения водных стоков, появляющихся в цикле ядерного топлива;
- способ, обеспечивающий термическую обработку водной фазы уранового цикла, причем эта водная фаза возникла при разделении двух фаз, органической фазы, содержащей очищенный уран, и другой водной фазы, содержащей все примеси;
- способ, обеспечивающий непосредственную обработку водной фазы, содержащей все примеси посредством разложения без покрытия стенок установки твердой фазой.
- способ рекуперации паров оксидов азота, путем превращения их в азотную кислоту и рециркуляции азотной кислоты в цикле ядерного топлива;
- способ термического разложения водного раствора нитратов примесных металлов или других примесей, являющихся стоками в ядерной промышленности;
- способ, обеспечивающий термическую обработку жидкой фазы водоемов для хранения водных стоков, появляющихся в цикле ядерного топлива;
- способ, обеспечивающий термическую обработку водной фазы уранового цикла, причем эта водная фаза возникла при разделении двух фаз, органической фазы, содержащей очищенный уран, и другой водной фазы, содержащей все примеси;
- способ, обеспечивающий непосредственную обработку водной фазы, содержащей все примеси посредством разложения без покрытия стенок установки твердой фазой.
Поэтому целью изобретения является преодоление недостатков способа уровня техники путем предоставления способа, в котором:
- разлагаются все нитраты, содержащиеся в водном растворе, независимо от температуры разложения каждого нитрата в этом растворе;
- достигается мгновенное разложение этих нитратов;
- указанное разложение нитратов протекает при высокой температуре;
- не образуется неупорядоченного осадка на стенках соответствующего устройства.
- разлагаются все нитраты, содержащиеся в водном растворе, независимо от температуры разложения каждого нитрата в этом растворе;
- достигается мгновенное разложение этих нитратов;
- указанное разложение нитратов протекает при высокой температуре;
- не образуется неупорядоченного осадка на стенках соответствующего устройства.
Цель разработанного здесь способа достигается путем осуществления мгновенного и резкого контакта, одновременно термического и механического, между обрабатываемым раствором и газовым потоком, имеющим высокую температуру и высокую механическую энергию.
Это изобретение относится к способу рекуперации в виде азотной кислоты нитрат-ионов, содержащихся в водных стоках ядерной промышленности, путем термического разложения этих нитрат-ионов в растворе, рекуперации газовых отходов, содержащих пары оксидов азота, и их превращение в азотную кислоту.
В соответствии с изобретением этот способ отличается тем, что:
a) на первой стадии, в контактной зоне реакционной камеры, обеспечивается термомеханический контакт между этим раствором и газовым потоком, введенным одновременно в реакционную камеру, причем этот газовый поток имеет температуру, которая по меньшей мере выше температуры разложения основной части нитратов в растворе, и имеет механическую энергию, которая достаточна для того, чтобы вызвать тонкое и однородное распыление раствора и осуществить мгновенное разложение этих нитратов с образованием паров оксидов азота;
b) на второй стадии эти пары оксидов азота превращаются в азотную кислоту посредством охлаждения и поглощения в водной среде.
a) на первой стадии, в контактной зоне реакционной камеры, обеспечивается термомеханический контакт между этим раствором и газовым потоком, введенным одновременно в реакционную камеру, причем этот газовый поток имеет температуру, которая по меньшей мере выше температуры разложения основной части нитратов в растворе, и имеет механическую энергию, которая достаточна для того, чтобы вызвать тонкое и однородное распыление раствора и осуществить мгновенное разложение этих нитратов с образованием паров оксидов азота;
b) на второй стадии эти пары оксидов азота превращаются в азотную кислоту посредством охлаждения и поглощения в водной среде.
Водные растворы нитратов металлов, названных примесными нитратами, отходящие из ядерной промышленности, содержат большое количество неорганических солей, существенно в указанной форме нитратов, однако они также могут содержать другие соли, такие как хлориды, сульфаты и фториды различных металлических элементов.
В случае растворов, происходящих от обработки концентратов типа ураната, эти растворы обогащены нитратами кальция, натрия и аммония, а также нитратами калия и магния.
В случае урансодержащих концентратов в форме оксидов, эти водные растворы содержат небольшое количество таких примесных металлов, как, например, железо, кальций, магний, алюминий, калий и другие металлы.
В соответствии с первой стадией способа изобретения в контактной зоне реакционной камеры, обеспечивается термомеханический контакт между водным раствором нитратов металлов - стоком из ядерной промышленности и газовым потоком, имеющим высокую механическую энергию, а также такую температуру, которая по меньшей мере равна температуре разложения основной части нитратов в указанном растворе.
Водный раствор нитратов металлов, образующий жидкую фазу, обычно вводят вдоль соответствующей оси в области контактной зоны и превращается в ней в тонкую и однородную дисперсию.
Этот газовый поток, имеющий высокую механическую и термическую энергию, вводят одновременно с жидкой фазой в зону контакта в виде симметричного вихревого потока. Этот вихревой поток, соосный с основной осью реакционной камеры, обладает способностью превращать раствор нитратов металлов, который вводят в виде частично очищенной микрокапельной дисперсии. Этот раствор захватывается газовым потоком, заблаговременно нагревается до высокой температуры в соответствии с резким и кратким механическим контактом и в последующем подвергается достаточному термическому воздействию, чтобы вызвать мгновенное разложение нитратов в порошкообразную смесь, состоящую из оксидов, карбонатов, других нитратов или других солей, которые разлагаются при гораздо большей температуре, чем температура в камере.
Порошкообразную смесь, состоящую из оксидов металла, карбонатов и других солей, образующуюся в области разложения, можно хранить как таковую или ее можно подвергать последующим механическим превращениям, таким как сжатие, инактивация, переход в стеклообразное состояние, для того чтобы уменьшить объем смеси и обеспечить возможные состояния для определенного хранения.
Следовательно, рабочие условия способа согласно изобретения должны регулировать наиболее полное разложение нитратов металлов, присутствующих в водном растворе, для того, чтобы извлекать из них максимальное количество рециркулирующих паров оксидов азота.
Вообще водные растворы, обогащенные этими нитратами металлов, могут содержать приблизительно до 800 г/л нитрат-ионов, подлежащих рециркуляции, и обычно между 50 и 700 г/л нитрат-ионов, подлежащих рециркуляции.
Однако до разложения водные растворы, обогащенные этими нитратами металлов, могут быть сконцентрированы любым подходящим способом.
Кислотность жидкой фазы может изменяться в широком интервале, который, например, может достигать приблизительно 5 н. (г-экв.). Это не исключает применения способа согласно изобретению.
Газовый поток, использованный в способе этого изобретения, вводится в зону контакта и обеспечивается высокой механической и термической энергией. Его вводят в зону контакта в виде симметричного вихревого потока.
В соответствии с предпочтительной альтернативной формой ось симметрии вихревого потока введенного газа совпадает не только с продольной осью реакционной камеры, но также с осью устройства для впрыска жидкой фазы.
Тепло, необходимое для разложения смеси нитратов металлов, поступает с горячим газовым потоком. Этот газовый поток может состоять из воздуха, инертного газа, такого как азот или газы, образующиеся при сгорании:
- топлива, которым может быть водород или углеводороды, предпочтительно газообразные, такие как метан, этан, пропан, бутан;
- в присутствии окислителя, выбранного из группы, состоящей из воздуха, кислорода или их смеси.
- топлива, которым может быть водород или углеводороды, предпочтительно газообразные, такие как метан, этан, пропан, бутан;
- в присутствии окислителя, выбранного из группы, состоящей из воздуха, кислорода или их смеси.
Удобно, если горячий газовый поток может иметь более или менее восстановительный характер, например, вследствие наличия восстанавливающего газа, такого как водород, оксид углерода, или вследствие неполного сгорания, когда горячий газ образуется при сгорании топлива в присутствии окислителя.
Когда вводимый газообразный поток является воздухом или инертным газом, с которым может смешиваться восстанавливающий газ, он может нагреваться до желаемой температуры с помощью косвенного нагревающего устройства такого, как, например, электрический обогрев вне камеры сгорания. Однако, когда вводимый газообразный поток образуется при сгорании топлива в присутствии окислителя, он может образовываться в камере сгорания, которая не зависит от реакционной камеры (внешнее нагревание) или связана с реакционной камерой (нагревание на месте).
Температура, которая должна быть преобладающей в зоне контакта и, следовательно, в реакционной камере, чтобы обеспечить мгновенное разложение нитратов металлов, присутствующих в обрабатываемом растворе, которую называют "установленной температурой", выбирают таким образом, чтобы она была больше или по меньшей мере равной 500oС и предпочтительно была больше или по меньшей мере равной 700oС.
Установленная температура действует либо при регулировании средств нагрева газового потока, либо при регулировании скорости потока сырьевого раствора нитратов металлов, подлежащих разложению.
Реакционная камера, в которой осуществляется разложение нитратов металлов и в которой находится зона контакта, где происходит термомеханический контакт между водным раствором нитратов металлов, составляющим жидкую фазу, и газовым потоком, снабженным высокой термомеханической энергией, может быть выбрана из тех, что описаны, например, в патенте Франции 2257326, в Европейском патенте 0007846, в патенте США 3041136 или в статье Informations Chimie, 342, октябрь 1992.
В ходе разложения нитратов металлов в водном растворе получается, с одной стороны, порошкообразная смесь оксидов, карбонатов и неорганических солей металлов и, с другой стороны, газовая фаза, которая отделяется.
В соответствии с альтернативным способом в перерабатываемый раствор могут быть введены подходящие добавки, такие как, например, оксид алюминия и диоксид кремния, для того, чтобы облегчить манипуляции с полученным твердым веществом или для возможной его инактивации.
В соответствии со второй стадией способа согласно изобретению газовая фаза, образовавшаяся при разложении нитратов металлов, присутствующих в обрабатываемом водном растворе, состоит из паров воды и паров оксидов азота. Эту газовую фазу охлаждают и поглощают, например, путем рециркуляции водного раствора азотной кислоты в соответствующей зоне абсорбции в соответствии с хорошо известными условиями.
Это изобретение можно лучше понять с помощью примеров, составленных просто для иллюстрации.
Пример 1
В этом примере иллюстрируется рекуперация в виде азотной кислоты нитрат-ионов, содержащихся в водной фазе - стоках ядерной промышленности. Эта водная фаза, называемая полупродукт колонны, образуется путем растворения урансодержащих концентратов в азотной кислоте, экстракции уранил-нитрата фосфорорганическим растворителем и разделение двух фаз, одной органической и содержащей уран, и другой - водной и содержащей нитрат-ионы, подлежащие рекуперации.
В этом примере иллюстрируется рекуперация в виде азотной кислоты нитрат-ионов, содержащихся в водной фазе - стоках ядерной промышленности. Эта водная фаза, называемая полупродукт колонны, образуется путем растворения урансодержащих концентратов в азотной кислоте, экстракции уранил-нитрата фосфорорганическим растворителем и разделение двух фаз, одной органической и содержащей уран, и другой - водной и содержащей нитрат-ионы, подлежащие рекуперации.
Этот водный раствор имел следующий состав, в г/л:
Нитрат- - 119
Аммоний+ - 12,5
Фтор- - 1,4
Хлор- - 0,2
Сульфат- - 5,8
Силикат- - 0,24
Натрий - 8,6
Калий - 1,0
Кальций - 0,8
Магний - 1,4
Железо - 1,5
Молибден - 0,21
Цирконий - 0,41
Алюминий - 0,41
Фосфор - 0,11
Уран - 5 ч/млн
Азотная кислота - 1,1 г/экв
Присутствующую в водном растворе свободную азотную кислоту удаляют посредством нагрева, и раствор, обрабатываемый в соответствии со способом согласно изобретению, концентрируют до тех пор, пока не будет достигнута концентрация нитратов около 250 г/л.
Нитрат- - 119
Аммоний+ - 12,5
Фтор- - 1,4
Хлор- - 0,2
Сульфат- - 5,8
Силикат- - 0,24
Натрий - 8,6
Калий - 1,0
Кальций - 0,8
Магний - 1,4
Железо - 1,5
Молибден - 0,21
Цирконий - 0,41
Алюминий - 0,41
Фосфор - 0,11
Уран - 5 ч/млн
Азотная кислота - 1,1 г/экв
Присутствующую в водном растворе свободную азотную кислоту удаляют посредством нагрева, и раствор, обрабатываемый в соответствии со способом согласно изобретению, концентрируют до тех пор, пока не будет достигнута концентрация нитратов около 250 г/л.
Полученный раствор распыляют в контактной зоне реакционной камеры, как описано в Европейском патенте 0007846, в котором горячие газы получают на месте посредством полного сгорания пропана.
Полученные горячие газы, снабженные высокой механической и термической энергией, достигают зоны контакта одновременно с жидкой фазой в виде симметричного вихревого потока (соосно с устройством для введения этого раствора).
Скорость потока введенного раствора составляет 20 л/ч.
Установленная температура разложения нитратов составляет 800oС: эта температура регулируется скоростью потока пропана, используемого в камере сгорания. Температура газов составляет приблизительно 1500oС.
Из реакционной камеры удаляют мелкий порошок оксидов, карбонатов и неорганических солей, которые не разлагаются при этой температуре.
Что касается газовой фазы, полученной при разложении нитратов, присутствующих в обрабатываемом водном растворе, то она состоит из паров воды и окисидов азота. После охлаждения эту газовую фазу вводят в зону абсорбции, через которую в противотоке пропускают рециркуляционный водный раствор азотной кислоты. Из этой зоны абсорбции выводят азотную кислоту концентрацией 4 н.
Пример 2
В этом примере иллюстрируется рекуперация в виде кислоты нитрат-ионов, содержащихся в водной фазе, происходящей из жидкости над осадком в водоемах для хранения водных стоков, полученных в ядерной промышленности.
В этом примере иллюстрируется рекуперация в виде кислоты нитрат-ионов, содержащихся в водной фазе, происходящей из жидкости над осадком в водоемах для хранения водных стоков, полученных в ядерной промышленности.
Этот водный раствор, который необходимо переработать, имел следующий состав, в г/л:
Нитрат- - 625
Аммоний+ - 62
Кальций - 95
Натрий - 41,0
Калий - 12,0
Магний - 6,0
Хлор - 3,0
Никель - 0,11
Кобальт - 0,025
Этот раствор распыляют в контактной зоне реакционной камеры, как описано в патенте Франции 2257326, с помощью потока воздуха, нагретого электрически до температуры 1100oС.
Нитрат- - 625
Аммоний+ - 62
Кальций - 95
Натрий - 41,0
Калий - 12,0
Магний - 6,0
Хлор - 3,0
Никель - 0,11
Кобальт - 0,025
Этот раствор распыляют в контактной зоне реакционной камеры, как описано в патенте Франции 2257326, с помощью потока воздуха, нагретого электрически до температуры 1100oС.
Полученные горячие газы, снабженные высокой механической и термической энергией, достигают зоны контакта одновременно с жидкой фазой в виде симметричного вихревого потока (соосно с устройством для введения этого раствора).
Скорость потока введенного водного раствора составляет 10 л/ч.
Установленная температура разложения нитратов составляет 700oС: эта температура регулируется скоростью потока горячих газов в реакционной камере.
Из реакционной камеры удаляют мелкий порошок оксидов металлов и неорганических солей, которые не разлагаются при этой температуре. Содержание остаточных нитратов было порядка 7 мас.%.
Что касается газовой фазы, полученной при разложении нитратов, присутствующих в обрабатываемом водном растворе, то она состоит из паров воды и оксидов азота. После охлаждения эту газовую фазу вводят в зону абсорбции, через которую в противотоке пропускают рециркулирующий водный раствор азотной кислоты. Из этой зоны абсорбции выводят азотную кислоту с концентрацией около 4 н.
Пример 3
В этом примере иллюстрируется рекуперация в виде азотной кислоты нитрат-ионов, содержащихся в водном растворе, называемом полупродукт колонны, стоке ядерной промышленности. Способ образования такого водного раствора описан в примере 1.
В этом примере иллюстрируется рекуперация в виде азотной кислоты нитрат-ионов, содержащихся в водном растворе, называемом полупродукт колонны, стоке ядерной промышленности. Способ образования такого водного раствора описан в примере 1.
Этот водный раствор имел следующий состав, в граммах/литр
Нитрат- - 129,1
Аммоний+ - 11,5
Фтор- - 1,4
Хлор- - 0,2
Сульфат- - 5,7
Силикат- - 0,19
Натрий - 4,1
Калий - 1,3
Кальций - 0,9
Магний - 1,4
Железо - 1,5
Молибден - 0,20
Цирконий - 0,27
Алюминий - 0,42
Фосфор - 0,10
Уран - 10 ч/млн
Азотная кислота - 1,1 г/эк.
Нитрат- - 129,1
Аммоний+ - 11,5
Фтор- - 1,4
Хлор- - 0,2
Сульфат- - 5,7
Силикат- - 0,19
Натрий - 4,1
Калий - 1,3
Кальций - 0,9
Магний - 1,4
Железо - 1,5
Молибден - 0,20
Цирконий - 0,27
Алюминий - 0,42
Фосфор - 0,10
Уран - 10 ч/млн
Азотная кислота - 1,1 г/эк.
Этот водный раствор концентрируют в вакууме, чтобы получить, с одной стороны, чистый 0,7 н. раствор азотной кислоты и подлежащий разложению раствор, обогащенный нитратами.
Чистый раствор азотной кислоты концентрируют до тех пор, пока не будет достигнута концентрация азотной кислоты 10,2 н.
Подлежащий разложению раствор, обогащенный нитратами и содержащий все неорганические соли из упомянутого выше стока полупродукта из колонны, имеет содержание нитратов 350 г/л и кислоты 2,1 г/экв.
Подлежащий разложению раствор, обогащенный нитратами, распыляют в контактной зоне реакционной камеры, как описано в Европейском патенте 0007846, в котором горячие газы получают на месте посредством полного сгорания пропана.
Полученные горячие газы, снабженные высокой механической и термической энергией, достигают зоны контакта одновременно с жидкой фазой в виде симметричного вихревого потока (соосно с устройством для введения этого раствора).
Скорость потока введенного раствора составляет 15 л/ч.
Установленная температура разложения нитратов составляет 750oС: эта температура регулируется скоростью потока пропана, используемого в камере сгорания. Температура газов составляет приблизительно 1300oС.
Из реакционной камеры удаляют мелкий порошок оксидов, карбонатов и неорганических солей, которые не разлагаются при этой температуре.
Что касается газовой фазы, полученной при разложении нитратов, присутствующих в обрабатываемом водном растворе, то он состоит из паров воды и оксидов азота. После охлаждения эту газовую фазу вводят в зону абсорбции, через которую в противотоке пропускают рециркулирующий водный раствор азотной кислоты. Из этой зоны абсорбции выводят азотную кислоту, имеющую концентрацию приблизительно 5 н.
Claims (22)
1. Способ рекуперации в виде азотной кислоты, нитрат-ионов, содержащихся в водных стоках ядерной промышленности, образующих раствор, отличающийся тем, что а) на первой стадии в контактной зоне реакционной камеры обеспечивают термомеханический контакт между этим раствором и газовым потоком, введенным одновременно в реакционную камеру, причем этот газовый поток вводят в контактную зону в виде симметричного вихревого потока и газовый поток имеет температуру, которая по меньшей мере выше температуры разложения основной части нитратов в растворе, и имеет механическую энергию, которая достаточно высока для того, чтобы вызвать тонкое распыление раствора и осуществить мгновенное разложение этих нитратов с образованием паров оксидов азота; b) на второй стадии эти пары оксидов азота превращают в азотную кислоту посредством охлаждения и поглощения в водной среде.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный водный раствор нитратов металлов в основном содержит нитраты кальция, натрия, аммония, калия и магния.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что водный раствор нитратов металлов содержит до 800 г/л нитрат-ионов, подлежащих рециркуляции, в целом 50 - 700 г/л нитрат-ионов.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что водный раствор, содержащий нитраты металлов, концентрируют перед разложением.
5. Способ по любому из пп. 1 - 4, отличающийся тем, что водный раствор нитратов металлов имеет кислотность приблизительно до 5 Н.
6. Способ по любому из пп. 1 - 5, отличающийся тем, что ось симметрии вихревого потока введенного газового потока предпочтительно совпадает с продольной осью реакционной камеры и с осью устройства для впрыска жидкой фазы.
7. Способ по любому из пп. 1 - 6, отличающийся тем, что газовый поток состоит из воздуха или инертного газа.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что инертным газом является азот.
9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что газовый поток содержит восстанавливающий агент, которым является водород или оксид углерода.
10. Способ по любому из пп. 1 - 9, отличающийся тем, что газовый поток нагревают до желаемой температуры с помощью косвенного электрического нагревающего устройства вне камеры реакции.
11. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что газовый поток состоит из газообразных продуктов горения.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что газовый поток образуется при сгорании водорода или углеводородов в присутствии окислителя.
13. Способ по любому из п. 11 или 12, отличающийся тем, что углеводород выбирают из группы, состоящей из метана, этана, пропана, бутана.
14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что окислитель выбирают из группы, состоящей из воздуха, кислорода или их смесей.
15. Способ по любому из пп. 11 - 14, отличающийся тем, что газовый поток является восстановительным за счет неполного сгорания.
16. Способ по любому из пп. 11 - 15, отличающийся тем, что газовый поток, образующийся при сгорании топлива в присутствии окислителя, получают во внешней камере сгорания, не зависящей от реакционной камеры.
17. Способ по любому из пп. 11 - 15, отличающийся тем, что газовый поток, образующийся при сгорании топлива в присутствии окислителя, получают во внутренней камере сгорания, зависящей от реакционной камеры.
18. Способ по любому из пп. 1 - 17, отличающийся тем, что температура мгновенного разложения или установленная температура, выбрана по меньшей мере равной 500oС и предпочтительно по меньшей мере 700oС.
19. Способ по любому из пп. 1 - 18, отличающийся тем, что установленная температура действует либо при регулировании средств нагрева газового потока, либо при регулировании скорости потока сырьевого раствора нитратов металлов, подлежащих разложению.
20. Способ по любому из пп. 1 - 19, отличающийся тем, что его используют для получения и рециркуляции азотной кислоты.
21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что его используют для растворения урансодержащих концентратов.
22. Способ по п. 20, отличающийся тем, что его используют для растворения брикетов ядерного топлива до их введения в ядерный реактор и в конце срока службы после их облучения в ядерном реакторе.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9514884 | 1995-12-12 | ||
| FR9514884A FR2742257B1 (fr) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | Procede de valorisation, sous forme d'acide nitrique, des ions nitrates contenus dans les effluents de l'industrie nucleaire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98113143A RU98113143A (ru) | 2000-04-20 |
| RU2179761C2 true RU2179761C2 (ru) | 2002-02-20 |
Family
ID=9485543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98113143A RU2179761C2 (ru) | 1995-12-12 | 1996-12-12 | Способ рекуперации нитрат-ионов в виде азотной кислоты из стоков ядерной промышленности |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6235252B1 (ru) |
| EP (1) | EP0867029B1 (ru) |
| JP (1) | JP2000505190A (ru) |
| AU (1) | AU1179197A (ru) |
| CA (1) | CA2240269C (ru) |
| DE (1) | DE69620015T2 (ru) |
| FR (1) | FR2742257B1 (ru) |
| RU (1) | RU2179761C2 (ru) |
| WO (1) | WO1997022126A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA9610464B (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243608C2 (ru) * | 2003-02-17 | 2004-12-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Способ очистки азотной кислоты от фторидных примесей |
| RU2521606C2 (ru) * | 2012-10-18 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ утилизации сбросных растворов в производстве тетрафторида урана |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10357535A1 (de) * | 2003-12-10 | 2005-07-07 | Mtu Aero Engines Gmbh | Keramisches Material und Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit lokalen Beschädigungen |
| CN101471149B (zh) * | 2007-12-29 | 2011-05-04 | 中国核动力研究设计院 | 均匀性水溶液核反应堆氮气转化和料液自动补酸系统及补酸方法 |
| CN207038182U (zh) * | 2017-03-29 | 2018-02-23 | 泰拉能源有限责任公司 | 铯收集器 |
| CN107459021B (zh) * | 2017-07-25 | 2023-11-24 | 四川思达能环保科技有限公司 | 分解硝酸盐溶液的设备和方法 |
| CN108862218A (zh) * | 2018-09-05 | 2018-11-23 | 眉山顺应动力电池材料有限公司 | 一种利用金属硝酸盐热解制取硝酸的方法及其制备装置 |
| CN112978691B (zh) * | 2021-03-09 | 2023-02-17 | 中国核电工程有限公司 | 一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法及装置、核燃料后处理厂系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4225455A (en) * | 1979-06-20 | 1980-09-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Process for decomposing nitrates in aqueous solution |
| SU452177A1 (ru) * | 1973-05-30 | 1988-10-30 | Предприятие П/Я А-1997 | Способ получени тонкодисперсных порошков тугоплавких окислов металлов |
| EP0328742B1 (de) * | 1988-02-18 | 1992-04-08 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Kernbrennstoff-Mischoxiden aus einer Nitrat-Lösung |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1035306B (de) * | 1953-02-26 | 1958-07-31 | Schoppe Fritz | Verfahren zum Mischen gasfoermiger, fluessiger oder fester Stoffe sowie zur Herstellung von Reaktions-produkten und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens |
| US4098871A (en) * | 1974-06-03 | 1978-07-04 | Fritz Schoppe | Process for the production of powdered, surface-active, agglomeratable calcined material |
| FR2410870A1 (fr) * | 1977-11-30 | 1979-06-29 | Kernforschungsanlage Juelich | Procede et installation pour traiter des solutions residuaires contenant du nitrate d'ammonium de la technique nucleaire |
| FR2417829A1 (fr) * | 1978-02-21 | 1979-09-14 | Gattys Ing Buero F J | Procede pour la denitration de solutions residuaires fortement radioactives |
| DE3048002C2 (de) * | 1980-12-19 | 1985-09-19 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | Verfahren zur Entfernung von Ammoniumnitrat aus wäßrigen Lösungen |
| JPS6176991A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-19 | 石川島播磨重工業株式会社 | 廃ガスからの脱硝方法 |
| AT395312B (de) * | 1987-06-16 | 1992-11-25 | Andritz Ag Maschf | Verfahren zur gewinnung bzw. rueckgewinnung von saeure aus metallhaltigen loesungen dieser saeure |
| JPS6476991A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Furukawa Electric Co Ltd | Production device for semiconductor crystal |
| JPH01275414A (ja) * | 1988-04-27 | 1989-11-06 | Hitachi Ltd | ＮＯｘ回収装置 |
-
1995
- 1995-12-12 FR FR9514884A patent/FR2742257B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-12-12 ZA ZA9610464A patent/ZA9610464B/xx unknown
- 1996-12-12 WO PCT/FR1996/001992 patent/WO1997022126A1/fr not_active Ceased
- 1996-12-12 EP EP96942396A patent/EP0867029B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-12 CA CA 2240269 patent/CA2240269C/fr not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-12 JP JP52181097A patent/JP2000505190A/ja active Pending
- 1996-12-12 US US09/091,247 patent/US6235252B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-12 RU RU98113143A patent/RU2179761C2/ru active
- 1996-12-12 DE DE69620015T patent/DE69620015T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-12 AU AU11791/97A patent/AU1179197A/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU452177A1 (ru) * | 1973-05-30 | 1988-10-30 | Предприятие П/Я А-1997 | Способ получени тонкодисперсных порошков тугоплавких окислов металлов |
| US4225455A (en) * | 1979-06-20 | 1980-09-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Process for decomposing nitrates in aqueous solution |
| EP0328742B1 (de) * | 1988-02-18 | 1992-04-08 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Kernbrennstoff-Mischoxiden aus einer Nitrat-Lösung |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2243608C2 (ru) * | 2003-02-17 | 2004-12-27 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Способ очистки азотной кислоты от фторидных примесей |
| RU2521606C2 (ru) * | 2012-10-18 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ утилизации сбросных растворов в производстве тетрафторида урана |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2240269A1 (fr) | 1997-06-19 |
| DE69620015T2 (de) | 2002-10-31 |
| FR2742257B1 (fr) | 1998-01-30 |
| US6235252B1 (en) | 2001-05-22 |
| WO1997022126A1 (fr) | 1997-06-19 |
| FR2742257A1 (fr) | 1997-06-13 |
| CA2240269C (fr) | 2009-05-19 |
| ZA9610464B (en) | 1997-10-24 |
| DE69620015D1 (de) | 2002-04-25 |
| AU1179197A (en) | 1997-07-03 |
| EP0867029A1 (fr) | 1998-09-30 |
| EP0867029B1 (fr) | 2002-03-20 |
| JP2000505190A (ja) | 2000-04-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3954118B2 (ja) | ジルコンの処理方法 | |
| RU2226725C2 (ru) | Способ переработки отработанного ядерного топлива (варианты) | |
| EP0111839B1 (en) | Method of disposing radioactive ion exchange resin | |
| US6110437A (en) | Method for preparing a mixture of powdered metal oxides from nitrates thereof in the nuclear industry | |
| JP2003511710A (ja) | 放射性黒鉛の処理方法 | |
| EP3450581B1 (en) | Method for collecting uranium by treatment process of washing waste liquid generated in uranium hexafluoride cylinder washing process | |
| RU2179761C2 (ru) | Способ рекуперации нитрат-ионов в виде азотной кислоты из стоков ядерной промышленности | |
| NO844657L (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av pulverformige metalloksyder fra vandige opploesninger eller faste blandinger av metallnitrater | |
| JPH0351000B2 (ru) | ||
| US4636336A (en) | Process for drying a chelating agent | |
| JPS5933878B2 (ja) | 放射性固体廃棄物の処理方法 | |
| RU2203225C2 (ru) | Способ конверсии гексафторида урана | |
| US6241800B1 (en) | Acid fluxes for metal reclamation from contaminated solids | |
| Murchie et al. | Uranium conversion and enrichment | |
| RU2112744C1 (ru) | Способ переработки высокообогащенного урана | |
| JPH10114526A (ja) | ウラン合金を燃料プレカーサに転化する方法及びそのための装置 | |
| US3429669A (en) | Method of processing nuclear fuel by selective cif fluorination with separation of uf6 and puf4 | |
| RU98113143A (ru) | Способ рекуперации нитрат-ионов в виде азотной кислоты из стоков ядерной промышленности | |
| RU2444475C1 (ru) | Способ конверсии отвального гексафторида урана в металлический уран | |
| JPS6155079B2 (ru) | ||
| US2897049A (en) | Treatment of fission product waste | |
| RU2275705C2 (ru) | Способ переработки фторидов тяжелых металлов | |
| US3025143A (en) | Separation apparatus | |
| DE2240929A1 (de) | Verfahren zum konzentrieren und denitrieren salpetersaeurehaltiger radioaktiver loesungen | |
| JP2002071865A (ja) | 原子炉用混合酸化物燃料の製造方法 |