[go: up one dir, main page]

RU2228552C2 - Method for burning solid radioactive wastes - Google Patents

Method for burning solid radioactive wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2228552C2
RU2228552C2 RU2002112775/06A RU2002112775A RU2228552C2 RU 2228552 C2 RU2228552 C2 RU 2228552C2 RU 2002112775/06 A RU2002112775/06 A RU 2002112775/06A RU 2002112775 A RU2002112775 A RU 2002112775A RU 2228552 C2 RU2228552 C2 RU 2228552C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radioactive waste
burning
combustion
zirconium
fuel
Prior art date
Application number
RU2002112775/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002112775A (en
Inventor
И.Г. Чапаев
В.И. Батуев
А.М. Лузин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
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 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" filed Critical Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority to RU2002112775/06A priority Critical patent/RU2228552C2/en
Publication of RU2002112775A publication Critical patent/RU2002112775A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2228552C2 publication Critical patent/RU2228552C2/en

Links

Landscapes

  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

FIELD: recovery of solid radioactive wastes by combustion method. SUBSTANCE: proposed method includes charging of solid radioactive wastes with exothermal material and their combustion. Used as exothermal material are fuel element and fuel assembly production wastes in the form of chips and filings of zirconium alloy produced upon cutting tubes to size of fuel element cans; manufacture of bottom grids, spacer grids, and guide channels for fuel assemblies. Radioactive materials are charged with zirconium chips and filings in small portions immediately before their loading for combustion. EFFECT: enhanced productivity and efficiency of combustion, improved environmental friendliness of process. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение при переработке твердых горючих радиоактивных отходов методом сжигания.The invention relates to nuclear energy and may find application in the processing of solid combustible radioactive waste by burning.

В процессе изготовления топливных таблеток из диоксида урана, снаряжения топливными таблетками тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) появляются отходы, содержащие уран в виде фильтровальных полотен, фильтров газоочистных систем, спецодежды, перчаток, обуви, ветоши и т.д., а также отходы сплава циркония в виде стружки после изготовления оболочек для ТВЭЛов, нижних решеток, дистанционирующих решеток и каналов направляющих для тепловыделяющих сборок (ТВС).In the process of manufacturing fuel pellets from uranium dioxide, fuel pellet equipment of fuel elements (TVEL), there are wastes containing uranium in the form of filter cloths, filters for gas cleaning systems, overalls, gloves, shoes, rags, etc., as well as waste from zirconium alloy shavings after the manufacture of cladding for fuel rods, lower grids, spacer grids and guide channels for fuel assemblies (FA).

Известен способ сжигания твердых радиоактивных отходов, включающий загрузку твердых радиоактивных отходов в бумажных или полиэтиленовых мешках в печь сжигания (см. А.С. 1191685 по заявке 3715727/29-33 от 05.01.84 г. опубл. 15 июля 1985 г., МПК 4 F 23 G 5/18, “Установка для сжигания отходов”). Сжигание отходов по А.С. 1191685 осуществляют в предварительно разогретой печи после сжигания керосина в течение 1,0-1,5 часа. В зону сжигания непрерывно подается окислитель - сжатый воздух. Зола оседает на дно, а дымовые газы с продуктами разложения (смолистые вещества, окись углерода) по противотоку подачи топлива проходят дожигание в верхней части печи. Температура в печи поддерживается около 80°С, а на выходе из камеры за счет дожигания она поднимается до 900°С и с этой температурой дымовые газы поступают в теплообменник труба в трубе, где температура понижается до 350-300°С, в металлотканевый фильтр, кожухоотрубный теплообменник, в лавсановый фильтр, в абсорбционную колонну и с помощью вентилятора выбрасывается в атмосферу. Зола и сажа выводятся на затаривание.A known method of burning solid radioactive waste, including the loading of solid radioactive waste in paper or plastic bags into the incinerator (see A.S. 1191685 according to application 3715727 / 29-33 from 05.01.84 published on July 15, 1985, IPC 4 F 23 G 5/18, “Waste incinerator”). Waste incineration according to A.S. 1191685 is carried out in a preheated furnace after burning kerosene for 1.0-1.5 hours. An oxidizing agent - compressed air - is continuously fed into the combustion zone. Ash settles to the bottom, and flue gases with decomposition products (tarry substances, carbon monoxide) pass counterburning in the upper part of the furnace in countercurrent flow of fuel. The temperature in the furnace is maintained at about 80 ° C, and at the outlet of the chamber due to afterburning it rises to 900 ° C and with this temperature the flue gases enter the pipe heat exchanger in the pipe, where the temperature drops to 350-300 ° C, into the metal fabric filter, shell-and-tube heat exchanger, into the mylar filter, into the absorption column and with the help of a fan is released into the atmosphere. Ash and soot are removed for packing.

Недостатком способа является затраты времени на подготовительные работы - разогрев печи в течение 1-1,5 часа.The disadvantage of this method is the time spent on preparatory work - heating the furnace for 1-1.5 hours.

Радиоактивные отходы могут быть влажными, что не способствует их возгоранию и дожиганию дымовых газов, которые, минуя зону дожигания, могут поступать в систему газоочистки и забивать очистные фильтры. При этом тяга из печи становится недостаточной, образуются дымовые газы, мешающие процессу горения, процесс сжигания становится неэффективным, а атмосфера у печи опасной для обслуживающего персонала из-за наличия в атмосфере воздуха продуктов неэффективного сжигания радиоактивных отходов.Radioactive waste can be wet, which does not contribute to their ignition and afterburning of flue gases, which, bypassing the afterburning zone, can enter the gas purification system and clog the purification filters. In this case, the draft from the furnace becomes insufficient, flue gases are formed that interfere with the combustion process, the combustion process becomes ineffective, and the atmosphere at the furnace is dangerous for the operating personnel due to the presence of products of inefficient burning of radioactive waste in the air atmosphere.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ сжигания твердых радиоактивных отходов, включающий пересыпку радиоактивных отходов экзотермическим материалом перед их сжиганием (см. Патент Российской Федерации 2086023 по заявке 95119468/25 от 16.11.1995 г., опубл.27.07.1997 г., МПК 6 G 21 F 9/32 “Способ сжигания твердых радиоактивных отходов, включающих хлорсодержащие полимерные материалы и биологические объекты).The closest in technical essence and the achieved effect is a method of burning solid radioactive waste, including pouring radioactive waste with exothermic material before burning it (see Patent of the Russian Federation 2086023 according to application 95119468/25 of 11.16.1995, publ. 27.07.1997, , IPC 6 G 21 F 9/32 “Method for burning solid radioactive waste, including chlorine-containing polymeric materials and biological objects).

Согласно способу-прототипу радиоактивные отходы предварительно измельчают и послойно пересыпают порошкообразной экзотермической смесью, которая состоит из порошка магния 50-80 мас.%, калия азотнокислого 1-5 мас.%, масла индустриального 1-2 мас.%, порошка алюминий-магниевого сплава остальное.According to the prototype method, the radioactive waste is pre-crushed and poured in layers with a powdered exothermic mixture, which consists of 50-80 wt.% Magnesium powder, 1-5 wt.% Potassium nitrate, 1-2 wt.% Industrial oil, aluminum-magnesium alloy powder rest.

Недостатком способа является то, что измельчение радиоактивных отходов: фильтровальных полотен, фильтров газоочистных систем, спецодежды, перчаток, обуви, ветоши, загрязненных ураном, представляет известную трудность и опасность с точки зрения воздействия на обслуживающий персонал радиоактивной пыли, имеющейся в вышеперечисленных радиоактивных отходах из-за загрязнений воздушной среды.The disadvantage of this method is that the grinding of radioactive waste: filter cloths, filters of gas treatment systems, overalls, gloves, shoes, rags contaminated with uranium, is a known difficulty and danger from the point of view of exposure to maintenance personnel of the radioactive dust present in the above radioactive waste from for air pollution.

Кроме того, требуются трудозатраты на приготовление экзотермической смеси, включающей порошок магния, калия азотнокислого, масла индустриального и порошок алюминий-магниевого сплава.In addition, labor is required to prepare an exothermic mixture, including magnesium powder, potassium nitrate, industrial oil and aluminum-magnesium alloy powder.

Технической задачей является повышение производительности, эффективности сжигания радиоактивных отходов, повышение безопасности работы персонала за счет исключения загрязнения воздушной среды и утилизации циркониевых отходов, образующихся в процессе изготовления ТВЭЛ и ТВС.The technical task is to increase the productivity, efficiency of burning radioactive waste, increase the safety of personnel by eliminating air pollution and recycling zirconium waste generated in the manufacturing process of fuel elements and fuel assemblies.

Эта техническая задача решается тем, что в способе сжигания твердых радиоактивных отходов, включающем пересыпку радиоактивных отходов экзотермическим материалом и сжигание, согласно изобретению в качестве экзотермического материала используют отходы производства тепловыделяющих элементов и тепловыделяющих сборок в виде стружки и опилок сплава циркония, полученных после резки трубок в размер оболочек тепловыделяющих элементов, изготовления нижних решеток, дистанционирующих решеток и каналов направляющих для тепловыделяющих сборок, а пересыпку циркониевой стружкой и опилками радиоактивных отходов осуществляют небольшими порциями непосредственно перед загрузкой их на сжигание.This technical problem is solved by the fact that in the method of burning solid radioactive waste, including pouring radioactive waste with an exothermic material and burning, according to the invention, waste from the production of fuel elements and fuel assemblies in the form of chips and sawdust of zirconium alloy obtained after cutting tubes in the size of the shells of the fuel elements, the manufacture of lower gratings, spacer grids and channel guide rails for fuel assemblies to, and the sprinkling of zirconium shavings and sawdust of radioactive waste is carried out in small portions immediately before loading them for burning.

Другим отличием является то, что отношение циркониевой стружки и опилок к твердым радиоактивным отходам в весовых единицах составляет 0,1:(80-100).Another difference is that the ratio of zirconium shavings and sawdust to solid radioactive waste in weight units is 0.1: (80-100).

Предложенный способ сжигания твердых радиоактивных отходов обеспечивает повышение производительности сжигания, так как не требуется предварительный прогрев печи сжигания в связи с тем, что стружки и опилки из циркония легко загораются (см. “Металлургия циркония”, перевод с английского, под редакцией Г.А. Меерсона и Ю.В. Гагаринского. М.: Издательство иностранной литературы, 1959 г., стр.405). При горении развиваются исключительно высокие температуры (см. там же), позволяющие эффективно сжигать твердые радиоактивные отходы без их измельчения, что позволит исключить трудозатраты на измельчение, исключить пылящую операцию и соответственно исключить загрязнение воздушной среды радиоактивной пылью и повысить безопасность работы персонала.The proposed method for burning solid radioactive waste provides an increase in the burning efficiency, since preliminary heating of the burning furnace is not required due to the fact that the zirconium shavings and sawdust are easily ignited (see “Zirconium metallurgy”, translated from English, edited by G. A. Meerson and Yu.V. Gagarinsky, Moscow: Publishing House of Foreign Literature, 1959, p. 405). When burning, extremely high temperatures develop (see ibid.), Which allow efficiently burning solid radioactive waste without shredding it, which will eliminate the labor costs of shredding, eliminate dusty operations and, accordingly, eliminate air pollution by radioactive dust and increase the safety of personnel.

При использовании влажных твердых радиоактивных отходов интенсивность их горения возрастает за счет разложения воды на кислород и водород, выделения и сгорания водорода при работающей вытяжной системе.When using wet solid radioactive waste, the intensity of their burning increases due to the decomposition of water into oxygen and hydrogen, the release and combustion of hydrogen with a working exhaust system.

Выделяющийся при горении кислород будет поддерживать горение влажных твердых радиоактивных отходов даже при сильном задымлении, т.е. в среде двуокиси углерода, что способствует эффективности сжигания последних.The oxygen released during combustion will support the burning of moist solid radioactive waste even with strong smoke, i.e. in an environment of carbon dioxide, which contributes to the efficiency of burning the latter.

Способ позволяет утилизировать циркониевые отходы методом их сжигания совместно с твердыми радиоактивными отходами, что повысит безопасность работы персонала с хранением циркониевых отходов.The method allows to utilize zirconium waste by burning it together with solid radioactive waste, which will increase the safety of personnel with the storage of zirconium waste.

На чертеже представлена установка для осуществления способа сжигания твердых радиоактивных отходов.The drawing shows the installation for implementing the method of burning solid radioactive waste.

Установка содержит корпус 1 печи шахтного типа с узлом загрузки 2 твердых радиоактивных отходов, узлом выгрузки 3 золы, полыми колосниковыми поворотными решетками 4, 5 на разных уровнях с подачей окислителя, соплами 6 подачи топлива и взрывным клапаном 7, теплообменник 8, металлотканевый фильтр 9, кожухотрубный теплообменник 10, лавсановый фильтр 11, абсорбционную колонну 12 и вентилятор 13.The installation comprises a housing 1 of a shaft-type furnace with a loading unit 2 of solid radioactive waste, a discharge unit 3 of ash, hollow grate rotary gratings 4, 5 at different levels with an oxidizer supply, fuel supply nozzles 6 and an explosive valve 7, a heat exchanger 8, a metal-cloth filter 9, shell-and-tube heat exchanger 10, mylar filter 11, absorption column 12 and fan 13.

Способ сжигания твердых радиоактивных отходов осуществляют следующим образом. Радиоактивные твердые отходы в виде фильтровального полотна, фильтров газоочистных систем, загрязненной ураном спецодежды, обуви, ветоши и т.д. в бумажных или пластикатовых мешках непосредственно перед сжиганием пересыпают экзотермическим материалом в виде отходов производства - циркониевой стружкой и опилками, полученными при изготовлении ТВЭЛ и ТВС из расчета в вес. ед. 0,1 циркониевая стружка опилки : (80-100) радиоактивные отходы, и через узел 2 загрузки загружают в печь 1 шахтного типа на колосниковую решетку 4. Через сопла 6 в печь подается факел от горения керосино-воздушной смеси, отходы циркониевой стружки и опилок возгораются и развивается высокая температура. При этом присутствующая в радиоактивных отходах влага разлагается на водород и кислород, где кислород поддерживает горение, а водород сгорает и способствует сгоранию твердых радиоактивных отходов до зольного остатка, который выводится из печи через узел 3 выгрузки, а отходящие газы проходят систему газоочистки в теплообменнике 8, металлотканевом фильтре 9, кожухотрубном теплообменнике 10, лавсановом фильтре 11, абсорбционной колонне 12 и через вентилятор 13 выбрасываются в атмосферу.A method of burning solid radioactive waste is as follows. Radioactive solid waste in the form of a filter cloth, filters of gas cleaning systems, uranium-contaminated workwear, shoes, rags, etc. in paper or plastic bags immediately before burning, they are sprinkled with exothermic material in the form of production waste - zirconium shavings and sawdust obtained in the manufacture of fuel elements and fuel assemblies based on weight. units 0.1 zirconium sawdust shavings: (80-100) radioactive waste, and through the loading unit 2 are loaded into a shaft-type furnace 1 onto the grate 4. Through a nozzle 6, a torch from burning kerosene-air mixture, waste from zirconium shavings and sawdust are fed into the furnace ignite and heat develops. In this case, the moisture present in the radioactive waste decomposes into hydrogen and oxygen, where oxygen supports combustion, and hydrogen burns and contributes to the combustion of solid radioactive waste to an ash residue, which is removed from the furnace through the discharge unit 3, and the exhaust gases pass through the gas treatment system in the heat exchanger 8, metal-cloth filter 9, shell-and-tube heat exchanger 10, lavsan filter 11, absorption column 12 and through the fan 13 are discharged into the atmosphere.

Колосниковые поворотные решетки 4, 5 периодически поворачиваются, и несгоревшие радиоактивные отходы падают с колосниковой поворотной решетки 4 на колосниковую поворотную решетку, 5 где дожигаются до зольного остатка, который с колосниковой поворотной решетки 5 падает на дно в узел 3 выгрузки. Для безопасности работы предусмотрен и аварийный сброс газов из печи 1 через взрывной клапан 7.The grate rotary grates 4, 5 are periodically rotated, and unburned radioactive waste falls from the grate rotary grate 4 onto the grate rotary grate, 5 where they are burned to the ash residue, which from the grate rotary grate 5 falls to the bottom into the discharge unit 3. For safe operation, an emergency discharge of gases from the furnace 1 through an explosive valve 7 is also provided.

Claims (2)

1. Способ сжигания твердых радиоактивных отходов, включающий пересыпку радиоактивных отходов экзотермическим материалом и сжигание, отличающийся тем, что в качестве экзотермического материала используют отходы производства тепловыделяющих элементов и тепловыделяющих сборок в виде стружки и опилок сплава циркония, полученных после резки трубок в размер оболочек тепловыделяющих элементов, изготовления нижних решеток, дистанционирующих решеток и каналов направляющих для тепловыделяющих сборок, а пересыпку циркониевой стружкой и опилками радиоактивных отходов осуществляют небольшими порциями непосредственно перед загрузкой их на сжигание.1. A method of burning solid radioactive waste, including the sprinkling of radioactive waste with an exothermic material and burning, characterized in that the waste of the production of fuel elements and fuel assemblies in the form of chips and sawdust of zirconium alloy obtained after cutting tubes into the size of the shells of the fuel elements is used as exothermic material , manufacture of lower gratings, spacer grids and guide channels for fuel assemblies, and sprinkling with zirconium shavings and sawdust radioactive waste is carried out in small portions immediately before loading them for incineration. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение циркониевой стружки и опилок к твердым радиоактивным отходам в весовых единицах составляет 0,1:(80-100).2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of zirconium shavings and sawdust to solid radioactive waste in weight units is 0.1: (80-100).
RU2002112775/06A 2002-05-14 2002-05-14 Method for burning solid radioactive wastes RU2228552C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002112775/06A RU2228552C2 (en) 2002-05-14 2002-05-14 Method for burning solid radioactive wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002112775/06A RU2228552C2 (en) 2002-05-14 2002-05-14 Method for burning solid radioactive wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002112775A RU2002112775A (en) 2003-11-10
RU2228552C2 true RU2228552C2 (en) 2004-05-10

Family

ID=32678513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002112775/06A RU2228552C2 (en) 2002-05-14 2002-05-14 Method for burning solid radioactive wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2228552C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469428C2 (en) * 2010-10-20 2012-12-10 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4129518A (en) * 1976-03-30 1978-12-12 Gesellschaft Zur Wiederaufarbeitung Von Kernbrennstoffen Mbh Method for conditioning metallic waste shells made of zirconium or zirconium alloys
RU2086023C1 (en) * 1995-11-16 1997-07-27 Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (МосНПО "Радон") Method for combustion of solid radioactive wastes incorporating chlorine containing polymeric materials and biological objects
RU2176416C1 (en) * 2000-07-31 2001-11-27 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН Radioactive waste immobilization process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4129518A (en) * 1976-03-30 1978-12-12 Gesellschaft Zur Wiederaufarbeitung Von Kernbrennstoffen Mbh Method for conditioning metallic waste shells made of zirconium or zirconium alloys
RU2086023C1 (en) * 1995-11-16 1997-07-27 Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (МосНПО "Радон") Method for combustion of solid radioactive wastes incorporating chlorine containing polymeric materials and biological objects
RU2176416C1 (en) * 2000-07-31 2001-11-27 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН Radioactive waste immobilization process

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СОБОЛЕВ И.А., ХОМЧИК Л.М. Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах. - М.: Энергоиздат, 1983, с. 34. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469428C2 (en) * 2010-10-20 2012-12-10 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2595747C2 (en) Process and apparatus for treatment of incinerator ash
JPH0634102B2 (en) Waste heat conversion method
GB1584401A (en) Method of pyrolyzing refuse
JPH06241424A (en) Incineration method for solid waste
ES8705614A1 (en) METHOD AND ITS CORRESPONDING WASTE DISPOSAL DEVICE FOR COMBUSTION OF RESIDUAL MATERIAL.
RU2663312C1 (en) Device for the thermal recycling of hydrocarbon-containing waste equipped with a vortex combustion chamber with an internal pyrolysis reactor and method of operation thereof
WO2010138005A2 (en) Method and apparatus for treating solid waste
JP4460387B2 (en) Waste and pollutant reduction and detoxification methods and equipment
KR101546825B1 (en) Combustion apparatus and method for inflammable solid waste
RU2228552C2 (en) Method for burning solid radioactive wastes
JP5880835B2 (en) Method for incineration of combustible materials containing radioactive cesium
KR100893543B1 (en) Droplet Expansion Induction Mixer for Waste Regeneration Heat Energy Recovery
JPH11159718A (en) Combustion device and combustion method
US5481063A (en) Treatment of process gases containing halogenous compounds
RU91409U1 (en) INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF SOLID DOMESTIC WASTE
RU2502017C1 (en) Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation
JP2005131615A (en) Calcining detoxication method of a plurality of mixed pollutants and apparatus therefor
JP2000205529A (en) Waste treatment equipment
JP5950001B2 (en) Incineration equipment for waste containing combustible materials containing radioactive cesium
Yang et al. Cutting wastes from municipal solid waste incinerator plants
JP2005195228A (en) Waste material melting treatment system
JP2008057906A (en) Low pollution incineration equipment
JPH10300043A (en) Waste fuel combustion system and bag filter trap processing method in waste fuel combustion system
RU2809374C1 (en) Method of plasmothermal processing of solid waste
SU1191685A1 (en) Waste incineration plant

Legal Events

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

Effective date: 20090515