[go: up one dir, main page]

RU2361301C1 - Method of reactant purification from caesium radionuclides - Google Patents

Method of reactant purification from caesium radionuclides Download PDF

Info

Publication number
RU2361301C1
RU2361301C1 RU2007145487/06A RU2007145487A RU2361301C1 RU 2361301 C1 RU2361301 C1 RU 2361301C1 RU 2007145487/06 A RU2007145487/06 A RU 2007145487/06A RU 2007145487 A RU2007145487 A RU 2007145487A RU 2361301 C1 RU2361301 C1 RU 2361301C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aqueous solution
reagents
treatment
ground
deactivating
Prior art date
Application number
RU2007145487/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Дмитриев (RU)
Сергей Александрович Дмитриев
Лев Борисович Прозоров (RU)
Лев Борисович Прозоров
Владимир Матвеевич Купцов (RU)
Владимир Матвеевич Купцов
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон")
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 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") filed Critical Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон")
Priority to RU2007145487/06A priority Critical patent/RU2361301C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2361301C1 publication Critical patent/RU2361301C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: treatment facilities.
SUBSTANCE: invention relates to environmental protection field, territory rehabilitation, polluted by anthropogenic radioactive species. Method of ground reactant purification from caesium radionuclides consists in treatment of grounds by water solutions. Solution contains decontaminate reagents - mineral acids. They correspond mixture of sulfur and phosphoric acids with correlation of its concentrations, expressed in moles 1-3. Concentration of phosphoric acid is 0.5-2 M. Process is implemented at temperature 50-100°C with following separation of water solution with decontaminate reagents from treated ground. Then there are extracted caesium radionuclides from separated water solution with decontaminate reagents by means of feeding into solution of ferrocyanide alkaline metals or ammonium up to concentration 6·10-4-7·10-2 M with sediment formation, consisting caesium radionuclides, which are directed for storage. Before treatment of ground by water solution it is defined optimal processing time. Above mentioned treatment of grounds by water solution is implemented in several cycles up to receiving of rated value of ground activity by caesium. In the first cycle of ground treatment by water solution it is implemented separation of water solution from sandy and pelitic fractions of ground. Pelitic fraction is directed to storage. Sandy fraction is directed for following treatment cycles of ground by water solution. Water solution is separated from sandy fraction up to receiving of rated value ground activity by caesium. Sulfur and phosphoric acids are added up to operation concentrations into water solution with residual of decontaminate reagents in the second treatment cycle. Weight relation of liquid and solid phases is 0.5:1.
EFFECT: reduction of reactant purification time of ground from radioactive caesium, increasing of decontamination factor of ground from caesium and reduction of decontaminate reagents amount.

Description

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, реабилитации территорий, загрязненных техногенными радиоактивными изотопами. К этим территориям относятся промышленные зоны атомных электростанций, предприятий, осуществляющих хранение радиоактивных отходов, металлургические и радиохимические заводы, территории, загрязненные при авариях и катастрофах.The invention relates to the field of environmental protection, rehabilitation of territories contaminated with technogenic radioactive isotopes. These territories include industrial zones of nuclear power plants, enterprises that store radioactive waste, metallurgical and radiochemical plants, and territories contaminated by accidents and disasters.

Известен способ реагентной очистки обработкой загрязненного цезием бурового шлама водным раствором, содержащим карбонизированную воду и кондиционирующее вещество, а также комплексообразователь, содержащий анион карбоновой кислоты с 2-6 атомами углерода. Реагент растворяет загрязнения, которые связываются комплексообразователем. При дезактивации раствором, насыщенным двуокисью углерода и содержащим 0,005 М натриевой соли лимонной кислоты в течение 72 часов при комнатной температуре, коэффициент дезактивации составил величину 2,6. А при обработке при тех же условиях, но с добавлением в дезактивирующий раствор 0,89 М Н2O2 цезий был извлечен практически полностью (ЕР 0533494 A3, 18.09.91. опуб. 24.03.93 Bulletin 93/12. G21F 9/28, G21F 9/30).A known method of reagent cleaning by treating cesium contaminated drill cuttings with an aqueous solution containing carbonated water and a conditioning agent, as well as a complexing agent containing a carboxylic acid anion with 2-6 carbon atoms. The reagent dissolves contaminants that are bound by the complexing agent. Upon decontamination with a solution saturated with carbon dioxide and containing 0.005 M sodium citrate for 72 hours at room temperature, the decontamination coefficient was 2.6. And when processed under the same conditions, but with the addition of 0.89 M H 2 O 2 to the decontamination solution, cesium was almost completely removed (EP 0533494 A3, 09/18/91. Publ. 24.03.93 Bulletin 93/12. G21F 9/28 G21F 9/30).

Основным недостатком способа является длительное время обработки, кроме того, трудно оценить величину коэффициента дезактивации для второго реагента.The main disadvantage of this method is the long processing time, in addition, it is difficult to estimate the value of the coefficient of deactivation for the second reagent.

Известен способ реагентной обработки почвогрунтов, загрязненных цезием, реагентом, содержащим неорганическую соль аммония и некомплексную неорганическую соль железа при рН водного раствора 2-3 (RU 2050029 C1, 28.12.92, опуб. 10.12.95, бюл. №34, G21F 9/30). Обработку проводят при соотношении жидкой и твердой фаз 12,5-41,5/1, коэффициент дезактивации составил величину 3,3-5,0.A known method for the reagent treatment of soil contaminated with cesium, a reagent containing an inorganic ammonium salt and an inorganic inorganic salt of iron at a pH of an aqueous solution of 2-3 (RU 2050029 C1, 12.28.92, publ. 10.12.95, bull. No. 34, G21F 9 / thirty). Processing is carried out at a ratio of liquid and solid phases of 12.5-41.5 / 1, the decontamination coefficient was 3.3-5.0.

Основными недостатками способа является низкое значение коэффициента дезактивации и большое количество дезактивирующего раствора, очистка которого от цезия требует значительных затрат реагентов и времени.The main disadvantages of the method is the low value of the coefficient of decontamination and a large amount of decontamination solution, the purification of which from cesium requires a significant expenditure of reagents and time.

Известен способ дезактивации грунтов загрязненным цезием, реагентом, состав которого содержит смесь минеральной кислоты (азотной или соляной) с фторидами и/или кремнефторидами аммония, калия или натрия. Для суглинков обработка продолжалась в течение 3 суток при соотношении жидкой и твердой фаз 5:1. Коэффициент дезактивации составил величину 2,5 (RU 2094867 C1, 12.01.96, опуб. 27.10.97, бюл. №30, G21F 9/28).A known method of decontamination of soils contaminated with cesium, a reagent, the composition of which contains a mixture of mineral acid (nitric or hydrochloric) with fluorides and / or silicofluorides of ammonium, potassium or sodium. For loams, treatment continued for 3 days with a ratio of liquid and solid phases of 5: 1. The decontamination coefficient was 2.5 (RU 2094867 C1, 01/12/96, publ. 10/27/97, bull. No. 30, G21F 9/28).

Основными недостатками способа являются низкое значение коэффициента дезактивации, длительное время обработки, большое количество реагента и крайне агрессивные растворы фторидов, требующие проводить обработку в дорогостоящем оборудовании из фторопласта.The main disadvantages of the method are the low value of the coefficient of deactivation, a long processing time, a large amount of reagent and extremely aggressive fluoride solutions that require processing in expensive fluoroplastic equipment.

Известен способ дезактивации грунтов от цезия реагентным раствором смеси щавелевой кислоты с концентрацией не менее 0,5 М и водорастворимой аммонийной, калиевой или натриевой соли фтористоводородной кислоты с концентрацией каждой из солей не менее 0,1 М, а в случае их отдельного использования сумма числовых значений величин концентраций каждой из солей, выраженных в молях, составляет не менее 0,1 М (RU 2152650 С1, 13.10.98, опуб. 10.07.2000, бюл. №19, G21F 9/00, 9/28).A known method of decontamination of soils from cesium by a reagent solution of a mixture of oxalic acid with a concentration of not less than 0.5 M and a water-soluble ammonium, potassium or sodium salt of hydrofluoric acid with a concentration of each of the salts is not less than 0.1 M, and if they are used separately, the sum of the numerical values the concentration values of each of the salts, expressed in moles, is not less than 0.1 M (RU 2152650 C1, 10.13.98, publ. 10.07.2000, bull. No. 19, G21F 9/00, 9/28).

При тех же параметрах обработки, что и в предшествующем патенте, коэффициент дезактивации увеличился незначительно, до величины 3,1 по сравнению с условиями обработки, изложенными в предшествующем патенте, а скорость обработки увеличилась на 4%.With the same processing parameters as in the previous patent, the decontamination coefficient increased slightly, to a value of 3.1 compared with the processing conditions set forth in the previous patent, and the processing speed increased by 4%.

Недостатки способа те же, что и в предшествующем патенте - низкое значение коэффициента дезактивации, длительное время обработки, большое количество реагента и крайне агрессивные растворы фторидов, требующие проводить обработку в дорогостоящем оборудовании из фторопласта.The disadvantages of the method are the same as in the previous patent - a low value of the coefficient of deactivation, a long processing time, a large amount of reagent and extremely aggressive fluoride solutions that require processing in expensive fluoroplastic equipment.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ очистки грунтов от радионуклидов цезия, включающий обработку грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, в качестве которых используют смесь минеральных кислот, серной и фосфорной, в соотношении их концентраций, выраженных в молях 1-3, при этом концентрация фосфорной кислоты составляет 0,5-2 М, и процесс осуществляют при температуре 50-100°С с последующим отделением водного раствора с дезактивирующими реагентами от очищенного грунта, после чего осуществляют извлечение радионуклидов цезия из отделенного водного раствора с дезактивирующими реагентами путем подачи в вышеуказанный раствор ферроцианида щелочного металла или аммония до концентрации 6·10-4÷7·10-2 М с образованием осадка, содержащего радионуклиды цезия, который направляют на захоронение, а в водный раствор с остаточным содержанием реагентов добавляют серную и фосфорную кислоты до рабочих концентраций и смешивают его с новой партией загрязненного грунта (RU 2274915 С1, 12.10.04, опуб. 20.04.06, бюл. №11, G21F 9/28).Closest to the proposed method is a method of cleaning soils from cesium radionuclides, including treating the soils with an aqueous solution containing deactivating agents, which are used as a mixture of mineral acids, sulfuric and phosphoric, in the ratio of their concentrations, expressed in moles 1-3, while the concentration phosphoric acid is 0.5-2 M, and the process is carried out at a temperature of 50-100 ° C, followed by separation of the aqueous solution with deactivating reagents from the treated soil, after which it is extracted of cesium radionuclides from the separated aqueous solution with a deactivating reagent by feeding the above solution an alkali ferrocyanide or ammonium at a concentration of 6 × 10 -4 ÷ 7 · 10 -2 M to form a precipitate containing cesium radionuclides, which is sent for disposal and, in aqueous a solution with a residual content of reagents add sulfuric and phosphoric acid to working concentrations and mix it with a new batch of contaminated soil (RU 2274915 C1, 12.10.04, publ. 04/20/06, bull. No. 11, G21F 9/28).

Основными недостатками способа являются длительное время обработки (примерно 24 часа) и небольшая величина коэффициента дезактивации (КД=4), связанная с трудностями извлечения цезия из пелитовой составляющей исходного грунта, используется большое количество дезактивирующих реагентов.The main disadvantages of the method are the long processing time (approximately 24 hours) and the small value of the coefficient of deactivation (KD = 4), associated with the difficulties of extracting cesium from the pelitic component of the original soil, a large number of deactivating reagents are used.

Техническим результатом предлагаемого способа является сокращение времени реагентной очистки грунта от радионуклидов цезия, увеличение коэффициента дезактивации грунта от цезия и уменьшение количества дезактивирующих реагентов.The technical result of the proposed method is to reduce the time of reagent soil cleaning from cesium radionuclides, increase the coefficient of soil decontamination from cesium and reduce the number of deactivating reagents.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагается способ реагентной очистки грунтов от радионуклидов цезия, включающий обработку грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, в качестве которых используют минеральные кислоты, представляющие собой смесь серной и фосфорной кислот с соотношениями их концентраций, выраженных в молях 1-3, при этом концентрация фосфорной кислоты составляет 0,5-2 М, и процесс осуществляют при температуре 50-100°С с последующим отделением водного раствора с дезактивирующими реагентами от очищенного грунта, после чего осуществляют извлечение радионуклидов цезия из отделенного водного раствора с дезактивирующими реагентами путем подачи в вышеуказанный раствор ферроцианида щелочного металла или аммония до концентрации 6·10-4÷7·10-2 М с образованием осадка, содержащего радионуклиды цезия, которые направляют на хранение, а в водный раствор с остаточным содержанием дезактивирующих реагентов добавляют серную и фосфорную кислоты до рабочих концентраций; перед обработкой грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, определяют оптимальное время обработки по анализу зависимости выхода цезия от времени обработки, которое соответствует точке перегиба между быстро нарастающим начальным участком и последующим плавным, а вышеуказанную обработку грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, осуществляют в несколько циклов, до получения предельно допустимых значений активности грунта по цезию, при этом в первом цикле обработки грунта водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, осуществляют отделение водного раствора с дезактивирующими реагентами от песчаной и пелитовой фракций грунта, пелитовую фракцию отправляют на хранение, а песчаную фракцию направляют на последующие циклы обработки грунта водным раствором с дезактивирующими реагентами, с последующим отделением водного раствора с дезактивирующими реагентами от песчаной фракции до получения предельно допустимых значений активности грунта по цезию; серную и фосфорную кислоты добавляют до рабочих концентраций в водный раствор с остаточным содержанием дезактивирующих реагентов во втором цикле обработки, при весовом соотношении жидкой и твердой фаз 0,5:1.The specified technical result is achieved by the fact that the proposed method for the reagent cleaning of soils from cesium radionuclides, including treating the soil with an aqueous solution containing deactivating reagents, which are used mineral acids, which are a mixture of sulfuric and phosphoric acids with ratios of their concentrations, expressed in moles 1- 3, while the concentration of phosphoric acid is 0.5-2 M, and the process is carried out at a temperature of 50-100 ° C, followed by separation of the aqueous solution with a deactivating reaction nti from the purified soil, after which cesium radionuclides are extracted from the separated aqueous solution with deactivating reagents by feeding alkaline metal or ammonium ferrocyanide to the above solution to a concentration of 6 · 10 -4 ÷ 7 · 10 · -2 M with the formation of a precipitate containing cesium radionuclides, which are sent for storage, and sulfuric and phosphoric acids are added to an aqueous solution with a residual content of deactivating reagents to working concentrations; Before soil treatment with an aqueous solution containing deactivating reagents, the optimal treatment time is determined by analyzing the dependence of cesium yield on the treatment time, which corresponds to the inflection point between the rapidly growing initial section and the subsequent smooth one, and the above soil treatment with an aqueous solution containing deactivating reagents is performed in several cycles, until the maximum permissible values of soil activity for cesium are obtained, while in the first cycle of soil treatment with an aqueous solution, containing deactivating reagents, carry out the separation of the aqueous solution with deactivating reagents from the sand and pelitic fractions of the soil, the pelitic fraction is sent for storage, and the sand fraction is sent to subsequent cycles of soil treatment with an aqueous solution with deactivating reagents, followed by separation of the aqueous solution with deactivating reagents from the sand fraction to obtain the maximum permissible values of soil activity for cesium; sulfuric and phosphoric acids are added to working concentrations in an aqueous solution with a residual content of deactivating reagents in the second treatment cycle, with a weight ratio of liquid and solid phases of 0.5: 1.

Отличительными признаками заявленного способа является то, что перед обработкой грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, определяют оптимальное время обработки по анализу зависимости выхода цезия от времени обработки, которое соответствует точке перегиба между быстро нарастающим начальным участком и последующим плавным, а обработку грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, осуществляют в несколько циклов до получения предельно допустимых значений активности грунта по цезию; в первом цикле обработки грунта водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, осуществляют отделение водного раствора с дезактивирующими реагентами от пелитовой и песчаной фракций грунта, пелитовую фракцию отправляют на хранение, а песчаную фракцию направляют на последующие циклы обработки грунта водным раствором с дезактивирующими реагентам, и с последующим отделением водного раствора с дезактивирующими реагентами от песчаной фракции; серную и фосфорную кислоты добавляют до рабочих концентраций в водный раствор с остаточным содержанием дезактивирующих реагентов во втором цикле обработки, при весовом соотношении жидкой и твердой фаз 0,5:1.Distinctive features of the claimed method is that before processing the soil with an aqueous solution containing deactivating reagents, determine the optimal processing time by analyzing the dependence of the cesium yield on the treatment time, which corresponds to the inflection point between the rapidly growing initial section and the subsequent smooth, and soil treatment with an aqueous solution, containing deactivating reagents, carried out in several cycles to obtain the maximum permissible values of soil activity for cesium; in the first cycle of soil treatment with an aqueous solution containing deactivating agents, the aqueous solution with deactivating agents is separated from the pelite and sand fractions of the soil, the pelite fraction is sent for storage, and the sand fraction is sent to subsequent cycles of soil treatment with an aqueous solution with deactivating agents, and followed by separation of an aqueous solution with deactivating reagents from the sand fraction; sulfuric and phosphoric acids are added to working concentrations in an aqueous solution with a residual content of deactivating reagents in the second treatment cycle, with a weight ratio of liquid and solid phases of 0.5: 1.

Перед обработкой грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, необходимо определить оптимальное время обработки, так как скорость извлечения цезия в дезактивирующий раствор уменьшается с течением времени обработки. Происходит это по двум причинам: во-первых, первоначально извлекаются наиболее слабо связанные с грунтом загрязнители, во-вторых, с течением времени в связи с увеличением концентрации цезия в выщелачивающем растворе уменьшается градиент концентрации цезия на границе водного раствора с дезактивирующими реагентами и порового пространства грунта, а следовательно, уменьшается поток цезия из порового пространства в водный раствор с дезактивирующими реагентами. Первоначально скорость извлечения постоянна и коэффициент дезактивации увеличивается практически по линейному закону, постепенно, со снижением скорости извлечения, нарастание коэффициента дезактивации замедляется и линейный рост сменяется плавным, близким к насыщению. Точка перегиба между двумя этими областями и соответствует предлагаемому времени цикла. В этот момент времени целесообразно извлечь из водного раствора с дезактивирующими реагентами цезий и начать новый цикл обработки. Скорость нарастания величины коэффициента дезактивации в начальный момент следующего цикла будет близка к скорости нарастания в начальный момент предыдущего цикла.Before soil treatment with an aqueous solution containing deactivating reagents, it is necessary to determine the optimal processing time, since the rate of extraction of cesium in the deactivating solution decreases with time. This happens for two reasons: firstly, the pollutants that are weakly bound to the soil are initially extracted, and secondly, over time, due to an increase in the concentration of cesium in the leach solution, the gradient of cesium concentration at the interface between the aqueous solution and deactivating agents and the pore space of the soil decreases and, consequently, the flow of cesium from the pore space to an aqueous solution with deactivating agents decreases. Initially, the extraction rate is constant and the deactivation coefficient increases almost linearly, gradually, with a decrease in the extraction rate, the increase in the deactivation coefficient slows down and the linear growth is replaced by a smooth, close to saturation. The inflection point between these two areas corresponds to the proposed cycle time. At this point in time, it is advisable to remove cesium from an aqueous solution with deactivating reagents and begin a new treatment cycle. The slew rate of the deactivation coefficient at the initial moment of the next cycle will be close to the slew rate at the initial moment of the previous cycle.

Таким образом, при циклическом режиме дезактивации процесс происходит со значительно большей скоростью по сравнению с процессом, проходящим по рекомендации прототипа при одинаковом общем времени дезактивации.Thus, in the cyclic mode of decontamination, the process occurs at a significantly higher speed compared to the process that is carried out according to the recommendation of the prototype with the same total decontamination time.

Количество циклов определяется достижением величины конечной активности цезия, соответствующей санитарным нормам, и практически не превышает 3-4 цикла.The number of cycles is determined by the achievement of the value of the final cesium activity corresponding to sanitary standards, and practically does not exceed 3-4 cycles.

Удаление пелитовой фракции в первом цикле обработки позволяет значительно увеличить коэффициент дезактивации, так как в исходном образце основная часть загрязнения (80-90%) связана с пелитовой фракцией. Введение этой операции позволяет более эффективно проводить дезактивацию и в циклах после первого, так как основная активность к этому времени уже удалена, концентрация цезия в водном растворе с дезактивирующими реагентами невелика и процесс происходит значительно быстрее.Removing the pelitic fraction in the first treatment cycle can significantly increase the deactivation coefficient, since in the initial sample the main part of the contamination (80-90%) is associated with the pelitic fraction. The introduction of this operation allows for more effective decontamination in cycles after the first, since the main activity has already been removed by this time, the concentration of cesium in the aqueous solution with deactivating reagents is low and the process is much faster.

С удалением пелитовой фракции значительно снижается и расход реагента. На обработку чисто песчаной фракции затрачивается в 4-5 раз меньше реагента по сравнению с грунтом, содержащим пелитовую фракцию, поэтому в циклах, начиная со второго, предлагается использовать водный раствор с дезактивирующими реагентами при весовом соотношении жидкой и твердой фаз 0,5:1, так как именно при этом соотношении в пределах 4-5 циклов концентрация водного раствора с дезактивирующими реагентами практически не меняется.With the removal of the pelitic fraction, the reagent consumption is also significantly reduced. It takes 4-5 times less reagent to process a purely sandy fraction compared to soil containing a pelitic fraction; therefore, in cycles starting from the second, it is proposed to use an aqueous solution with deactivating reagents at a weight ratio of liquid to solid phases of 0.5: 1, since it is with this ratio within 4-5 cycles that the concentration of the aqueous solution with deactivating agents practically does not change.

При меньших значениях соотношения жидкой и твердой фаз может не достигаться величина влагонасыщения, при больших - увеличится расход дезактивирующих реагентов.With lower values of the ratio of liquid and solid phases, the value of moisture saturation may not be achieved, with large values, the consumption of deactivating reagents will increase.

Примеры осуществления предлагаемого способа.Examples of the proposed method.

На первой стадии способа определяют для данного типа грунта оптимальное время проведения дезактивационных работ циклическим методом: 15 проб песчаного грунта с удельной активностью 137Cs 9,48·104 Бк/кг, каждая весом 15 г вместе с водным раствором с дезактивирующими реагентами состава 2 М H2SO4+1 М Н3PO4 при весовом соотношении жидкой и твердой фаз 2:1 размещаются в конических колбах, которые помещают в водный термостат, в котором автоматически поддерживается температура 80°С. При непрерывном перемешивании проводится дезактивация в течение 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12 и 14 часов. Каждая проба экспонируется в одном из вышеперечисленных интервалов. По окончании обработки обычной фильтрацией через воронку проводят отделение грунта от водного раствора с дезактивирующими реагентами. Грунт на воронке промывают 60 мл воды, высушивают при температуре 60°С и измеряют остаточную активность 137Cs. По ее величине рассчитывают коэффициент дезактивации. График изменения величины коэффициента дезактивации от времени обработки приведен на чертеже.At the first stage of the method, the optimal time for decontamination work is determined for this type of soil by the cyclic method: 15 samples of sandy soil with a specific activity of 137 Cs 9.48 · 10 4 Bq / kg, each weighing 15 g together with an aqueous solution with deactivating agents of 2 M composition H 2 SO 4 +1 M H 3 PO 4 with a weight ratio of liquid to solid phase of 2: 1 are placed in conical flasks, which are placed in a water thermostat, in which the temperature is automatically maintained at 80 ° C. With continuous stirring, decontamination is carried out for 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12 and 14 hours. Each sample is exposed in one of the above intervals. At the end of the processing by conventional filtration through a funnel, the soil is separated from the aqueous solution with deactivating agents. The soil on the funnel is washed with 60 ml of water, dried at a temperature of 60 ° C and the residual activity of 137 Cs is measured. The deactivation coefficient is calculated from its value. A graph of the change in the coefficient of decontamination from the processing time is shown in the drawing.

Анализ кривой показывает, что первые 7 часов величина коэффициента дезактивации достаточно быстро нарастает и достигает величины 6,9, но в дальнейшем скорость дезактивации резко снижается. За 14 часов обработки она составила величину 9,1. На временном интервале 7-14 часов скорость дезактивации снизилась более чем в 3 раза. Оптимальное время проведения цикла обработки составляет 7 ч.Analysis of the curve shows that in the first 7 hours the value of the deactivation coefficient increases quite quickly and reaches a value of 6.9, but in the future the decontamination rate decreases sharply. For 14 hours of treatment, it amounted to 9.1. At a time interval of 7-14 hours, the decontamination rate decreased by more than 3 times. The optimal processing cycle time is 7 hours.

Для иллюстрации эффективности циклического выщелачивания приведем 2 примера очистки песчаных грунтов циклическим методом.To illustrate the effectiveness of cyclic leaching, we give 2 examples of the cleaning of sandy soils by the cyclic method.

Пример 1.Example 1

Удельная активность грунта 9,48·104 Бк/кг, обрабатывались 2 пробы весом по 15 г водным раствором с дезактивирующими реагентами состава 2 М H2SO4+1 М Н3PO4 при соотношении жидкой и твердой фаз 2:1 и температуре 95°С в термостате при непрерывном перемешивании. Первая проба обрабатывалась 14 ч, по окончании обработки водный раствор с дезактивирующими реагентами с взвешенным в этом растворе пелитовым веществом отделялся от песчаной фракции в стакан, в котором за несколько часов за счет естественного осаждения пелита происходило его отделение от водного раствора с дезактивирующими реагентами. Водный раствор с дезактивирующими реагентами отделялся декантацией от пелитовой фракции, в него вводили 1 мл раствор ферроцианида калия с концентрацией 10-3 М, раствор перемешивался и после отстаивания декантацией отделялся от осадка ферроцианида калия, в дальнейшем в раствор добавляли серную и фосфорную кислоты до исходных концентраций и его можно использовать в следующих опытах по дезактивации. Пелитовая фракция и осадок ферроцианида калия поступали в хранилища радиоактивных отходов. Песчаная фракция промывалась 60 мл воды, высушивалась при температуре 60°С и поступала на определение остаточной активности 137Cs.The specific activity of the soil is 9.48 · 10 4 Bq / kg, 2 samples weighing 15 g each were treated with an aqueous solution with deactivating agents of the composition 2 M H 2 SO 4 +1 M N 3 PO 4 at a ratio of liquid and solid phases of 2: 1 and temperature 95 ° C in a thermostat with continuous stirring. The first sample was processed for 14 hours; at the end of the treatment, an aqueous solution with deactivating reagents with a pelitic substance suspended in this solution was separated from the sand fraction into a glass, in which, after several hours of natural deposition of pelite, it was separated from the aqueous solution with deactivating reagents. The aqueous solution with deactivating reagents was separated by decantation from the pelite fraction, 1 ml of a solution of potassium ferrocyanide with a concentration of 10-3 M was introduced into it, the solution was mixed and after settling by decantation it was separated from the precipitate of potassium ferrocyanide, then sulfuric and phosphoric acid were added to the solution to the initial concentrations and it can be used in the following decontamination experiments. The pelitic fraction and the precipitate of potassium ferrocyanide entered the storage facilities for radioactive waste. The sand fraction was washed with 60 ml of water, dried at a temperature of 60 ° C, and the residual activity of 137 Cs was determined.

Вторая проба проходила ту же самую обработку, но только в течение 7 часов, песчаная фракция после первых 7 часов обработки поступала на дезактивацию во второй 7 ч цикл, который проводился при тех же условиях, кроме величины соотношения жидкой и твердой фаз, для второго цикла она составляла 0,5:1. По окончании обработки жидкая и твердая фракции отделялись фильтрацией. Песчаная фракция на воронке с фильтром промывалась 60 мл воды, высушивалась при 60°С и поступала на измерение активности. В водный раствор с дезактивирующими реагентами добавляли 1 мл 10-3 М раствора ферроцианида калия, перемешивали и после отстаивания декантацией отделяли водный раствор с дезактивирующими реагентами от осадка ферроцианида, который поступал в хранилище радиоактивных отходов. Водный раствор с дезактивирующими реагентами можно использовать для дезактивации в последующих циклах. Ниже приведены результаты обработки.The second sample underwent the same treatment, but only within 7 hours, the sand fraction after the first 7 hours of treatment was decontaminated in the second 7 hours cycle, which was carried out under the same conditions, except for the ratio of liquid to solid phases, for the second cycle it was 0.5: 1. At the end of the treatment, the liquid and solid fractions were separated by filtration. The sand fraction in a funnel with a filter was washed with 60 ml of water, dried at 60 ° C, and entered the activity measurement. 1 ml of a 10 -3 M potassium ferrocyanide solution was added to the aqueous solution with deactivating reagents, mixed, and after settling by decantation, the aqueous solution with deactivating reagents was separated from the precipitate of ferrocyanide, which entered the radioactive waste storage. An aqueous solution with deactivating agents can be used for decontamination in subsequent cycles. Below are the processing results.

1 цикл-14 ч1 cycle-14 h

9,48·104 Бк/кг ⇒ 1,5±0,3·103 Бк/кг9.48 · 10 4 Bq / kg ⇒ 1.5 ± 0.3 · 10 3 Bq / kg

1 цикл-7 ч 2 цикл-7 ч1 cycle-7 hours 2 cycle-7 hours

9,48·104 Бк/кг ⇒ 2,9±0,7·103 Бк/кг ⇒ <0,2·103 Бк/кг9.48 · 10 4 Bq / kg ⇒ 2.9 ± 0.7 · 10 3 Bq / kg ⇒ <0.2 · 10 3 Bq / kg

Преимущества циклической обработки очевидны. За 14 часов непрерывной обработки образец с весьма значительным загрязнением 9,48·104 Бк/кг удалось очистить до активности 1,5-10 Бк/кг, таким образом активность была снижена в 63 раза, а циклическая обработка за это же время (2 раза по 7 часов) позволила достичь активности <200 Бк/кг. Таким образом первоначальная активность снизилась более чем в 470 раз. С подобным показателем образец после очистки может быть возвращен в природную среду. За одно и то же время обработки при двухцикличном режиме выщелачивание проходит как минимум в 7,5 раз эффективнее.The benefits of batch processing are obvious. After 14 hours of continuous processing, a sample with a very significant contamination of 9.48 × 10 4 Bq / kg was able to be purified to an activity of 1.5-10 Bq / kg, thus the activity was reduced by 63 times, and cyclic processing during the same time (2 times for 7 hours) allowed to achieve activity <200 Bq / kg. Thus, the initial activity decreased by more than 470 times. With a similar indicator, the sample after cleaning can be returned to the natural environment. During the same treatment time in a two-cycle mode, leaching is at least 7.5 times more efficient.

Пример 2.Example 2

Песчаный грунт с исходной активностью 2,99·105 Бк/кг. Все параметры обработки те же, что и в предшествующем примере, но высокая исходная активность потребовала проведения 3-х циклов обработки для достижения приемлемой конечной активности:Sandy soil with initial activity of 2.99 · 10 5 Bq / kg. All processing parameters are the same as in the previous example, but the high initial activity required 3 cycles of processing to achieve an acceptable final activity:

1 цикл-7 ч 2 цикл-7 ч 3 цикл-7 ч1 cycle-7 hours 2 cycle-7 hours 3 cycle-7 hours

2,99·105 Бк/кг ⇒ 4,1±0,4·103 Бк/г ⇒ 1,27±0,25·103 Бк/г ⇒ 0,64±0,08·103 Бк/г.2.99 · 10 5 Bq / kg ⇒ 4.1 ± 0.4 · 10 3 Bq / g ⇒ 1.27 ± 0.25 · 10 3 Bq / g ⇒ 0.64 ± 0.08 · 10 3 Bq / g.

За три цикла обработки удалось снизить активность образца до 640±80 Бк/кг (в 470 раз), величины в пределах двойной стандартной погрешности, приемлемой для размещения в природной среде (500 Бк/кг), за четвертый цикл эта величина безусловно была бы достигнута. Образцы с начальной активностью 2,99-105 Бк/кг при равномерном распределении в грунте создают на его поверхности мощность дозы ~60 мкЗв/ч, эта величина в 5 раз выше предельно допустимой для персонала группы А, непосредственно работающего с радиоактивными препаратами. Если проводить реагентную обработку в режиме одного цикла, даже в течение нескольких суток, подобный результат не может быть получен.For three treatment cycles, it was possible to reduce the activity of the sample to 640 ± 80 Bq / kg (470 times), the values within the double standard error acceptable for placement in the environment (500 Bq / kg), for the fourth cycle, this value would certainly be achieved . Samples with an initial activity of 2.99-10 5 Bq / kg with a uniform distribution in the soil create a dose rate of ~ 60 μSv / h on its surface, this value is 5 times higher than the maximum permissible for personnel of group A directly working with radioactive drugs. If reagent processing is carried out in a single cycle mode, even within a few days, a similar result cannot be obtained.

Сравнительный анализ с прототипом также наглядно свидетельствует о преимуществе предлагаемого способа (таблица 1).A comparative analysis with the prototype also clearly indicates the advantage of the proposed method (table 1).

Таблица 1
Сравнительный анализ реагентной обработки по прототипу и по предложенному способу
Table 1
Comparative analysis of reagent processing according to the prototype and the proposed method
РеагентReagent Т, °СT, ° С Соотношение жидкой и твердой фазThe ratio of liquid and solid phases Количество цикловThe number of cycles Общее время обработки, чTotal processing time, h Коэффициент дезактивацииDecontamination factor ПрототипPrototype 1,5 М H2SO4
+1 М Н3PO4
1.5 M H 2 SO 4
+1 M H 3 PO 4
8080 2/12/1 1one 2424 4four
Заявленный
способ
Claimed
the way
2 М H2SO4
+1 М Н3PO4
2 M H 2 SO 4
+1 M H 3 PO 4
9595 2/12/1 22 14fourteen 470470
2 М H2SO4
+1 М Н3PO4
2 M H 2 SO 4
+1 M H 3 PO 4
9595 2/12/1 33 2121 470470

Предлагаемый способ реагентной очистки грунтов от радионуклидов цезия прошел испытания на опытном заводе ГУЛ МосНПО «Радон» и показал высокую эффективность заявляемого способа. Реализация предлагаемого способа, как видно из вышеуказанной таблицы, значительно сокращает время очистки грунта от цезия, увеличивает на несколько порядков коэффициент дезактивации и снижает расход дезактивирующих реагентов.The proposed method for the reagent cleaning of soils from cesium radionuclides was tested at the pilot plant GUL MosNPO "Radon" and showed the high efficiency of the proposed method. The implementation of the proposed method, as can be seen from the above table, significantly reduces the time for cleaning soil from cesium, increases the deactivation coefficient by several orders of magnitude and reduces the consumption of deactivating reagents.

Claims (1)

Способ реагентной очистки грунтов от радионуклидов цезия, включающий обработку грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, в качестве которых используют минеральные кислоты, представляющие собой смесь серной и фосфорной кислот в соотношении их концентраций 1-3 моль, при этом концентрация фосфорной кислоты составляет 0,5-2 М, и процесс осуществляют при температуре 50-100°С с последующим отделением водного раствора с дезактивирующими реагентами от очищенного грунта, после чего осуществляют извлечение радионуклидов цезия из отделенного водного раствора с дезактивирующими реагентами путем подачи в вышеуказанный раствор ферроцианида щелочного металла или аммония до концентрации 6-10-4÷7-10-2 М с образованием осадка, содержащего радионуклиды цезия, который направляют на хранение, а в водный раствор с остаточным содержанием дезактивирующих реагентов добавляют серную и фосфорную кислоты до рабочих концентраций, отличающийся тем, что перед обработкой грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, определяют оптимальное время обработки по анализу зависимости выхода цезия от времени обработки, которое соответствует точке перегиба между быстронарастающим начальным участком и последующим плавным, а обработку грунтов водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, осуществляют в несколько циклов до получения предельно допустимых значений активности грунта по цезию; в первом цикле обработки грунта водным раствором, содержащим дезактивирующие реагенты, осуществляют отделение водного раствора с дезактивирующими реагентами от пелитовой и песчаной фракций грунта, пелитовую фракцию отправляют на хранение, а песчаную фракцию направляют на последующие циклы обработки грунта водными растворами с дезактивирующими реагентами с последующим отделением водного раствора с дезактивирующими реагентами от песчаной фракции; серную и фосфорную кислоты добавляют до рабочих концентраций в водный раствор с остаточным содержанием дезактивирующих реагентов во втором цикле обработки при весовом соотношении жидкой и твердой фаз 0,5:1. The method of reagent soil cleaning from cesium radionuclides, including soil treatment with an aqueous solution containing deactivating reagents, which are mineral acids, which are a mixture of sulfuric and phosphoric acids in the ratio of their concentrations of 1-3 mol, while the concentration of phosphoric acid is 0.5 -2 M, and the process is carried out at a temperature of 50-100 ° C followed by separation of the aqueous solution with deactivating reagents from the treated soil, after which cesium radionuclides are extracted from a separated aqueous solution with deactivating reagents by feeding alkali metal or ammonium ferrocyanide into the above solution to a concentration of 6-10 -4 ÷ 7-10 -2 M to form a precipitate containing cesium radionuclides, which are sent for storage, and into the aqueous solution with the residual sulfuric and phosphoric acids are added to the concentration of deactivating agents to working concentrations, characterized in that before processing the soil with an aqueous solution containing deactivating agents, the optimal processing time is determined by the dependence of the cesium yield on the treatment time, which corresponds to the inflection point between the rapidly growing initial section and the subsequent smooth one, and soil treatment with an aqueous solution containing deactivating agents is carried out in several cycles to obtain the maximum allowable values of soil activity for cesium; in the first cycle of soil treatment with an aqueous solution containing deactivating reagents, the aqueous solution with deactivating reagents is separated from the pelitic and sand fractions of the soil, the pelitic fraction is sent for storage, and the sand fraction is sent to subsequent cycles of soil treatment with aqueous solutions with deactivating reagents, followed by separation of the aqueous solution with deactivating reagents from the sand fraction; sulfuric and phosphoric acids are added to working concentrations in an aqueous solution with a residual content of deactivating reagents in the second treatment cycle at a weight ratio of liquid to solid phases of 0.5: 1.
RU2007145487/06A 2007-12-10 2007-12-10 Method of reactant purification from caesium radionuclides RU2361301C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007145487/06A RU2361301C1 (en) 2007-12-10 2007-12-10 Method of reactant purification from caesium radionuclides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007145487/06A RU2361301C1 (en) 2007-12-10 2007-12-10 Method of reactant purification from caesium radionuclides

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2361301C1 true RU2361301C1 (en) 2009-07-10

Family

ID=41045904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007145487/06A RU2361301C1 (en) 2007-12-10 2007-12-10 Method of reactant purification from caesium radionuclides

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2361301C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2410780C1 (en) * 2009-12-22 2011-01-27 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП Мос НПО "Радон") Method of cleaning sandy soil from radionuclides
RU2419902C1 (en) * 2010-10-26 2011-05-27 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") Method of reagent decontamination of soils from caesium radionuclides
RU2457561C1 (en) * 2011-08-09 2012-07-27 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП Мос НПО "Радон") Method of reagent decontamination of sandy soils from caesium radionuclides

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0533494A2 (en) * 1991-09-18 1993-03-24 British Nuclear Fuels PLC Treatment of radioactivity contaminated soil
RU2050020C1 (en) * 1992-10-16 1995-12-10 Москаленко Екатерина Петровна Method for modeling secondary immunodeficiency state of t- cell type
RU2094867C1 (en) * 1996-01-12 1997-10-27 Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды Method for decontaminating soil from cesium
RU2152650C1 (en) * 1998-10-13 2000-07-10 Московское государственное предприятие Объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды "Радон" Method for decontaminating ground polluted with cesium radionuclides
RU2274915C1 (en) * 2004-10-12 2006-04-20 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") Method for decontaminating ground from cesium radionuclides

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0533494A2 (en) * 1991-09-18 1993-03-24 British Nuclear Fuels PLC Treatment of radioactivity contaminated soil
RU2050020C1 (en) * 1992-10-16 1995-12-10 Москаленко Екатерина Петровна Method for modeling secondary immunodeficiency state of t- cell type
RU2094867C1 (en) * 1996-01-12 1997-10-27 Московское государственное предприятие - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды Method for decontaminating soil from cesium
RU2152650C1 (en) * 1998-10-13 2000-07-10 Московское государственное предприятие Объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды "Радон" Method for decontaminating ground polluted with cesium radionuclides
RU2274915C1 (en) * 2004-10-12 2006-04-20 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") Method for decontaminating ground from cesium radionuclides

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2410780C1 (en) * 2009-12-22 2011-01-27 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП Мос НПО "Радон") Method of cleaning sandy soil from radionuclides
RU2419902C1 (en) * 2010-10-26 2011-05-27 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП МосНПО "Радон") Method of reagent decontamination of soils from caesium radionuclides
RU2457561C1 (en) * 2011-08-09 2012-07-27 Государственное унитарное предприятие города Москвы - объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП Мос НПО "Радон") Method of reagent decontamination of sandy soils from caesium radionuclides

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2977744B2 (en) Separation method of trivalent actinides and rare earth elements
CN104900286B (en) By Spent Radioactive water process to the horizontal system of natural background radioactivity and application
RU2542868C2 (en) Method of purifying uranium from natural uranium concentrate
CN103555338A (en) Method and eluting agent for joint treatment of lead-zinc pollution by surfactant and chelating agent
RU2361301C1 (en) Method of reactant purification from caesium radionuclides
JP2013011580A (en) Method for removing radioactive substance from contaminated object to which radioactive substances adhere
Bing et al. Removal of radioactive cesium from solutions by zinc ferrocyanide
Mincher et al. Supercritical fluid extraction of plutonium and americium from soil using thenoyltrifluoroacetone and tributylphosphate complexation
RU2274915C1 (en) Method for decontaminating ground from cesium radionuclides
JPH0317599A (en) Method of adjusting pulex solvent extraction method
JP2001133593A (en) Removal of radioactive thorium from wastewater from solvent extraction
RU2399975C1 (en) Method of reagent deactivation of soils from cesium radionuclides
RU2113025C1 (en) Method for cleaning radioactive process water from cesium radionuclides in nuclear engineering
Stetar et al. The removal of radioactive cobalt, cesium, and iodine in a conventional municipal wastewater treatment plant
US3033795A (en) Compositions and process for removal of radioactive contaminants
RU2094867C1 (en) Method for decontaminating soil from cesium
DE1053686B (en) Process and device for rendering radioactive isotope waste harmless
DE69808951T2 (en) PROCESS FOR THE SEPARATION OF ACTINIDES AND LANTHANIDES BY MEMBRANE TRANSPORT USING A CALIXARENE
WO2012165025A1 (en) Method for cleaning and decontaminating dust, earth, sand, and soil contaminated by radioactive substance
RU2200992C2 (en) Method for recovery of solid and/or liquid uranium-containing wastes
RU2419902C1 (en) Method of reagent decontamination of soils from caesium radionuclides
WO1995029000A1 (en) Solvent extraction
Pedersen Bacteria, colloids and organic carbon in groundwater at the Bangombé site in the Oklo area
JP6010286B2 (en) Purification method of radioactively contaminated soil
Denisov et al. Analysis of the effectiveness of sorption and membrane technologies and water purification equipment with increased α-activity for domestic water supply

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141211