[go: up one dir, main page]

RU2203512C2 - Method and device for immobilizing liquid radioactive wastes - Google Patents

Method and device for immobilizing liquid radioactive wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2203512C2
RU2203512C2 RU2000125973/06A RU2000125973A RU2203512C2 RU 2203512 C2 RU2203512 C2 RU 2203512C2 RU 2000125973/06 A RU2000125973/06 A RU 2000125973/06A RU 2000125973 A RU2000125973 A RU 2000125973A RU 2203512 C2 RU2203512 C2 RU 2203512C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
concentration
liquid radioactive
melting
lrw
Prior art date
Application number
RU2000125973/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000125973A (en
Inventor
А.В. Дёмин
Т.В. Смелова
А.Т. Агеенков
Э.В. Комаров
Н.Д. Мусатов
И.Н. Шестоперов
Г.М. Медведев
М.Б. Ремизов
Е.Г. Дзекун
А.С. Скобцов
Д.К. Кукиев
В.Ф. Горн
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара"
Priority to RU2000125973/06A priority Critical patent/RU2203512C2/en
Publication of RU2000125973A publication Critical patent/RU2000125973A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2203512C2 publication Critical patent/RU2203512C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: immobilizing liquid radioactive wastes. SUBSTANCE: liquid radioactive wastes undergo pre- immobilization treatment, then they are mixed up with fluxing dopes to produce phosphate glass blocks, concentrated, and heated; mixture is melted, melt is poured into tanks, cooled down, and blocks are formed from them. In the process concentration is effected by evaporating wastes in continuous flow at 110-160 C and melting is made at 1000-1800 C with direct exposure to induction filed at frequency of 0.3-1.8 MHz. Device for immobilizing liquid radioactive wastes has tank 1 holding liquid radioactive wastes, tank 2 holding fluxing dopes, concentration apparatus incorporating cylindrical case 5, tubular spiral coil 6, and cylindrical separator 7. Melting unit has mixing adapter 8, metal melting apparatus 9, drain assembly 11, and partition 12. Gas-cleaning unit has steam and acid vapor condenser 16, nitric oxide neutralizer 18, coarse and fine gas filters 17. Device is also provided with coolant producer 19, vacuum pump 20, automatically controlled valves 21, and remote connectors 22. EFFECT: enhanced environmental safety in keeping radioactive wastes in storage for long time. 9 cl, 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к технологии отверждения жидких радиоактивных отходов, которые образуются при регенерации отработавшего ядерного топлива, а также при проведении других радиохимических и металлургических процессов. The invention relates to the protection of the environment, and in particular to the technology of solidification of liquid radioactive waste that is generated during the regeneration of spent nuclear fuel, as well as during other radiochemical and metallurgical processes.

Обеспечение жизни человека в экологически безопасной окружающей среде невозможно без решения проблемы обезвреживания жидких радиоактивных отходов (далее ЖРО), образующихся в процессе переработки ядерного топлива. Одной из главных задач является значительное уменьшение объемов (концентрирование) РАО, а также перевод их в форму, удобную для надежного длительного хранения (500-1000 лет), в течение которых происходит распад радиоактивных изотопов. Так при переработке облученного ядерного топлива образуются ЖРО, содержащие компоненты различных технологических растворов и продукты коррозии технологических аппаратов, содержащие радионуклиды - осколки деления, остатки ядерного топлива и трансурановые элементы. В настоящее время основное количество ЖРО накапливается и хранится в специальных емкостях-хранилищах и только небольшая часть ЖРО остекловывается. Ensuring human life in an environmentally friendly environment is impossible without solving the problem of the neutralization of liquid radioactive waste (hereinafter LRW) generated during the processing of nuclear fuel. One of the main tasks is to significantly reduce the volumes (concentration) of radioactive waste, as well as transfer them into a form convenient for reliable long-term storage (500-1000 years), during which the decay of radioactive isotopes occurs. So, when reprocessing irradiated nuclear fuel, LRW is formed containing components of various technological solutions and corrosion products of technological devices containing radionuclides - fission fragments, nuclear fuel residues and transuranic elements. Currently, the bulk of LRW is accumulated and stored in special storage tanks and only a small part of LRW is vitrified.

Хранение радиоактивных отходов без переработки не соответствует современным требованиям экологической безопасности и является возможным источником техногенных радиационных аварий. Перевод ЖРО в компактные твердые формы, пригодные для транспортировки, хранения и захоронения, существенно уменьшат этот риск. The storage of radioactive waste without reprocessing does not meet modern environmental safety requirements and is a possible source of technogenic radiation accidents. The transfer of LRW into compact solid forms suitable for transportation, storage and disposal will significantly reduce this risk.

В качестве матриц для включения высокоактивных отходов известен большой спектр высокотемпературных композиций, включающий стеклоподобные и кристаллические материалы. As matrices for incorporating high-level waste, a wide range of high-temperature compositions is known, including glass-like and crystalline materials.

Известен способ отверждения ЖРО, включающий их выпаривание до 40-80% остаточной влаги, смешивание с глинистым веществом, содержащим цемент, формование смеси, сушку гранул при 150oС, кальцинацию при 800oС и обжиг при 1400oС в течение 10-20 часов с получением вещества типа керамики (патент ФРГ 2726087, кл. В 03 В 9/06, 1978 г.). Известный способ не позволяет получить высокорадиоактивные отходы (далее ВАО) в достаточно химически устойчивой и механически прочной матрице.A known method of curing LRW, including their evaporation to 40-80% of residual moisture, mixing with a clay substance containing cement, molding a mixture, drying granules at 150 o C, calcination at 800 o C and firing at 1400 o C for 10-20 hours to obtain a substance such as ceramics (German patent 2726087, class B 03 9/06, 1978). The known method does not allow to obtain highly radioactive waste (hereinafter HLW) in a sufficiently chemically stable and mechanically strong matrix.

Известен способ отверждения жидких высокоактивных отходов, включающий выпаривание жидких ВАО, направление в распылительную сушилку до получения порошкообразного материала, далее прокаливание в печи до разложения азотной кислоты, остекловывание в плавильной камере печи. A known method of solidification of liquid high-level waste, including the evaporation of liquid HLW, the direction of the spray dryer to obtain a powdery material, then calcination in the furnace to decomposition of nitric acid, vitrification in the melting chamber of the furnace.

Здесь же приведена установка для осуществления данного способа, которая состоит из сборника ЖРО, расходного бака, выпарного аппарата, распылительной сушилки, обжигательной и плавильной камер, объединенных в единый блок. (Заявка Японии 60-24440, кл. G 21 F 9/16, опубл. 12.06.85). Here is the installation for implementing this method, which consists of a collection of LRW, a supply tank, an evaporator, a spray dryer, annealing and melting chambers, combined in a single unit. (Japanese Application 60-24440, CL G 21 F 9/16, publ. 12.06.85).

Способ, описанный в этом патенте, является наиболее близким к заявленному и выбран в качестве прототипа. Недостатком данного способа является то, что используемый выпарной аппарат корпусного типа не позволяет обеспечить глубокое концентрированно, для чего авторы вынуждены применить дополнительный аппарат - распылительную сушилку. Кроме того, используемый плавитель корпусного типа имеет весьма ограниченный ресурс вследствие прямого контакта агрессивного расплава с материалом плавителя. The method described in this patent is the closest to the claimed one and is selected as a prototype. The disadvantage of this method is that the used case-type evaporator does not allow for deep concentrated concentration, for which the authors are forced to use an additional apparatus - a spray dryer. In addition, the case-type melter used has a very limited resource due to direct contact of the aggressive melt with the melter material.

Известно устройство для остекловывания радиоактивных отходов, содержащих ионообменные смолы, включающее емкость для ЖРО, емкость аппарата обезвоживания, аппарат обезвоживания, соединенный с сепаратором и конденсатором, емкость-смеситель, соединенную с аппаратом обезвоживания, емкостью со стеклообразователями и емкостью ЖРО (патент РФ 2115182, кл. G 21 F 9/16, опубл. 09.09.1997). Емкость-смеситель соединена с емкостью-накопителем, которая через вихревой аппарат соединена с индукционной печью для получения остеклованной массы. Индукционная печь содержит "холодный" тигель с подвижным индуктором. Сливное устройство состоит из сливной трубки с водоохлаждаемой рубашкой, верхней крышки и водоохлаждаемого сливного затвора. При этом водоохлаждаемая рубашка сливной трубки встроена в корпус холодного тигля. Выход печи соединен последовательно с системой фильтрации, конденсатором системы фильтрации, емкостью системы фильтрации, абсорбционной установкой, подогревателем, каталитическим реактором и конденсатором каталитического реактора. A device for the vitrification of radioactive waste containing ion-exchange resins, including a container for LRW, a capacity of a dehydration apparatus, a dehydration apparatus connected to a separator and a condenser, a mixer tank connected to a dehydration apparatus, a container with glass-forming agents and a LRW tank (RF patent 2115182, class G 21 F 9/16, published 09.09.1997). The mixer tank is connected to a storage tank, which is connected through an eddy apparatus to an induction furnace to produce a vitrified mass. The induction furnace contains a "cold" crucible with a movable inductor. The drain device consists of a drain pipe with a water-cooled jacket, a top cover and a water-cooled drain valve. At the same time, a water-cooled shirt of the drain pipe is built into the body of the cold crucible. The outlet of the furnace is connected in series with the filtration system, the condenser of the filtration system, the capacity of the filtration system, an absorption unit, a heater, a catalytic reactor and a condenser of a catalytic reactor.

Недостатком известного устройства является то, что по конструктивному оформлению оно предназначено для обработки средне- и низкоактивных отходов и не может быть применено для высокоактивных отходов, поскольку большинство аппаратов (емкость для ЖРО, емкость аппарата обезвоживания, аппарат обезвоживания, емкость гетерогенных ЖРО, дозатор гетерогенных ЖРО, емкость-накопитель, питатель) оборудована электродвигателями, которые быстро разрушаются в полях излучения, создаваемых ВАО. В условиях работы с ВАО все оборудование в случае неисправности должно быть заменяемо дистанционно, что известное устройство не обеспечивает. Кроме того, недостатками известного устройства являются высокая остаточная влажность получаемого концентрата и периодичность операции концентрирования, что снижает общую производительность устройства. A disadvantage of the known device is that by design it is intended for the treatment of medium- and low-level waste and cannot be used for high-level waste, since most devices (LRW tank, dehydration device capacity, dehydration device, heterogeneous LRW tank, heterogeneous LRW dispenser , storage tank, feeder) is equipped with electric motors that are rapidly destroyed in the radiation fields created by HLW. In working with HLW, all equipment should be replaced remotely in the event of a malfunction, which the known device does not provide. In addition, the disadvantages of the known device are the high residual moisture content of the resulting concentrate and the frequency of the concentration operation, which reduces the overall performance of the device.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является устройство для остекловывания ЖРО, включающее емкость гомогенных ЖРО, емкость добавок, емкость-смеситель, снабженную дозатором, аппарат обезвоживания (роторный кальцинатор), емкость-пылесборник, емкость со стеклообразователем, шлюзовый дозатор стеклообразователей, металлический тигель с неподвижным индуктором, имеющий донный сливной патрубок, снабженный охлаждающей рубашкой и собственным индуктором, а также узел обезвреживания отходящих газов, включающий устройство-обеспыливатель, конденсатор системы фильтрации, емкость конденсатора системы фильтрации и газоочистку (А.С. Никифоров, В.В. Куличенко, М.И. Жихарев. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 85, 93, 94). The closest in technical essence to the claimed device is a device for vitrification of LRW, including a container of homogeneous LRW, a container of additives, a mixer container equipped with a dispenser, a dewatering apparatus (rotary calciner), a dust collector, a container with a glass former, a lock dispenser for glass former, a metal crucible with a fixed inductor, having a bottom drain pipe, equipped with a cooling jacket and its own inductor, as well as an exhaust gas neutralization unit, including triad-deduster, filter system condenser, filter system capacitor capacity and gas purification (A. S. Nikiforov, V. V. Kulichenko, M. I. Zhikharev. Neutralization of liquid radioactive waste. M: Energoatomizdat, 1985, p. 85, 93 , 94).

Известное устройство работает следующим образом. The known device operates as follows.

ЖРО из емкости гомогенных ЖРО, а также добавки для кальцинации подают в емкость-смеситель, снабженную дозатором, откуда полученную смесь подают в аппарат обезвоживания, состоящий из вращающейся трубы, внутри которой имеется устройство для измельчения твердого кальцината. Аппарат обезвоживания обогревается печью сопротивления, разделенной на четыре зоны. Отходящие газы из аппарата обезвоживания направляют в устройство-обеспыливатель, где выделенную из газа пыль собирают в емкость-пылесборник и направляют в емкость-смеситель. Обеспыленные отходящие газы направляют в конденсатор системы фильтрации и в систему фильтрации газов и выпускают в атмосферу. Конденсат из конденсатора системы фильтрации собирают в емкость конденсатора системы фильтрации и направляют в емкости гомогенных ЖРО. Стеклообразователи из емкости со стеклообразователями с помощью шлюзового дозатора подают совместно с кальцинатом ЖРО, выходящим из аппарата обезвоживания, в металлический тигель с неподвижным индуктором. Первую порцию кальцината ЖРО и стеклообразователей используют для создания стартового расплава в металлическом тигле, после чего на поверхность расплава подают последующие порции кальцината ЖРО и стеклообразователей, а отходящие газы из металлического тигля направляют в аппарат обезвоживания. Слив расплава готового радиоактивного стекла, получаемого при 1100-1150oС, осуществляют периодически после накопления в тигле 120 кг стекла через донный сливной патрубок. Для обеспечения надежности слива последний проводят при включенном индукторе донного сливного патрубка. В конце слива после того, как в тигле остается примерно 5 кг стеклорасплава, индуктор донного сливного патрубка выключают и подают воду в охлаждающую рубашку донного сливного патрубка, за счет чего происходит образование стеклопробки, и единичный цикл остекловывания ЖРО заканчивают, после чего вышеописанный цикл повторяют.LRW from the tank of homogeneous LRW, as well as additives for calcination, are fed into a mixer tank equipped with a dispenser, from where the resulting mixture is fed to a dehydration apparatus, consisting of a rotating pipe, inside which there is a device for grinding solid calcine. The dehydration apparatus is heated by a resistance furnace, divided into four zones. The waste gases from the dewatering apparatus are sent to a dedusting device, where the dust extracted from the gas is collected in a dust collector and sent to a mixer tank. Dust-free exhaust gases are sent to the condenser of the filtration system and to the gas filtration system and released into the atmosphere. The condensate from the condenser of the filtration system is collected in the capacitor of the filter system and sent to the tank of homogeneous LRW. Glass-forming agents from a container with glass-forming agents are supplied together with a liquid sludge batcher together with LRW calcine exiting the dehydration apparatus to a metal crucible with a fixed inductor. The first portion of LRW calcine and glass former is used to create a starting melt in a metal crucible, after which subsequent portions of LRW calcifier and glass former are fed to the melt surface, and the exhaust gases from the metal crucible are sent to a dehydration apparatus. The melt of the finished radioactive glass obtained at 1100-1150 o C, is carried out periodically after the accumulation of 120 kg of glass in the crucible through the bottom drain pipe. To ensure the reliability of the drain, the latter is carried out with the inductance of the bottom drain pipe turned on. At the end of the drain, after about 5 kg of the glass melt remains in the crucible, the bottom drain pipe inductor is turned off and water is supplied to the cooling jacket of the bottom drain pipe, due to which a glass plug is formed, and a single LRW vitrification cycle is completed, after which the above cycle is repeated.

Недостатками известного устройства являются повышенная опасность радиоактивного загрязнения из-за сложности и недостаточной надежности аппаратуры, работающей в условиях интенсивного радиационного излучения, а также применение громоздкой и сложной аппаратуры для обезвоживания ЖРО и использование плавителя с нагревом расплава от его стенки, которая (вследствие прямого контакта с расплавом) быстро корродирует. Кроме того, устройство имеет низкую производительность за счет возврата конденсата из системы очистки газов в емкости исходного раствора для повторной переработки, а также вследствие отсутствия перемешивания расплава в тигле и периодичности процесса плавки. В известном устройстве отсутствуют условия дистанционной замены выработавших ресурс загрязненных аппаратов. The disadvantages of the known device are the increased danger of radioactive contamination due to the complexity and insufficient reliability of the equipment operating in conditions of intense radiation, as well as the use of bulky and complex equipment for dehydration of LRW and the use of a melter with heating the melt from its wall, which (due to direct contact with melt) quickly corrodes. In addition, the device has low productivity due to the return of condensate from the gas purification system to the tanks of the initial solution for recycling, as well as due to the lack of melt mixing in the crucible and the frequency of the melting process. In the known device there are no conditions for the remote replacement of used-up contaminated apparatuses.

Техническая задача изобретения заключается в создании способа отверждения ЖРО различного состава, пригодного для дистанционного изготовления стекло- и минералоподобных блоков, обеспечивающих экологически безопасное хранение радиоактивных веществ в течение длительного времени. Техническая задача изобретения заключается также в создании высокопроизводительной, экономичной, малогабаритной аппаратуры с повышенным ресурсом и с дистанционно демонтируемыми и заменяемыми модулями. The technical task of the invention is to provide a method for curing LRW of various compositions, suitable for the remote manufacture of glass and mineral-like blocks, providing environmentally safe storage of radioactive substances for a long time. The technical task of the invention also lies in the creation of high-performance, economical, small-sized equipment with an increased resource and with remotely removable and replaceable modules.

Эта задача решается тем, что в заявляемом способе отверждения жидких радиоактивных отходов, включающем их подготовку, концентрирование и смешивание с флюсующими добавками, нагрев полученной смеси, плавление, слив расплава в емкости, охлаждение расплава и формирование блоков, концентрирование осуществляют упариванием ЖРО в непрерывном потоке при температуре 110-160oС, а плавление проводят при температуре 1000-1800oС при непосредственном воздействии индукционного поля частотой 0,3-1,8 МГц на расплав.This problem is solved in that in the claimed method of solidification of liquid radioactive waste, including their preparation, concentration and mixing with fluxing additives, heating the resulting mixture, melting, draining the melt in the tank, cooling the melt and forming blocks, concentration is carried out by evaporation of LRW in a continuous stream at a temperature of 110-160 o C, and melting is carried out at a temperature of 1000-1800 o C with direct exposure to an induction field with a frequency of 0.3-1.8 MHz on the melt.

В частности, техническая задача решается тем, что при изготовлении блоков из фосфатного стекла смешивание отходов с флюсующими добавками осуществляют перед стадией концентрирования. In particular, the technical problem is solved by the fact that in the manufacture of blocks of phosphate glass, the mixing of waste with fluxing additives is carried out before the concentration stage.

В частности, техническая задача решается тем, что плавление смеси ведут при вязкости расплава от 20 до 80 дПа•с и электросопротивление расплава от 0,1 до 1,5 Ом/см. In particular, the technical problem is solved in that the mixture is melted at a melt viscosity of from 20 to 80 dPa • s and the melt electrical resistance is from 0.1 to 1.5 Ohm / cm.

Поставленная задача решается также тем, что в реализуемом устройстве для отверждения жидких радиоактивных отходов (включающем емкость для жидких радиоактивных отходов, аппарат концентрирования, индукционный плавитель, снабженный сливным узлом, емкость с флюсующими добавками, снабженную дозатором, смеситель, узел очистки отходящих газов, систему трубопроводов и арматуры), аппарат концентрирования выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого коаксиально расположен цилиндрический сепаратор, между сепаратором и корпусом расположен спиральный трубчатый змеевик, один конец которого сообщен с емкостью жидких радиоактивных отходов, а другой - с сепаратором, сепаратор сообщен в верхней части с узлом очистки отходящих газов, индукционный плавитель выполнен в виде водоохлаждаемого тигля с прозрачными для переменного электромагнитного поля боковыми стенками и дном и через смеситель сообщен с аппаратом концентрирования и дозатором флюса. The problem is also solved by the fact that in the device for solidification of liquid radioactive waste (including a container for liquid radioactive waste, a concentration apparatus, an induction melter equipped with a drainage unit, a container with fluxing additives, equipped with a dispenser, a mixer, an exhaust gas purification unit, a piping system and fittings), the concentration apparatus is made in the form of a cylindrical body, inside of which a cylindrical separator is coaxially located, between the separator and the housing a spiral tubular coil is laid, one end of which is connected with a container of liquid radioactive waste and the other with a separator, the separator is communicated in the upper part with an exhaust gas treatment unit, the induction melter is made in the form of a water-cooled crucible with side walls and a bottom transparent for alternating electromagnetic field and bottom through the mixer communicated with the concentration apparatus and the flux dispenser.

В частности, техническая задача решается тем, что трубчатый змеевик выполнен из двух соединенных между собой в верхней части трубчатых спиральных секций - восходящей, сообщающейся с емкостью радиоактивных отходов, и нисходящей, сообщающейся с сепаратором. In particular, the technical problem is solved in that the tubular coil is made of two interconnected in the upper part of the tubular spiral sections - ascending, communicating with the capacity of radioactive waste, and descending, communicating with the separator.

В частности, техническая задача решается тем, что внутренний диаметр трубчатого змеевика выбирается из следующего соотношения:
d=k•Q•10-2,
где d - диаметр змеевика в см,
k - коэффициент 0,15-0,3,
Q - производительность устройства по исходному раствору в л/ч.
In particular, the technical problem is solved in that the inner diameter of the tubular coil is selected from the following ratio:
d = k • Q • 10 -2 ,
where d is the diameter of the coil in cm,
k is a coefficient of 0.15-0.3,
Q is the productivity of the device in the initial solution in l / h.

В частности, техническая задача решается тем, что боковые стенки и дно корпуса водоохлаждаемого тигля состоят из набора параллельных трубок водяного охлаждения, герметизированных коррозионностойкой диэлектрической керамикой. In particular, the technical problem is solved by the fact that the side walls and the bottom of the body of the water-cooled crucible consist of a set of parallel water cooling tubes sealed with corrosion-resistant dielectric ceramics.

В частности, техническая задача решается тем, что расстояние между противоположными стенками тигля выбирают от 0,21 до 0,55 м. In particular, the technical problem is solved in that the distance between the opposite walls of the crucible is chosen from 0.21 to 0.55 m

В частности, техническая задача решается тем, что аппарат концентрирования и индукционный плавитель выполнены в виде дистанционно демонтируемых и заменяемых модулей. In particular, the technical problem is solved by the fact that the concentration apparatus and induction melter are made in the form of remotely disassembled and replaceable modules.

Проведение процесса концентрирования ЖРО путем упаривания в непрерывном потоке при температуре 110-160oС в испарителе позволяет интенсифицировать теплообмен, увеличить производительность устройства за счет более быстрого обезвоживания раствора за один проход через аппарат. Концентрирование ЖРО в прямоточном испарителе позволяет получить концентрат в виде плава с влажностью менее 20%.The process of concentrating LRW by evaporation in a continuous stream at a temperature of 110-160 o C in the evaporator allows you to intensify heat transfer, increase the productivity of the device due to faster dehydration of the solution in one pass through the apparatus. Concentration of LRW in a once-through evaporator allows one to obtain a concentrate in the form of a melt with a moisture content of less than 20%.

Проведение процесса плавления при температуре 1000-1800oС позволяет получать блоки любых стеклоподобных и кристаллических материалов с высокой химической стойкостью, способных удерживать радионуклиды длительное время в условиях захоронения.The melting process at a temperature of 1000-1800 o With allows you to get blocks of any glass-like and crystalline materials with high chemical resistance, capable of holding radionuclides for a long time in a burial environment.

Проведение процесса плавления при непосредственном воздействии индукционного поля на расплав с частотой 0,3-1,8 МГц позволяет осуществлять взаимодействие индукционного поля с расплавом в оптимальном режиме при минимальных затратах электроэнергии и времени. Проведение процесса при частоте индукционного поля ниже 0,3 МГц не позволяет выделить тепловую энергию, необходимую для расплавления исходного материала. Проведение процесса при частоте выше 1,8 МГц приводит к неоправданно большим затратам электроэнергии и как следствие этого к удорожанию конечной продукции. The melting process with the direct influence of the induction field on the melt with a frequency of 0.3-1.8 MHz allows the interaction of the induction field with the melt in the optimal mode with minimal energy and time. Carrying out the process at an induction field frequency below 0.3 MHz does not allow the heat energy necessary to melt the starting material to be released. Carrying out the process at a frequency above 1.8 MHz leads to unreasonably high energy costs and, as a result, to an increase in the cost of the final product.

Проведение процесса плавления при вязкости расплава от 20 до 80 дПа•с обеспечивает электродинамическое перемешивание расплава в тигле и тем самым сокращает время процесса и увеличивает производительность. При вязкости расплава менее 20 дПа•с резко увеличивается летучесть и унос радионуклидов, уменьшается толщина слоя гарнисажа на стенках тигля, что является нежелательным. При вязкости расплава более 80 дПа•с практически прекращается электродинамическое перемешивание расплава, что приводит к значительному увеличению времени процесса и уменьшению производительности. Carrying out the melting process at a melt viscosity of 20 to 80 dPa • s provides electrodynamic mixing of the melt in the crucible and thereby reduces the process time and increases productivity. When the melt viscosity is less than 20 dPa • s, the volatility and ablation of radionuclides sharply increase, the thickness of the skull layer on the crucible walls decreases, which is undesirable. At a melt viscosity of more than 80 dPa • s, electrodynamic mixing of the melt practically ceases, which leads to a significant increase in the process time and a decrease in productivity.

Осуществление процесса плавления при электросопротивлении расплава от 0,1 до 1,5 Ом/см позволяет оптимизировать процесс плавления. Так увеличение электросопротивления более 1,5 Ом/см резко снижает производительность устройства, а снижение электросопротивления ниже 0,1 Ом/см приводит к местным перегревам расплава, что отрицательно воздействует на утилизацию радионуклидов. The implementation of the melting process with an electrical resistance of the melt from 0.1 to 1.5 Ohm / cm allows you to optimize the melting process. So an increase in electrical resistance of more than 1.5 Ohm / cm dramatically reduces the performance of the device, and a decrease in electrical resistance below 0.1 Ohm / cm leads to local overheating of the melt, which negatively affects the disposal of radionuclides.

Использование в качестве аппарата концентрирования спирального прямоточного испарителя, который не имеет механических движущихся частей, повышает надежность и ресурс всего устройства. The use as a concentration apparatus of a spiral direct-flow evaporator, which does not have mechanical moving parts, increases the reliability and service life of the entire device.

Выполнение трубчатого змеевика испарителя с восходящей и нисходящей секциями позволяет уменьшить габариты устройства за счет увеличения поверхности и интенсификации теплообмена и обеспечить его дистанционный демонтаж, транспортировку на хранение в штатных контейнерах и тем самым уменьшить экологическую опасность выработавшего ресурс устройства. The implementation of the tubular coil of the evaporator with the ascending and descending sections allows to reduce the dimensions of the device by increasing the surface and intensifying heat transfer and to ensure its remote dismantling, transportation for storage in standard containers and thereby reduce the environmental hazard of the exhausted device.

Выбор диаметра змеевика в зависимости от производительности устройства по исходному раствору ЖРО позволяет оптимизировать процесс концентрирования ЖРО, повысить производительность и тем самым уменьшить габариты всего устройства при сохранении высокой производительности. The choice of the diameter of the coil depending on the performance of the device according to the initial LRW solution allows to optimize the concentration of LRW, increase productivity and thereby reduce the overall dimensions of the device while maintaining high performance.

Использование в индукционном плавителе тигля, боковые стенки и дно которого набраны из трубок водяного охлаждения, герметизированных коррозионностойкой диэлектрической керамикой, снижает потери подводимой к расплаву энергии, а за счет образования гарнисажа из охлажденного расплава на внутренней поверхности тигля исключает коррозию материала плавителя, что значительно повышает ресурс и безопасность плавителя. The use of a crucible in an induction melter, the side walls and the bottom of which are drawn from water cooling tubes sealed with corrosion-resistant dielectric ceramics, reduces the energy lost to the melt and, due to the formation of a skull from the cooled melt on the inner surface of the crucible, eliminates corrosion of the melter material, which significantly increases the resource and melter safety.

Минимальное расстояние между стенками тигля 0,21 м определяется обеспечением промышленной производительности. Тигли шириной менее 0,21 м не обеспечивают оптимального использования электрической мощности. При расстоянии между стенками тигля более 0,55 м плохо прогревается центральная часть ванны расплава. Кроме того, максимальный размер ванны расплава 0,55 м лимитируется размером контейнеров, в которые помещаются отработавшие ресурс тигли. The minimum distance between the walls of the crucible 0.21 m is determined by ensuring industrial productivity. Crucibles less than 0.21 m wide do not provide optimal use of electrical power. When the distance between the walls of the crucible is more than 0.55 m, the central part of the melt bath is poorly heated. In addition, the maximum melt bath size of 0.55 m is limited by the size of the containers into which the spent crucibles are placed.

Узел очистки отходящих газов представляет собой единую цепочку аппаратов, соединенных с вакуум-насосом, создающим разрежение во всей цепочке аппаратов. The flue gas cleaning unit is a single chain of apparatuses connected to a vacuum pump, which creates a vacuum in the entire apparatus chain.

Использование комплекса дистанционно заменяемых аппаратов прямоточного испарителя и индукционного плавителя позволяет снизить материалоемкость устройства и уменьшить количество загрязненных твердых отходов после выработки ресурса аппаратов. The use of a complex of remotely replaceable direct-flow evaporator and induction melter devices allows to reduce the material consumption of the device and to reduce the amount of contaminated solid waste after the devices have reached the end of their life.

На чертеже представлен общий вид устройства. The drawing shows a General view of the device.

Устройство для отверждения жидких радиоактивных отходов, включает следующие блоки аппаратов: узел подготовки ЖРО, содержащий емкость для ЖРО 1, емкости с флюсующими добавками 2 раствора 3, промежуточные накопители флюса 4; узел концентрирования ЖРО включает аппарат концентрирования (прямоточный испаритель), состоящий из цилиндрического корпуса 5, спирального трубчатого змеевика 6 и цилиндрического сепаратора 7; узел плавления включает переходник-смеситель 8, металлический плавитель - "холодный" тигель 9 с неподвижным индуктором 10, сливным узлом 11 и перегородкой 12, разделяющей варочную 13 и накопительную 14 зоны, приемник расплава 15; узел газоочистки включает конденсатор паров воды и кислоты 16, нейтрализатор окислов азота 18, фильтры грубой и тонкой очистки газа 17. Низкоактивные ЖРО из конденсатора 16 и нейтрализатора 18 перерабатываются по отдельной стандартной схеме. Устройство снабжено генератором теплоносителя 19, вакуумнасосом 20, автоматически регулируемыми вентилями 21, дистанционными разъемами 22. A device for the solidification of liquid radioactive waste includes the following apparatus units: LRW preparation unit containing a container for LRW 1, containers with fluxing additives 2 of solution 3, intermediate flux storage devices 4; the LRW concentration unit includes a concentration unit (direct-flow evaporator) consisting of a cylindrical body 5, a spiral tubular coil 6 and a cylindrical separator 7; the melting unit includes an adapter-mixer 8, the metal melter is a “cold” crucible 9 with a fixed inductor 10, a drain unit 11 and a partition 12 separating the cooking 13 and storage 14 zones, the melt receiver 15; gas treatment unit includes a condenser of water vapor and acid 16, a neutralizer of nitrogen oxides 18, filters for coarse and fine purification of gas 17. Low-level LRW from the capacitor 16 and the neutralizer 18 are processed according to a separate standard scheme. The device is equipped with a coolant generator 19, a vacuum pump 20, automatically adjustable valves 21, remote connectors 22.

Устройство для отверждения ЖРО работает следующим образом. Для приготовления монолитного блока отходы, находящиеся в емкости ЖРО 1, перемещают в емкость исходного флюсованного раствора 3, перемешивают с флюсующими добавками, находящимися в емкости 2 сжатым воздухом, далее флюсованные отходы под давлением сжатого воздуха или с помощью насоса-дозатора подают через автоматически регулируемые вентили 21 в аппарат концентрирования (прямоточный испаритель) на вход спирального трубчатого змеевика 6, расположенного в цилиндрическом корпусе 5. Перед началом подачи раствора ЖРО предварительно нагретый до температуры 110-160oС теплоноситель из генератора 19 подают в полость между цилиндрическим корпусом 5 и сепаратором 7 прямоточного испарителя для нагрева змеевика, после его прогрева в змеевик поступает исходный флюсованный раствор ЖРО, где происходит последовательно по мере прохождения продукта по восходящей спирали и затем по нисходящей спирали его нагрев до 110-160oС и упаривание до превращения в солевой плав. Далее продукт поступает в сепаратор 7, где происходит разделение парогазовой фазы и солевого плава за счет центробежного эффекта и резкого уменьшения скорости потока. Солевой плав самотеком по стенкам сепаратора направляется в плавильный водоохлаждаемый тигель 9 (при производстве блоков из фосфатного стекла) или в переходник-смеситель 8 (при необходимости дальнейшего флюсования исходного ЖРО в случае получения боросиликатного стекла или минералоподобного композита). Парогазовая фаза из сепаратора 7 поступает в систему газоочистки узла обезвреживания отходящих газов 16, где очищается от вредных примесей в цепочке аппаратов, соединенных с вакуумным насосом 20. Из емкости 2 через промежуточные накопители 4, работающие поочередно, что позволяет избежать проникновения радионуклидов из аппаратов в чистую зону, в переходник-смеситель 8 поступают флюсующие добавки в количестве, необходимом для получения конечного продукта в виде монолитного блока определенного состава и структуры. Количественные соотношения плава и флюсующих добавок задаются скоростями ингредиентов, обеспечивающими получение после процесса плавления заданной матрицы. Стартовый или повторный нагрев захоложенного расплава в тигле осуществляют, помещая в тигель через переходник 8 из накопителя 4 электропроводный стартовый материал и подавая на тигель высокочастотное электромагнитное поле.A device for curing LRW works as follows. To prepare a monolithic block, the waste located in the LRW tank 1 is transferred to the tank of the initial fluxed solution 3, mixed with fluxing additives located in the tank 2 with compressed air, then the fluxed waste is supplied under pressure of compressed air or by means of a metering pump through automatically controlled valves 21 to the concentrating apparatus (once-through evaporator) at the input of the spiral tubular coil 6 located in the cylindrical body 5. Before starting the supply of the LRW solution, it is preheated to temperature 110-160 o With the coolant from the generator 19 is fed into the cavity between the cylindrical body 5 and the separator 7 of a direct-flow evaporator for heating the coil, after heating it, the initial fluxed LRW solution enters the coil, where it occurs sequentially as the product passes through an upward spiral and then along a downward spiral, its heating to 110-160 o C and evaporation before turning into a salt melt. Next, the product enters the separator 7, where the vapor-gas phase and the salt melt are separated due to the centrifugal effect and a sharp decrease in the flow rate. Grain salt is directed by gravity along the walls of the separator to a water-cooled melting crucible 9 (in the production of phosphate glass blocks) or to a mixing adapter 8 (if necessary, further fluxing of the initial LRW in the case of obtaining a borosilicate glass or mineral-like composite). The vapor-gas phase from the separator 7 enters the gas treatment system of the exhaust gas neutralization unit 16, where it is cleaned of harmful impurities in a chain of apparatuses connected to a vacuum pump 20. From the reservoir 2 through intermediate accumulators 4, which operate alternately, which avoids the penetration of radionuclides from the apparatuses into a clean zone, in the adapter-mixer 8 receives fluxing additives in the amount necessary to obtain the final product in the form of a monolithic block of a certain composition and structure. The quantitative ratios of melt and fluxing additives are set by the speeds of the ingredients, which ensure that a given matrix is obtained after the melting process. The starting or reheating of the cooled melt in the crucible is carried out by placing an electrically conductive starting material into the crucible through the adapter 8 from the accumulator 4 and applying a high-frequency electromagnetic field to the crucible.

Взаимодействуя с электромагнитным полем, стартовый материал нагревается и проплавляет вокруг себя шихту, образуя ванну расплава. При этом электросопротивление расплава уменьшается, достигая значения, при котором тепловая энергия генерируется непосредственно в расплаве. Верхним пределом электросопротивления расплава рекомендуется 1,5 Ом/см при вязкости расплава 20-80 дПа•с, при которых происходит электромагнитное перемешивание расплава. Дальнейшее снижение вязкости расплава приводит к истоньшению слоя гарнисажа и увеличению теплопотерь. На поверхность образовавшегося расплава в тигель подают готовую смесь ингредиентов из переходника-смесителя 8. В плавильной камере происходит последовательно испарение остаточной воды и азотной кислоты, кальцинация и разложение солей компонентов ЖРО с отгонкой окислов азота, плавление и синтез матрицы. Готовый расплав сливают через водоохлаждаемый сливной узел 11 в емкость 15 и охлаждают. Interacting with the electromagnetic field, the starting material is heated and melts the charge around it, forming a molten bath. In this case, the electrical resistance of the melt decreases, reaching a value at which thermal energy is generated directly in the melt. The upper limit of the electrical resistance of the melt is recommended 1.5 Ohm / cm with a melt viscosity of 20-80 dPa • s, at which electromagnetic mixing of the melt occurs. A further decrease in the viscosity of the melt leads to a thinning of the skull layer and an increase in heat loss. The finished mixture of ingredients from the adapter-mixer 8 is fed into the crucible on the surface of the formed melt. In the melting chamber, the residual water and nitric acid are sequentially evaporated, the components of LRW are calcined and decomposed, nitrogen oxides are distilled off, melting and matrix synthesis are performed. The finished melt is poured through a water-cooled drain unit 11 into a container 15 and cooled.

В качестве ЖРО, подлежащих отверждению и утилизации, были взяты растворы после проведения регенерации отработавшего ядерного топлива энергетических реакторов и выделения ценных компонентов (урана, плутония, РЗЭ и др.). Принцип подбора состава матричной композиции для включения радионуклидов основан на максимальном использовании макрокомпонентов ЖРО для синтеза будущей матрицы методом плавки. As LRW to be cured and disposed of, solutions were taken after regeneration of spent nuclear fuel from power reactors and separation of valuable components (uranium, plutonium, REE, etc.). The principle of selecting the composition of the matrix composition for incorporating radionuclides is based on the maximum use of macro components of LRW for the synthesis of the future matrix by melting.

В табл. 1 приведены технологические режимы процесса изготовления блоков из различных типов материалов. In the table. 1 shows the technological modes of the manufacturing process of blocks from various types of materials.

В табл. 2 приведены сведения об удельной и общей производительности устройства в зависимости от параметров устройства, диаметра трубчатого змеевика и внутреннего размера плавителя. Образцы 1, 3 и 5, обработаны в тиглях прямоугольного сечения. Образцы 2, 4 и прототипа обработаны в тиглях круглого сечения. In the table. 2 provides information on the specific and total productivity of the device depending on the parameters of the device, the diameter of the tubular coil and the internal size of the melter. Samples 1, 3, and 5 were processed in rectangular crucibles. Samples 2, 4 and prototype processed in crucibles of circular cross section.

Производительность установки приведена в литрах в час перерабатываемого раствора ЖРО. Удельная производительность устройства рассчитывалась как производительность по раствору ЖРО, отнесенная к площади зеркала плавильной камеры, то есть учитывались габариты аппаратов установки. Unit capacity is given in liters per hour of the processed LRW solution. The specific productivity of the device was calculated as the performance of the LRW solution, referred to the area of the mirror of the melting chamber, that is, the dimensions of the apparatus were taken into account.

Как видно из приведенных примеров, переработке был подвергнут широкий спектр радиоактивных отходов, при этом тип матриц строился с максимальным использованием компонентов ЖРО, что повышает экономичность процесса получения композиций. As can be seen from the above examples, a wide range of radioactive waste was subjected to reprocessing, while the type of matrices was built with the maximum use of LRW components, which increases the efficiency of the process for producing compositions.

Как видно из данных, приведенных в таблице 1 и 2, производительность устройства составляет от 50 до 200 л/ч по исходным растворам ЖРО в отличие от прототипа, которая составила 18 л/ч, что обусловлено преимуществами предлагаемого способа и устройства. Параметры заданы в исходных данных и подтверждены при испытаниях по приведенным примерам (табл. 1, 2). Габаритные размеры устройства при этом, установленные по максимальному размеру (ширине, высоте) любого из блоков (узел концентрирования, узел плавления), подлежащих замене, соответствуют внутренним габаритам стандартных контейнеров, отправляемых на промежуточное контролируемое хранение и захоронение. Устройство по прототипу не предусматривает заменяемость отдельных блоков. Устройство по настоящему изобретению снабжено специальными дистанционными разъемами (чертеж, позиция 22), а его вес соответствует рабочим характеристикам стандартных манипуляторов, что делает возможным его дистанционный монтаж и демонтаж с перемещением в контейнеры, отправляемые в хранилище. As can be seen from the data shown in tables 1 and 2, the device performance is from 50 to 200 l / h for the initial LRW solutions, in contrast to the prototype, which was 18 l / h, which is due to the advantages of the proposed method and device. The parameters are specified in the source data and confirmed by testing in the given examples (tab. 1, 2). In this case, the overall dimensions of the device, established by the maximum size (width, height) of any of the blocks (concentration unit, melting unit) to be replaced, correspond to the internal dimensions of standard containers sent for intermediate controlled storage and disposal. The prototype device does not provide for interchangeability of individual blocks. The device of the present invention is equipped with special remote connectors (drawing, item 22), and its weight corresponds to the performance of standard manipulators, which makes it possible to remotely mount and dismantle it with movement to containers sent to storage.

Используемый в прототипе плавитель имеет большие габариты, не рассчитан на дистанционный монтаж-демонтаж и вместе с затвердевшим радиоактивным стеклом остается на долгосрочное хранение на месте его работы. Кроме того, его производительность по перерабатываемому флюсованному раствору составляет 18 л/ч, а удельная производительность по раствору такого устройства составляет 2,5 л/дм2•ч. Предлагаемое устройство по двухстадийной схеме отверждения ЖРО с использованием "холодного" тигля и габаритами, соответствующими параметрам стандартных контейнеров, имеет производительность по исходному раствору ВАО от 50 до 200 л/ч. При этом его удельная производительность находится в интервале от 8 до 10 л/дм2•ч, то есть в 4 раза выше, чем у прототипа (см. табл. 2). Незначительные габариты устройства по предлагаемому способу означают также малую материалоемкость аппаратов для установки.The melter used in the prototype is large, it is not designed for remote mounting and dismounting and, together with hardened radioactive glass, remains for long-term storage at its place of work. In addition, its productivity in the processed fluxed solution is 18 l / h, and the specific productivity in the solution of such a device is 2.5 l / dm 2 • h. The proposed device according to a two-stage scheme for curing LRW using a "cold" crucible and with dimensions corresponding to the parameters of standard containers has a capacity for the initial HLW solution from 50 to 200 l / h. Moreover, its specific productivity is in the range from 8 to 10 l / dm 2 • h, that is, 4 times higher than that of the prototype (see table. 2). The small dimensions of the device according to the proposed method also mean low material consumption of the apparatus for installation.

Кроме того, производительность устройства ограничивается исключительно заданными габаритами, приемлемыми для манипуляторов и контейнера, а не используемым способом. Увеличение габаритов устройства с водоохлаждаемым тиглем позволяет значительно увеличивать общую производительность устройства как более высокоэффективного. In addition, the performance of the device is limited exclusively by the specified dimensions acceptable for the manipulators and the container, and not the method used. The increase in the size of the device with a water-cooled crucible can significantly increase the overall performance of the device as a more highly efficient.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет:
- Перерабатывать широкую номенклатуру жидких ЖРО, практически не имея ограничений по их составам и наличию в составах коррозионноактивных компонентов (железо, никель, сера и др.).
Thus, the proposed invention allows:
- To process a wide range of liquid LRW, with virtually no restrictions on their composition and the presence of corrosive components (iron, nickel, sulfur, etc.) in the compositions.

- Максимально использовать компоненты жидких ЖРО для создания структуры монолитного блока отвержденных отходов. - Maximize the use of liquid LRW components to create the structure of a monolithic solidified waste block.

- Получить радиоактивные отходы в форме соединений, способных длительное время удерживать радионуклиды в условиях захоронения. - To receive radioactive waste in the form of compounds capable of retaining radionuclides for a long time in a burial environment.

- Увеличить удельную производительность устройства за счет более эффективного способа отверждения ЖРО (табл. 2). - Increase the specific productivity of the device due to a more effective method of curing LRW (table. 2).

- Использовать простые аппараты без движущихся рабочих органов и тем самым повысить надежность и увеличить межремонтный ресурс устройства. - Use simple devices without moving working bodies and thereby increase reliability and increase the overhaul life of the device.

- Производить синтез разнообразных материалов при температурах 1000-1800oС (табл. 1), при этом становится возможным синтез аналогов минералов, достигается высокая удельная производительность синтеза, за счет образования гарнисажа между стенками плавителя и агрессивным расплавом материала увеличивается ресурс аппарата.- To synthesize a variety of materials at temperatures of 1000-1800 o C (table. 1), while it becomes possible to synthesize analogs of minerals, high specific productivity of synthesis is achieved, due to the formation of a skull between the walls of the melter and the aggressive melt of the material, the life of the apparatus is increased.

- Уменьшить габариты устройства и соответственно снизить материалоемкость и стоимость устройства, сделать его дистанционно заменяемым, а после выработки ресурса удаляемым на промежуточное хранение и захоронение за счет эффективного предварительного концентрирования и высокотемпературного синтеза материалов с высокой удельной производительностью. - Reduce the dimensions of the device and, accordingly, reduce the material consumption and cost of the device, make it remotely replaceable, and after running out of life, delete it for intermediate storage and disposal due to efficient preliminary concentration and high-temperature synthesis of materials with high specific productivity.

- Уменьшить количество вторичных радиоактивных отходов. - Reduce the amount of secondary radioactive waste.

Настоящим изобретением решена задача отверждения ЖРО различного состава в стекло- и минералоподобные блоки, обеспечивающие экологически безопасное хранение радиоактивных веществ в течение длительного срока, изготовленные в экономичном, малогабаритном устройстве с высокой производительностью и с дистанционно демонтируемыми и заменяемыми модулями. The present invention solves the problem of curing LRW of various compositions in glass and mineral-like blocks, providing environmentally safe storage of radioactive substances for a long period, made in an economical, small-sized device with high performance and with remotely removable and replaceable modules.

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть применено для отверждения высокорадиоактивных отходов с целью иммобилизации их токсичных и радиоактивных компонентов и последующего захоронения в геологические пласты. Most effectively, the present invention can be applied for the curing of highly radioactive waste in order to immobilize their toxic and radioactive components and subsequent disposal in geological formations.

Использование индукционных плавителей позволяет синтезировать материалы (в том числе стекло- и минералоподобные), пригодные для кондиционирования (отверждения) практически всех классов ВАО. Также данная технология позволяет использовать компактное технологическое оборудование, дистанционно удаляемое на захоронение после выработки ресурса. The use of induction melters allows the synthesis of materials (including glass and mineral-like), suitable for conditioning (curing) of almost all classes of HLW. Also, this technology allows the use of compact technological equipment, remotely removed for disposal after running out of resources.

Внедрение разработки обеспечит экологический эффект и предотвратит риск возникновения радиационных аварий и техногенных катастроф, связанных с хранением жидких ВАО на площадках радиохимических производств. Implementation of the development will ensure an environmental effect and prevent the risk of radiation accidents and technological disasters associated with the storage of liquid HLW at radiochemical production sites.

Claims (9)

1. Способ отверждения жидких радиоактивных отходов, включающий их подготовку, концентрирование, смешивание с флюсующими добавками, плавление полученной смеси, слив расплава в емкости и изготовление блоков, отличающийся тем, что концентрирование осуществляют упариванием в непрерывном потоке при 110-160oС, а плавление проводят при 1000-1800oС при непосредственном воздействии индукционного поля частотой 0,3-1,8 МГц на расплав.1. The method of solidification of liquid radioactive waste, including their preparation, concentration, mixing with fluxing additives, melting the mixture, draining the melt in a tank and manufacturing blocks, characterized in that the concentration is carried out by evaporation in a continuous stream at 110-160 o C, and melting carried out at 1000-1800 o With direct exposure to the induction field with a frequency of 0.3-1.8 MHz on the melt. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изготовлении блоков из фосфатного стекла смешивание отходов с флюсующими добавками осуществляют перед стадией концентрирования. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the manufacture of blocks of phosphate glass, the mixing of waste with fluxing additives is carried out before the concentration stage. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что плавление полученной смеси ведут воздействием индукционного поля на расплав, имеющий при рабочей температуре вязкость от 20 до 80 дПа•с и электросопротивление от 0,1 до 1,5 Ом/см. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the melting of the resulting mixture is effected by an induction field on a melt having a viscosity at a working temperature of 20 to 80 dPa • s and an electrical resistance of 0.1 to 1.5 Ohm / cm. 4. Устройство для отверждения жидких радиоактивных отходов, включающее емкость для жидких отходов, аппарат концентрирования, индукционный плавитель, снабженный сливным узлом, емкость с флюсующими добавками, снабженную дозатором флюса, смеситель, узел очистки отходящих газов, систему трубопроводов и арматуры, отличающееся тем, что аппарат концентрирования выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого коаксиально расположен цилиндрический сепаратор, а между сепаратором и корпусом расположен спиральный трубчатый змеевик, один конец которого сообщен с емкостью жидких радиоактивных отходов, а другой - с сепаратором, при этом сепаратор сообщен в верхней части с узлом очистки отходящих газов, кроме того, индукционный плавитель выполнен в виде водоохлаждаемого тигля с прозрачными для переменного электромагнитного поля боковыми стенками и дном и через смеситель сообщен с аппаратом концентрирования и дозатором флюса. 4. A device for the solidification of liquid radioactive waste, including a container for liquid waste, a concentration apparatus, an induction melter equipped with a drainage unit, a container with fluxing additives, equipped with a flux dispenser, a mixer, an exhaust gas purification unit, a piping system and valves, characterized in that the concentration apparatus is made in the form of a cylindrical body, inside of which a cylindrical separator is coaxially located, and a spiral tubular coil is located between the separator and the body, the end of which is connected with the capacity of liquid radioactive waste, and the other with the separator, while the separator is connected in the upper part with the flue gas cleaning unit, in addition, the induction melter is made in the form of a water-cooled crucible with side walls and bottom transparent to the alternating electromagnetic field and through the mixer communicated with the concentration apparatus and the flux dispenser. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что спиральный трубчатый змеевик выполнен из двух соединенных между собой в верхней части трубчатых спиральных секций - восходящей, сообщающейся с емкостью жидких радиоактивных отходов, и нисходящей, сообщающейся с сепаратором. 5. The device according to claim 4, characterized in that the spiral tubular coil is made of two interconnected in the upper part of the tubular spiral sections - ascending, communicating with the capacity of liquid radioactive waste, and descending, communicating with the separator. 6. Устройство по п. 4 или 5, отличающееся тем, что внутренний диаметр спирального трубчатого змеевика выбирается из следующего соотношения:
d=k•Q•10-2,
где d - диаметр змеевика в см;
k - коэффициент 0,15-0,3;
Q - производительность устройства по исходному раствору, л/ч.
6. The device according to p. 4 or 5, characterized in that the inner diameter of the spiral tubular coil is selected from the following ratio:
d = k • Q • 10 -2 ,
where d is the diameter of the coil in cm;
k is a coefficient of 0.15-0.3;
Q - the performance of the device according to the initial solution, l / h
7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что боковые стенки и дно корпуса водоохлаждаемого тигля выполнены из набора параллельных трубок водяного охлаждения, герметизированных коррозионностойкой диэлектрической керамикой. 7. The device according to claim 4, characterized in that the side walls and the bottom of the body of the water-cooled crucible are made of a set of parallel water cooling tubes, sealed with corrosion-resistant dielectric ceramics. 8. Устройство по п.4 или 7, отличающееся тем, что противоположные стенки водоохлаждаемого тигля расположены на расстоянии от 0,21 до 0,55 м. 8. The device according to claim 4 or 7, characterized in that the opposite walls of the water-cooled crucible are located at a distance of 0.21 to 0.55 m 9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что аппарат концентрирования и индукционный плавитель снабжены дистанционными разъемами и выполнены в виде дистанционно демонтируемых и заменяемых модулей. 9. The device according to claim 4, characterized in that the concentration apparatus and induction melter are equipped with remote connectors and are made in the form of remotely removable and replaceable modules.
RU2000125973/06A 2000-10-18 2000-10-18 Method and device for immobilizing liquid radioactive wastes RU2203512C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000125973/06A RU2203512C2 (en) 2000-10-18 2000-10-18 Method and device for immobilizing liquid radioactive wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000125973/06A RU2203512C2 (en) 2000-10-18 2000-10-18 Method and device for immobilizing liquid radioactive wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000125973A RU2000125973A (en) 2002-09-27
RU2203512C2 true RU2203512C2 (en) 2003-04-27

Family

ID=20241032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000125973/06A RU2203512C2 (en) 2000-10-18 2000-10-18 Method and device for immobilizing liquid radioactive wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2203512C2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2291504C2 (en) * 2005-01-31 2007-01-10 Федеральное агентство по атомной энергии Method for solidifying liquid radioactive wastes
US8753518B2 (en) 2010-10-15 2014-06-17 Diversified Technologies Services, Inc. Concentrate treatment system
RU2531637C2 (en) * 2008-12-30 2014-10-27 Арева Нс Method of treating nitrogen-containing aqueous liquid wastes by calcination and vitrification
RU2532413C2 (en) * 2008-12-30 2014-11-10 Арева Нс Method of processing liquid water-nitrate effluent by calcination and vitrification
US9283418B2 (en) 2010-10-15 2016-03-15 Avantech, Inc. Concentrate treatment system
RU2668610C2 (en) * 2016-09-09 2018-10-02 Общество с ограниченной ответственностью "Нано Инвест" Automated high-frequency system for sealing radioactive wastes
US10580542B2 (en) 2010-10-15 2020-03-03 Avantech, Inc. Concentrate treatment system
CN113241208A (en) * 2021-06-22 2021-08-10 中国原子能科学研究院 Accommodating device for plutonium tail end processing, evaporation and calcination system and method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2160009A (en) * 1984-04-21 1985-12-11 Wiederaufarbeitung Von Kernbre Apparatus for the vitrification of fluid highly radioactive wastes
RU2065214C1 (en) * 1992-08-12 1996-08-10 Московское научно-производственное объединение "Радон" Method for vitrifying radioactive and toxic waste in induction-arc furnaces

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2160009A (en) * 1984-04-21 1985-12-11 Wiederaufarbeitung Von Kernbre Apparatus for the vitrification of fluid highly radioactive wastes
RU2065214C1 (en) * 1992-08-12 1996-08-10 Московское научно-производственное объединение "Радон" Method for vitrifying radioactive and toxic waste in induction-arc furnaces

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
НИКИФОРОВ А.С. и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с.85,93,94. *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2291504C2 (en) * 2005-01-31 2007-01-10 Федеральное агентство по атомной энергии Method for solidifying liquid radioactive wastes
RU2531637C2 (en) * 2008-12-30 2014-10-27 Арева Нс Method of treating nitrogen-containing aqueous liquid wastes by calcination and vitrification
RU2532413C2 (en) * 2008-12-30 2014-11-10 Арева Нс Method of processing liquid water-nitrate effluent by calcination and vitrification
US8753518B2 (en) 2010-10-15 2014-06-17 Diversified Technologies Services, Inc. Concentrate treatment system
US9283418B2 (en) 2010-10-15 2016-03-15 Avantech, Inc. Concentrate treatment system
US10580542B2 (en) 2010-10-15 2020-03-03 Avantech, Inc. Concentrate treatment system
RU2668610C2 (en) * 2016-09-09 2018-10-02 Общество с ограниченной ответственностью "Нано Инвест" Automated high-frequency system for sealing radioactive wastes
CN113241208A (en) * 2021-06-22 2021-08-10 中国原子能科学研究院 Accommodating device for plutonium tail end processing, evaporation and calcination system and method
CN113241208B (en) * 2021-06-22 2024-05-14 中国原子能科学研究院 Containment device for plutonium tail end treatment, evaporation and calcination system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4490287A (en) Treatment of substances
US6058741A (en) Installation for vitrification of liquid radioactive wastes, cooled discharged unit and cooled induction melter for the installation
US10020085B2 (en) Isotope-specific separation and vitrification
JPS6046394B2 (en) Method for solidifying high-level radioactive waste liquid using glass
US4144186A (en) Method and apparatus for processing aqueous radioactive wastes for noncontaminating and safe handling, transporting and final storage
Sobolev et al. Vitrification processes for low, intermediate radioactive and mixed wastes
US4424149A (en) Method for ultimate disposition of borate containing radioactive wastes by vitrification
RU2203512C2 (en) Method and device for immobilizing liquid radioactive wastes
JPH09329692A (en) Method for removing volatilization and floating entrainment that occurs during vitrification treatment of radioactive waste and / or hazardous waste
CN114724738B (en) A high-power laser-based method for glass solidification of high-level radioactive liquid waste
US5093103A (en) Process for separating off poisonous volatile chemical compounds from a mixture of solid particles having a particle size of up to 200 microns
RU2164716C1 (en) Method and device for solidifying liquid radioactive wastes
US4844838A (en) Method of treatment of radioactive liquid waste
CN111876617B (en) Extraction of molybdenum, rhenium and radioactive origin187Methods for Os
RU2550367C1 (en) Method of purifying liquids containing radionuclides and apparatus therefor
Baehr Industrial vitrification processes for high-level liquid waste solutions
RU2498430C2 (en) Silica-alumina filter for high-temperature chemical adsorption of caesium isotope vapours
JPS6125098A (en) Manufacture of borosilicate glass solidified body
Guber et al. Pilot plant experience on high-level waste solidification and design of the engineering pro-totype" VERA
Woolsey et al. Characterization of off-gases from a small-scale, joule-heated ceramic melter for nuclear waste vitrification.[Ru, Cl, F,/sup 137/Cs]
RU2291504C2 (en) Method for solidifying liquid radioactive wastes
CN111663055B (en) Extraction of rhenium and radioactive origin187Methods for Os
Ladirat et al. French nuclear waste vitrification. State of the art and future developments
Krasovskaya et al. Use of electric-arc plasma for radioactive waste immobilization
Gorn et al. HIGH LEVEL LIQUID WASTE SOLIDIFICATION USING A" COLD" CRUCIBLE INDUCTION MELTER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051019