RU2118945C1 - Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов - Google Patents
Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118945C1 RU2118945C1 RU96104579A RU96104579A RU2118945C1 RU 2118945 C1 RU2118945 C1 RU 2118945C1 RU 96104579 A RU96104579 A RU 96104579A RU 96104579 A RU96104579 A RU 96104579A RU 2118945 C1 RU2118945 C1 RU 2118945C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentration
- brine
- sorbents
- desalination
- carried out
- Prior art date
Links
- 239000010857 liquid radioactive waste Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims abstract description 27
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 27
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 238000011033 desalting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L calcium;1,3,5,2,4,6$l^{2}-trioxadisilaluminane 2,4-dioxide;dihydroxide;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[OH-].[OH-].[Ca+2].O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1.O=[Si]1O[Al]O[Si](=O)O1 UNYSKUBLZGJSLV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 3
- 229910052676 chabazite Inorganic materials 0.000 claims abstract 2
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 20
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 claims 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 abstract description 2
- 238000013386 optimize process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- -1 salt ions Chemical class 0.000 description 4
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical class O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 2
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 2
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L EDTA disodium salt (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].OC(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC(O)=O)CC([O-])=O ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 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 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-NJFSPNSNSA-N Strontium-90 Chemical compound [90Sr] CIOAGBVUUVVLOB-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N cesium-137 Chemical compound [137Cs] TVFDJXOCXUVLDH-RNFDNDRNSA-N 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005370 electroosmosis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 229920001821 foam rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000009516 primary packaging Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 229910001427 strontium ion Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химической технологии, конкретно к атомной экологии, и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО), образующихся при эксплуатации различных атомно-энергетических установок. Для осуществления способа проводят постадийный процесс переработки ЖРО, содержащих радионуклиды цезия и стронция в следующей последовательности: сначала ЖРО подают на стадию предочистки, которая может включать блоки механической очистки, ультрафильтрационный и микрофильтрационный блок, затем их пропускают через селективный неорганический сорбент на основе ферроцианидов переходных металлов меди, никеля, кобальта и пористого неорганического носителя, затем их подвергают обессоливанию и концентрированию одним из следующих методов: дистилляционным, двухстадийным, в котором на первой стадии используют электромембранное или обратноосмотическое обессоливание, на второй стадии электроосмотическое или дистилляционное концентрирование. При этом обессоливание ведут до получения концентрата 20 - 70 г/дм3, а концентрирование - до получения рассола 180 - 250 г/дм3. Фильтраты после стадии обессоливания подвергают сорбционной доочистке путем пропускания через сорбент, выбранный из ряда: синтетический цеолит типа А, шабазит гексагональной структуры или природный цеолит моноклинной структуры, в качестве которого используют модифицированный цеолит "Селекс-КМ". Рассолы и отработанные сорбенты подвергают утилизации путем цементирования в контейнеры, либо выполненные в виде железных бочек объемом 200 дм3, либо в виде железобетонного куба с размерами: H • B • L = 1,52 • 1,52 • 1,4 м с объемом 300 - 900 дм3. В другом варианте отработанные сорбенты подвергают утилизации путем включения их в сухом виде в железобетонный контейнер объемом 300 дм3. 13 з.п.ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области химической технологии, конкретно к атомной экологии, и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО), образующихся при эксплуатации различных атомно-энергетических установок (АЭУ) на АЭС, транспортных средствах (атомных ледоколах, подводных лодках, плавучих АЭС).
В процессе ядерно-энергетического цикла образуются различные типы ЖРО, которые затем необходимо перерабатывать с целью их последующей утилизации в компактном твердом виде. Как правило, все типы образующихся при этом ЖРО имеют строго определенный химический и радионуклидный составы, определяемые особенностями поддержания водно-химического режима при работе 1 контура АЭУ и составами дезактивирующих средств, используемых при дезактивации оборудования.
В результате эксплуатации АЭУ образуются три основных типа ЖРО, относящихся к классу средне- и низкоактивных, состав которых приведен в таблице.
Исходя из экологических требований, существующих в РФ и отраженных в НРБ 76/87 [1] и рекомендаций МАГАТЭ, процесс переработки ЖРО должен включать в себя их очистку до суммарного содержания активных радионуклидов меньше 10-10 Ки/л. Как правило, лимитирующими этот показатель являются радионуклиды цезия-137 и стронция-90, содержание которых в стандартных ЖРО составляет около 80%, а химическая природа такова, что они очень трудно извлекаются из солевых растворов. Кроме того, исходя из санитарных требований (СПОРО-85) активность подлежащих окончательной утилизации в виде цементных блоков рассолов солесодержанием 150 - 240 г/л не должна превышать 1 • 10-4 Ки/л. Это требование обусловлено допустимыми уровнями облучения обслуживающего персонала хранилищ.
Поэтому комплексные методы переработки ЖРО включают несколько химических процессов, включающих очистку от радионуклидов, обессоливание солевых растворов до допустимых сбросных норм, доочистку обессоленных растворов до норм НРБ 76/87 [2, 3].
Кроме того, для окончательного захоронения в схему переработки входит узел цементирования обработанных сорбентов и образующихся на стадии обессоливания рассолов [2, 3]. Единственным видом образующихся при переработке ЖРО отходов должны быть цементные блоки, также соответствующие по своим параметрам специальным требованиям, изложенным в СПОРО-85.
Наиболее близким к описываемому способу, является способ комплексной переработки ЖРО, содержащих радионуклиды цезия и стронция, включающий стадии предочистки, обессоливания и концентрирования, с разделением потоков на фильтрат с солесодержанием < 0,5 г/л и рассол с солесодержанием 180 - 250 г/л с последующей доочисткой фильтрата на сорбентах до содержания радионуклидов < 10-10 Ки/л и утилизацией рассола и отработанных сорбентов путем их включения в цементную матрицу [4].
По данному способу ЖРО последовательно подвергают следующим стадиям обработки.
Сначала растворы направляют на стадию предочистки. В зависимости от степени их загрязненности взвешенными веществами, нефтепродуктами (НП) и поверхностно-активными веществами (ПАВ) эта стадия включает:
очистку от взвешенных веществ и нефтепродуктов на специальных фильтрах с фильтрующим материалом, задерживающим органические вещества и нефтепродукты (поролоном, высокопористыми органическими сорбентами типа "Поролас-ТМ", активными углями);
последующее фильтрование ЖРО через патронные фильтро-элементы с тонкостью фильтрации 20 мкм и ультрафильтрацию.
очистку от взвешенных веществ и нефтепродуктов на специальных фильтрах с фильтрующим материалом, задерживающим органические вещества и нефтепродукты (поролоном, высокопористыми органическими сорбентами типа "Поролас-ТМ", активными углями);
последующее фильтрование ЖРО через патронные фильтро-элементы с тонкостью фильтрации 20 мкм и ультрафильтрацию.
При низком содержании в исходные ЖРО взвешенных веществ и нефтепродуктов из этой стадии исключается процесс ультрафильтрации.
На стадии предочистки могут быть использованы осадительные методы для удаления различных примесей, солей жесткости, ПАВ, железа, оксалатов, которые в дальнейшем будут мешать процессам концентрирования солей различными методами. Затем предварительно очищенные растворы подают на основную стадию очистки и обессоливания. Такой стадией является выпарка, которая может быть реализована как в высокотемпературном режиме, так и при вакуумировании. Возможно использование других альтернативных способов: обратного осмоса, электродиализа или их комбинации.
Во всех случаях практически все радионуклиды (> 99%) попадают в концентрат 180 - 250 г/л, который затем подвергают цементированию известными методами.
Основным недостатком данного способа является то, что по нему невозможно проводить очистку ЖРО среднего уровня активности 10-5 Ки/л и выше без нарушения правил СПОРО-85.
Действительно, при концентрировании ЖРО в 100 раз, что обычно достигается всеми описываемыми методами, содержание β - активных радионуклидов в концентрате возрастет пропорционально и при исходном содержании 10-5 Ки/л составит величину 10-3 Ки/л. Это на порядок превышает допустимые по СПОРО-85 нормы.
Поэтому степень концентрирования радионуклидов в твердой фазе, являющаяся одним из основных экономических показателей всего процесса переработки, достаточно низка. Обычно она не превышает 50.
Задачей настоящего изобретения является повышение степени концентрирования радионуклидов в утилизируемом конечном продукте - цементном блоке, а значит снижение количества твердых отходов.
Кроме того, задачей изобретения является повышение экологической безопасности процесса переработки ЖРО за счет сокращения цикла утилизации радионуклидов цезия.
Поставленная задача достигается описываемым способом переработки ЖРО, содержащих радионуклиды цезия и стронция, включающим стадии предочистки, после которых ЖРО пропускают через селективный неорганический сорбент, представляющий собой композиционный ферроцианидный сорбент на основе ферроцианидов переходных металлов (меди, никеля, кобальта) и пористого неорганического носителя, обессоливание и концентрирование, которые ведут путем дистилляции или в две стадии с использованием следующих процессов: электромембранного обессоливания и электроосмотического концентрирования; обратноосмотического обессоливания электроосмотического или дистилляционного концентрирования; с разделением потоков на фильтрат с солесодержанием < 0,5 г/л с его последующей доочисткой на сорбентах, выбранных из ряда: цеолитные сорбенты типа "А", шабазиты гексагональной структуры или моноклинной структуры типа модифицированного клиноптилолита марки "Селекс-КМ", и/или ионообменные смолы, и концентрат солесодержанием 180 - 250 г/л и его последующей утилизации вместе с отработанными сорбентами путем их включения в цементную матрицу.
Отличительным признаком способа является то, что перед обессоливанием ЖРО дополнительно пропускают через селективный к радионуклидам цезия и стронция неорганический сорбент на основе ферроцианидов переходных металлов и пористого неорганического носителя.
Другое отличие способа состоит в том, что в качестве сорбента на основе ферроцианидов переходных металлов и пористого неорганического носителя используют сорбент на основе ферроцианидов меди, никеля или кобальта.
Отличиями способа являются также то, что на стадии доочистки фильтрата используют сорбенты, выбранные из группы: цеолиты "А", шабазиты гексагональной структуры или цеолиты моноклинной структуры типа модифицированного цеолита "Селекс-КМ" и/или ионообменные смолы.
Кроме того, отличительные признаки способа состоят в том, что обессоливание и концентрирование ЖРО ведут либо путем дистилляции, или ведут в две стадии с использованием вначале электромембранного обессоливания, а затем электроосмотического концентрирования, или вначале обратноосмотического обессоливания, а затем либо электроосмотического концентрирования, либо дистилляции.
Еще одно отличие способа заключается в том, что обратноосмотическое обессоливание ведут до получения рассола с концентрацией 60 - 100 г/дм3, а дистилляционное или электроосмотическое концентрирование ведут до получения рассола 180 - 250 г/дм3, при этом фильтрат со стадии дистилляции объединяют с пермеатом со стадии обратного осмоса и направляют на сорбционную доочистку.
Другие отличия способа заключаются в том, что утилизацию рассола и отработанных сорбентов ведут путем приготовления их гомогенной смеси с цементом при объемном соотношении рассола к цементу 0,3 - 0,8:1 и сорбентов к цементу 1 - 1,5: 9 и ее включения в контейнер, в качестве которого используют металлический, выполненный в виде бочки объемом 200 дм3 или железобетонный, выполненный в виде куба с размерами H x B x L = 1,52 х 1,52 х 1,4 м и объемом 300 - 900 дм3.
Еще одним отличием способа является то, что утилизацию отработанных сорбентов ведут путем их включения в железобетонный блок в виде сухих гранул, помещенных в изолирующую капсулу.
Эффективность описываемого способа иллюстрируется нижеследующими примерами.
Пример 1. Проводят очистку жидких радиоактивных отходов типа растворов II следующего состава:
солесодержание - 2 г/л; жесткость 35 мг/л; Cl- -0,8 г/л; C2O4 - - 3,6 мг/л; ПАВ - 6 мг/л; трилон B - 14 мг/л; pH - 8,5; Sr - 2,1 • 10-5 Ки/л; Cs (134+137) • 10-5 Ки/л, остальные радионуклиды - 2,5 • 10-5 Ки/л.
солесодержание - 2 г/л; жесткость 35 мг/л; Cl- -0,8 г/л; C2O4 - - 3,6 мг/л; ПАВ - 6 мг/л; трилон B - 14 мг/л; pH - 8,5; Sr - 2,1 • 10-5 Ки/л; Cs (134+137) • 10-5 Ки/л, остальные радионуклиды - 2,5 • 10-5 Ки/л.
Очистку ведут в следующей последовательности.
Исходный раствор подвергают механической очистке путем его пропускания через гранулированный материал (кварцевый песок, сульфоуголь).
После фильтрации раствор подается на узел умягчения, где из него удаляются соли жесткости до уровня 3 - 5 мг/л, а затем раствор со скоростью 6 - 10 КО/час (объемов раствора, равных объему сорбентов) пропускают через композиционный ферроцианидный сорбент на основе ферроцианида переходного металла (КФС) марки НЖА и направляют на электродиализное обессоливание в электродиализаторе с проточными дилюатными и рассольными камерами.
В процессе работы в электродиализаторе ионы солей, в том числе и радиоактивных, переносятся из дилюатных камер в рассольные, в результате чего обеспечивается необходимая степень очистки дилюата от солей. Раствор из рассольных камер с концентрацией 10 - 15 г/л направляют на электродиализатор концентрирования, в котором благодаря электроосмотическому переносу с ионами солей гидратированных молекул воды достигается необходимая степень концентрирования рассола до величины 180 - 240 г/л.
Электродиализаторы работают в следующих режимах:
- электродиализатор обессоливания - 200 B; 3 A;
- электродиализатор концентрирования - 150 B; 7 A.
- электродиализатор обессоливания - 200 B; 3 A;
- электродиализатор концентрирования - 150 B; 7 A.
Обессоленный до солесодержания 0,15 г/л раствор из дилюатных камер электродиализатора обессоливания подают на сорбционную колонку, заполненную синтетическим цеолитом типа "А" марки ЦМП.
На финише растворы подвергают дополнительной очистке с помощью микрофильтрации для предотвращения попадания в очищенный раствор мелкодисперсных частиц (уносов с сорбентов).
В очищенном растворе содержание β-активных радионуклидов составляет < 10-10 Ки/л, что соответствует сбросным нормам по НРБ 76/87.
Высококонцентрированный рассол (180 - 240 г/л солей) с электродиализатора концентрирования (электроосмотического аппарата) направляют на стадию цементирования, где путем его смешения с портландцементом марки М 500 при объемном соотношении рассол : цемент 1 : 1 получают гомогенную смесь рассола с цементом.
Гомогенную смесь затаривают в первичную упаковку - металлическую бочку емкостью 200 л, где после отверждения получают цементную матрицу, пригодную для длительного хранения или захоронения. Прочность полученной цементной матрицы определяют по испытаниям на образце, она должна сохранять механическую прочность при сжатии с усилием 0,13 кгс/см2.
Пример 2. Проводят очистку растворов типа III имеющих солесодержание - 12 г/л; жесткость 30 мг-экв/л; нефтепродуктов (НП) - 200 мг/л; взвешенных веществ - 100 мг/л; содержание остальных примесей на уровне примера 1.
Очистку ведут в следующей последовательности.
Сначала ЖРО пропускают через фильтр с "плавающей" поролоновой загрузкой, затем фильтруют через патронные фильтроэлементы с тонкостью фильтрации 20 мкм.
При этом происходит очистка от НП на 97%, от взвешенных веществ ≈ 95%. Фильтрацию ведут при рабочем давлении 0,2 - 0,3 МПа. Далее ЖРО фильтруют под давлением 0,04 МПа через ультрафильтрационный модуль, где происходит полная очистка от взвешенных веществ, НП и ПАВ. На данных стадиях достигается очистка от радионуклидов с коэффициентом 3 - 4.
После прохождения через ультрафильтрационный модуль их пропускают через КФС марки МЖА.
Затем ЖРО при t - 15oC подают на обратноосмотический блок, снабженный двумя рулонными обратноосмотическими элементами SWHR 30-8040 и патронными фильтрами 20 и 5 мкм. Фильтрацию ведут при рабочем давлении до 5,9 МПа путем последовательного пропускания ЖРО через два элемента.
Задерживающая способность используемых мембран марки "FT-30 Filmteo" фирмы Доу Кемикл Компани (США) по ионам натрия, цезия, хлора составляет не менее 99,3%, а по ионам кальция, магния, стронция, тяжелым металлам, ПАВ не менее 99,9%.
Обессоленные до солесодержания < 10 мг/л растворы подвергают доочистке путем их пропускания через цеолит моноклинной структуры - модифицированный клиноптилолит марки "Селекс-КМ". После доочистки растворы содержат < 10-10 Ки/л β - активных радионуклидов и могут быть сброшены в открытые водоемы.
Концентраты со стадии обратного осмоса с солесодержанием 80 - 100 г/л собирают в специальную емкость, из которой направляют на осаждение солей жесткости до их содержания ≈ 0,3 - 0,5 мг-экв/л. Фильтраты после осаждения направляют на конечное концентрирование с помощью методов электроосмоса или дистилляции. Электроосмотическое концентрирование ведут как это описано в примере 1. Дистилляционное концентрирование ведут в выпарном аппарате прямоточного типа с теплообменниками типа трубы в трубе, снабженном конденсатором для конденсации вторичного пара.
Концентраты, выходящие из выпарного аппарата, имеют солесодержание 250 г/л и удельную активность 2 • 10-4 Ки/л, а конденсат вторичного пара - солесодержание < 2 мг/л и удельную активность < 10-9 Ки/л.
Этот конденсат объединяют с пермеатом после обратноосмотического модуля и направляют на доочистку с помощью ионообменных смол (смеси сильнокислых катионитов типа КУ-2-8 - чс и сильноосновного анионита типа АВ-17-8-як). Полученные после доочистки фильтраты имеют удельную β-активность < 10-10 Ки/л и могут быть сброшены в открытые водоемы. Концентраты 200 - 250 г/л направляют на цементирование, которое ведут по примеру 1, за исключением того, что используют гомогенную смесь рассола с цементом при их соотношении 0,8:1, а в качестве контейнера используют железобетонный, выполненный в виде куба с размером H x B x L = 1,52 х 1,52 х 1,4 м и вместимостью 900 дм3.
Пример 3. Проводят очистку ЖРО по примеру 1, за исключением того, что для переработки используют смесь растворов I и II, содержащих 50 мг/л ионов аммония и pH-10. Остальные компоненты раствора соответствуют приведенным в примере 1. На стадии доочистки фильтраты с солесодержанием 0,1 г/л последовательно пропускают сначала через модифицированный клиноптилолит марки "Селекс-КМ", а затем через синтетический цеолит шабазитовой структуры марки JE-95. Цементирование отходов осуществляют двумя путями.
Рассолы с солесодержанием 200 г/л подвергают цементированию по примеру 2. Отработанные сорбенты помещают в сухом виде в железобетонный контейнер с внутренним объемом 300 дм3. Благодаря тому, что толщина защитных стенок в данном контейнере составляет 40 см, в него можно загружать сорбенты с удельной активностью 5 • 10-2 Ки/кг.
Это в 500 раз выше, чем уровень активности при обычном способе цементирования с получением гомогенной смеси рассол - отработанные сорбенты - цемент.
В этом случае общая степень концентрирования радионуклидов в твердой фазе также значительно повышается.
Пример 4. Проводят переработку ЖРО, представляющих собой смесь растворов I и II состава, приведенного в примере 3, дистилляционным способом. Перед упаркой растворы подвергают механической фильтрации и пропускают через КФС марки КЖА, представляющего собой ферроцианид кобальта на пористом неорганическом носителе.
Выпарку ЖРО проводят греющим паром с P = 0,4 МПа в выпарном аппарате с естественной циркуляцией упариваемого раствора и вынесенной греющей камерой с поверхностью теплообмена 80 м2 при атмосферном давлении.
Получаемый после упарки кубиковый остаток имеет солесодержание ≈ 200 г/дм3 и удельную активность 1,5 • 10-4 Ки/л. Его направляют на цементирование, которое ведут аналогично описанному в примере 3.
Конденсат вторичного пара имеет удельную активность < 10-9 Ки/л и его направляют на доочистку. Доочистку проводят путем пропускания конденсата через цеолит ЦМП. После доочистки сбросные растворы имеют активность < 10-10 Ки/л.
Таким образом, описываемый способ позволяет проводить процессы комплексной переработки ЖРО более экономичным способом. Это достигается тем, что большая часть активности (≈ 70 - 90%) поглощается на КФС, что позволяет повысить общую степень концентрирования радионуклидов по сравнению с известными способами в 2 - 3 раза, а значит во столько же раз снизить расходы на длительное хранение отвержденных радиоактивных отходов.
Claims (14)
1. Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов, содержащих радионуклиды цезия и стронция, включающий стадии предочистки, обессоливания и концентрирования с разделением потоков на фильтрат с солесодержанием < 0,5 г/дм3 и рассол с солесодержанием 180 - 250 г/дм3 с последующей доочисткой фильтрата на сорбентах до содержания радионуклидов < 10-10 Ки/л и утилизацией рассола и отработанных сорбентов путем их включения в цементную матрицу, отличающийся тем, что перед обессоливанием жидкие радиоактивные отходы дополнительно пропускают через селективный к радионуклидам цезия и стронция неорганический сорбент на основе ферроцианидов переходных металлов и пористого неорганического носителя.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве селективного к радионуклидам цезия и стронция сорбента используют сорбент на основе ферроцианидов меди, никеля или кобальта.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что доочистку фильтратов ведут путем их пропускания через сорбент, выбранный из группы цеолитных сорбентов типа цеолитов А, шабазитов гексагональной структуры или моноклинной структуры типа клиноптилолитов и/или ионообменных смол.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что обессоливание и концентрирование ведут путем дистилляции.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что обессоливание и концентрирование ведут в две стадии: сначала электромембранное обессоливание, а затем электроосмотическое концентрирование.
6. Способ по пп.1 и 5, отличающийся тем, что электромембранное обессоливание ведут до получения рассола с концентрацией 20 - 60 г/дм3, а электроосмотическое концентрирование - до получения рассола 180 - 200 г/дм3.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что обессоливание и концентрирование ведут в две стадии: вначале обратноосмотическое обессоливание, а затем электроосмотическое или дистилляционное концентрирование.
8. Способ по пп.1 и 7, отличающийся тем, что обратноосмотическое обессоливание ведут до получения рассола с концентрацией 30 - 70 г/дм3, а электроосмотическое концентрирование - до получения рассола 180 - 240 г/л.
9. Способ по пп.1 и 7, отличающийся тем, что обратноосмотическое обессоливание ведут до получения рассола солесодержанием 60 - 100 г/дм3, а дистилляционное концентрирование - до получения рассола 200 - 250 г/дм3, при этом фильтрат со стадии дистилляции объединяют с пермеатом со стадии обратного осмоса и направляют на сорбционную доочистку.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве цементной матрицы для утилизации рассола и/или отработанных сорбентов используют их гомогенную смесь с цементом, помещенную в контейнер.
11. Способ по пп.1 и 10, отличающийся тем, что в качестве контейнера используют металлические бочки объемом 200 дм3.
12. Способ по пп.1 и 10, отличающийся тем, что в качестве контейнера используют железобетонный блок, выполненный в виде куба с размерами: H x B x L = 1,52 x 1,52 x 1,4 м и внутренним объемом 300 - 900 дм3.
13. Способ по пп. 1 и 10, отличающийся тем, что в качестве гомогенной смеси рассола с цементом используют смесь при следующем соотношении компонентов, об.%: рассол : цемент = (0,3 - 0,8) : 1.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве цементной матрицы для утилизации отработанных сорбентов используют железобетонный блок, выполненный в виде куба с размерами X x B x L = 1,52 x 1,52 x 1,4 м и внутренним объемом 300 дм3, а саму утилизацию ведут путем помещения сорбентов в виде сухих гранул внутрь контейнера.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96104579A RU2118945C1 (ru) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96104579A RU2118945C1 (ru) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96104579A RU96104579A (ru) | 1998-08-27 |
| RU2118945C1 true RU2118945C1 (ru) | 1998-09-20 |
Family
ID=20177828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96104579A RU2118945C1 (ru) | 1996-03-12 | 1996-03-12 | Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2118945C1 (ru) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2172032C1 (ru) * | 2000-08-31 | 2001-08-10 | Пензин Роман Андреевич | Способ очистки низкоактивных жидких радиоактивных отходов от радионуклидов |
| RU2216521C1 (ru) * | 2003-01-04 | 2003-11-20 | Клявлин Марс Салихович | Способ обратноосмотического обессоливания воды |
| RU2267176C1 (ru) * | 2004-05-05 | 2005-12-27 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии | Способ обезвреживания мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких отходов в полевых условиях |
| RU2275337C1 (ru) * | 2004-11-09 | 2006-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательское проектно-технологическое бюро "Онега" | Устройство для обессоливания жидких радиоактивных отходов |
| RU2276105C1 (ru) * | 2004-10-26 | 2006-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" | Способ очистки воды от радиостронция |
| RU2286612C1 (ru) * | 2005-03-10 | 2006-10-27 | Ермаков Николай Иванович | Способ переработки жидких радиоактивных отходов |
| RU2342720C1 (ru) * | 2007-03-19 | 2008-12-27 | Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") | Способ переработки жидких радиоактивных отходов |
| EA019079B1 (ru) * | 2012-06-19 | 2013-12-30 | Елена Владимировна ОРЛОВА | БИОБЕЗОПАСНЫЙ НАНОКОМПОЗИТНЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ СОРБЕНТ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО СВЯЗЫВАНИЯ ИЗОТОПОВ Sr И Cs ИЗ ЖИДКИХ СРЕД И СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ |
| RU2669013C1 (ru) * | 2018-02-06 | 2018-10-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" | Способ переработки маломинерализованных средне- и низкоактивных жидких радиоактивных отходов |
| RU2686074C1 (ru) * | 2018-08-15 | 2019-04-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Способ переработки жидких радиоактивных отходов |
| GB2583276B (en) * | 2018-01-03 | 2023-03-29 | Univ Tsinghua | Method and system for concentrating and solidifying radionuclides in radioactive waste liquid |
| RU2809345C1 (ru) * | 2023-04-24 | 2023-12-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии - Атомстрой" (АО "НИКИМТ-Атомстрой") | Способ переработки жидких радиоактивных отходов |
-
1996
- 1996-03-12 RU RU96104579A patent/RU2118945C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87. - М.: Энергоиздат, 1987, с.17-35. 2. Шарыгин Л.М., Моисеев В.Е. и др. Очистка низкоактивных сточных вод АЭС от радионуклидов селективными неорганическими сорбентами. Тез.докл. Всесоюзного семинара "Химия и технология неорганических сорбентов". - Душанбе: 1986, ТГХ, с.54. 3. Егоров Е.В., Макарова С.В. Ионный обмен в радиохимии. - М.: Атомиздат, 1971, с.18-139. 4. Никифоров А.С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Атомиздат, 1985, с.15-260. * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2172032C1 (ru) * | 2000-08-31 | 2001-08-10 | Пензин Роман Андреевич | Способ очистки низкоактивных жидких радиоактивных отходов от радионуклидов |
| RU2216521C1 (ru) * | 2003-01-04 | 2003-11-20 | Клявлин Марс Салихович | Способ обратноосмотического обессоливания воды |
| RU2267176C1 (ru) * | 2004-05-05 | 2005-12-27 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии | Способ обезвреживания мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких отходов в полевых условиях |
| RU2276105C1 (ru) * | 2004-10-26 | 2006-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" | Способ очистки воды от радиостронция |
| RU2275337C1 (ru) * | 2004-11-09 | 2006-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательское проектно-технологическое бюро "Онега" | Устройство для обессоливания жидких радиоактивных отходов |
| RU2286612C1 (ru) * | 2005-03-10 | 2006-10-27 | Ермаков Николай Иванович | Способ переработки жидких радиоактивных отходов |
| RU2342720C1 (ru) * | 2007-03-19 | 2008-12-27 | Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") | Способ переработки жидких радиоактивных отходов |
| EA019079B1 (ru) * | 2012-06-19 | 2013-12-30 | Елена Владимировна ОРЛОВА | БИОБЕЗОПАСНЫЙ НАНОКОМПОЗИТНЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ СОРБЕНТ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО СВЯЗЫВАНИЯ ИЗОТОПОВ Sr И Cs ИЗ ЖИДКИХ СРЕД И СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ |
| GB2583276B (en) * | 2018-01-03 | 2023-03-29 | Univ Tsinghua | Method and system for concentrating and solidifying radionuclides in radioactive waste liquid |
| RU2669013C1 (ru) * | 2018-02-06 | 2018-10-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" | Способ переработки маломинерализованных средне- и низкоактивных жидких радиоактивных отходов |
| RU2686074C1 (ru) * | 2018-08-15 | 2019-04-24 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Способ переработки жидких радиоактивных отходов |
| RU2809345C1 (ru) * | 2023-04-24 | 2023-12-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии - Атомстрой" (АО "НИКИМТ-Атомстрой") | Способ переработки жидких радиоактивных отходов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3639231A (en) | Desalination process | |
| Kabay et al. | Removal of boron from water by electrodialysis: effect of feed characteristics and interfering ions | |
| US9776137B2 (en) | Recovery of regenerant electrolyte | |
| US6372143B1 (en) | Purification of produced water from coal seam natural gas wells using ion exchange and reverse osmosis | |
| RU2112289C1 (ru) | Способ переработки жидких радиоактивных отходов | |
| RU2118945C1 (ru) | Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов | |
| US8999172B1 (en) | Selective removal of dissolved substances from aqueous solutions | |
| Singh et al. | Removal of ammonia from coke‐plant wastewater by using synthetic zeolite | |
| CN206901952U (zh) | 浓盐废水零排放和资源化设备 | |
| US5055237A (en) | Method of compacting low-level radioactive waste utilizing freezing and electrodialyzing concentration processes | |
| RU2101235C1 (ru) | Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов и устройство для его осуществления | |
| RU2342720C1 (ru) | Способ переработки жидких радиоактивных отходов | |
| RU96104579A (ru) | Способ комплексной переработки жидких радиоактивных отходов | |
| RU2144708C1 (ru) | Способ обезвреживания маломинерализованных низкоактивных жидких отходов в полевых условиях | |
| RU2383498C1 (ru) | Способ получения обессоленной воды и воды высокой чистоты для ядерных энергетических установок научных центров | |
| RU2686074C1 (ru) | Способ переработки жидких радиоактивных отходов | |
| Epimakhov et al. | Reverse-osmosis filtration based water treatment and special water purification for nuclear power systems | |
| RU2442756C1 (ru) | Способ получения обессоленной воды и воды высокой чистоты для ядерных энергетических установок научных центров | |
| RU2273066C1 (ru) | Способ переработки жидких радиоактивных отходов | |
| Bhardwaj et al. | Advanced Simulation Technologies for Removal of Water Fluoride | |
| JP4058787B2 (ja) | ホウ素含有水の処理方法 | |
| RU2817393C9 (ru) | Способ переработки жидких радиоактивных отходов | |
| RU2817393C1 (ru) | Способ переработки жидких радиоактивных отходов | |
| RU2055640C1 (ru) | Способ переработки растворов, содержащих соли тяжелых металлов | |
| RU2221292C2 (ru) | Способ переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких отходов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080313 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100427 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110313 |