[go: up one dir, main page]

RU2428758C1 - Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня - Google Patents

Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня Download PDF

Info

Publication number
RU2428758C1
RU2428758C1 RU2010113533/07A RU2010113533A RU2428758C1 RU 2428758 C1 RU2428758 C1 RU 2428758C1 RU 2010113533/07 A RU2010113533/07 A RU 2010113533/07A RU 2010113533 A RU2010113533 A RU 2010113533A RU 2428758 C1 RU2428758 C1 RU 2428758C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sorbent
processing
radioactive waste
processing method
separation
Prior art date
Application number
RU2010113533/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Викторович Бурлаков (RU)
Евгений Викторович Бурлаков
Виталий Макарович Рябков (RU)
Виталий Макарович Рябков
Данила Витальевич Рябков (RU)
Данила Витальевич Рябков
Original Assignee
Хилько София Васильевна
Виталий Макарович Рябков
Данила Витальевич Рябков
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 Хилько София Васильевна, Виталий Макарович Рябков, Данила Витальевич Рябков filed Critical Хилько София Васильевна
Priority to RU2010113533/07A priority Critical patent/RU2428758C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2428758C1 publication Critical patent/RU2428758C1/ru

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Предлагаемое изобретение относится к области атомной техники, в частности к способу переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня. Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня включает подготовку шихты путем введения в жидкие радиоактивные отходы сорбента, сепарацию с последующим отделением отходов. В качестве сорбента используют гидрофобный углеродный сорбент, при этом после введения сорбента в отходы производят измельчение твердой фазы шихты до дисперсности 0,9-1,0 мкм, а затем после сушки порошка производят прессование брикета и грануляцию его в глобулы, при этом сепарацию производят микроплазменной обработкой при постоянном перемещении глобул в зоне обработки, затем полученные газообразные продукты подвергают обработке методом «холодного окисления водорода», а твердый осадок радиоактивных элементов компактируют в брикеты. Изобретение позволяет более эффективно извлекать активные компоненты из жидких отходов с одновременным получением воды, электроэнергии и капсулированных активных остатков. 4 з.п. ф-лы.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области атомной техники, в частности к способу переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня, в результате которого получают чистую воду, электроэнергию, а твердые и газообразные радиоактивные компоненты захоранивают.
В последнее время обращение с радиоактивными отходами (РАО) привлекает все большее внимание не только специалистов, но и всего человечества, поскольку они представляют постоянную опасность для жизни и здоровья людей в течение многих лет.
Общее количество радиоактивных отходов и отработавшего топлива составляет более 400 млн куб.м жидких отходов, более 200 млн куб.м твердых отходов и 8700 т отработавшего топлива, ожидающего окончательного захоронения.
Известен способ переработки жидких радиоактивных отходов, включающий сорбцию радионуклидов на природных цеолитах и цементирование полученных радиоактивных природных цеолитов с применением вяжущей системы (см. патент РФ 2154317).
Однако этот способ имеет ряд ограничений и существенных недостатков из-за наличия в радиоактивных отходах нерастворимых нефтепродуктов:
- низкая водоустойчивость цементного камня за счет взаимодействия вяжущей системы, позволяющей получать новый тип цементного компаунда - шлакощелочной цементный камень;
- значительный объем жидких радиоактивных отходов, подлежащих долговременному хранению или захоронению после их переработки;
- высокая опасность процесса переработки жидких радиоактивных отходов за счет стадии их окисления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня, включающий подготовку шихты путем введения в жидкие радиоактивные отходы сорбента, сепарацию с последующим отделением отходов (см. патент РФ 2313147).
Недостатком известного способа является неполная сорбция активного материала из жидких радиоактивных отходов даже при максимальной кислотности раствора с pH 12. В радиоактивной жидкости после сорбции остается 4% 90Sr, 63,7% 137Cs, 14,8% 60Co, 0,6% 241Am, что приводит к достаточно опасному фону излучения, не считая опасности аэрозольного испарения воды, содержащей цезий, стронций и кобальт в виде нестабильных изотопов, вызывающих органические изменения в различных органах человека и домашних животных.
Кроме того, отношение сорбирующего материала к жидкому радиоактивному отходу очень велико (с учетом объемов жидкого радиоактивного отхода, нуждающегося в экстракции активных изотопов).
Известно, что для обработки одной тонны жидких радиоактивных отходов, т.е. 1000 литров, необходимо 200 г сорбента.
В настоящее время объемы жидких радиоактивных отходов достигают более 2 млн.т, и объем сорбента, ставшего активным и нуждающемся в захоронении, достигает более 2000 т.
Поэтому, с учетом постоянного нарастания объемов жидких радиоактивных отходов, темпы захоронения сорбента превышают технические возможности.
Также следует заметить, что оба указанных выше способа не позволяют наиболее полно извлекать активную компоненту жидких радиоактивных отходов и получать чистую воду для последующего ее использования.
Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является создание способа переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня, позволяющего более эффективно извлекать активные компоненты из жидких радиоактивных отходов с одновременным получением чистой воды, электроэнергии, и капсулированием активных остатков.
Технический результат в предлагаемом изобретении достигают созданием способа переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня, включающего подготовку шихты путем введения в жидкие радиоактивные отходы сорбента, ее сепарацию с последующим отделением отходов, в котором, согласно изобретению, в качестве сорбента используют гидрофобный углеродный сорбент, при этом после введения сорбента в отходы производят измельчение твердой фазы шихты до дисперсности 0,9-1,0 мкм, а затем после сушки порошка производят прессование брикета и грануляцию его в глобулы, при этом сепарацию производят микроплазменной обработкой при постоянном перемещение глобул в зоне обработки, затем полученные газообразные продукты подвергают обработке методом «холодного окисления водорода», а твердый осадок радиоактивных элементов компактируют в брикеты.
Проведение микроплазменной обработки емкостного разряда проводят в частотном диапазоне 0,5÷1,5 МГц, при плотности тока 0,3÷1,0 A/см2, и напряжений 0,2÷1,0 кВ позволяет провести испарения и окисление радиоактивных изотопов с последующей экстракцией.
Компактирование брикетов твердого осадка радиоактивных элементов методом «сухого мешка» при давлении 1,5-2 т/см2 позволяет сократить объемы радиоактивных материалов в сотни раз.
Покрытие брикетов шликером из порошка сиалонового стекла и обжига при температуре 1770-1800°C в течение 1-3 часа необходимо для изоляции радиоактивного материала от внешней среды с высокой кислотностью, температурой, абразивным износом, исключением радиоактивных аэрозолей.
Проведение «холодного окисление водорода» в электролите на основе керамообразующего полимера с применением нанопористого носителя при температуре 90-96°C необходимо для получения чистой воды и электроэнергии.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Сначала подготавливают шихту. Для этого в жидкие радиоактивные отходы добавляют гидрофобный углеродный сорбент, в качестве которого могут быть использованы любые известные из литературы сорбенты, например уголь.
Компоненты перемешивают и углеродный сорбент измельчают в жидких радиоактивных отходах в мельницах до дисперсности менее 1 мкм. Затем производят его сушку, прессование в брикеты и гранулирование в глобулы размером 1÷3 мм.
В полученных глобулах содержание жидких радиоактивных отходов колеблется от 20 до 35 об.%.
Глобулы засыпают в кюветы из стали 1Х18Н10Т и подают в зону обработки плазмой емкостного разряда при постоянном перемещение глобул в зоне обработки.
В предлагаемом изобретение используют наноструктурный электрод для образования плазменных емкостных разрядов, обладающий удельной поверхностью более 20000 м2/г, окисляемость которого не превышает 0,0002 мг/м2×1000 час. Авторы не претендуют на новизну материала наноструктурного электрода, т.к. он известен из патентной литературы (см. патент РФ №2370436).
Плазма емкостного разряда, инициированная в глобулах, создавая температуру 5-7·10°C, приводит к диссоциации воды на водород и кислород, сублимирует и окисляет твердые активные компоненты, переводя их в осадок, а газообразные компоненты возгоняет и конденсирует.
Таким образом, после плазменной обработки глобул, содержащих жидкие радиоактивные отходы (в том числе с нефтепродуктами) и измельченный сорбент, получают газообразные продукты в виде водорода, кислорода, оксида углерода, радиоактивные ксенон, криптон и твердые радиоактивные отходы (цезий, стронций, йод в оксидной форме).
Отделенные от газовой композиции водород и кислород дают воду и электроэнергию за счет «холодного окисления водорода» (С.O.K. №5 изд. 2002 г., Топливные элементы).
«Холодное окисление водорода» проводят в электролите на основе керамообразующего полимера с применением нанопористого носителя при температуре 90-96°C.
Авторы не претендуют на новизну материала нанопористого носителя, т.к. он известен из патентной литературы (см. патент РФ №2370436).
Твердый осадок радиоактивных элементов компактируют в брикеты методом «сухого мешка» при давлении 1,5-2 т/см2 (см. «Гидростатическое прессование порошковых материалов». Производственный кооператив «Изостат». E-mail: izostat@yandex.ru).
Перед захоронением брикеты покрывают шликером из порошка сиалонового стекла и обжигают при температуре 1770-1800°C в течение 1-3 часа.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному способу переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию « новизна».
Считаем, что сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.
Лучшие примеры выполнения предлагаемого способа.
Во всех приведенных ниже примерах шихта состояла из жидких радиоактивных отходов низкого уровня различных концентраций и гидрофобного углеродного сорбента (в первом примере используют бурый уголь, во втором - активированный уголь и в третьем - углеродный войлок).
Для всех примеров сорбент измельчают в жидких радиоактивных отходах в мельницах до дисперсности от 0,9-1,0 мкм. Затем производят его сушку, прессование в брикеты и гранулирование в глобулы размером 1,9-2 мм.
Пример 1. Жидкий радиоактивный отход объемом 100 см с концентрацией «ядерного шлака» до 0,5 об.% подвергали обработке микроплазменного емкостного разряда при частоте 0,5 МГц, плотности тока 0,3 А/см2, напряжение 0,2 кВ в течение 60 мин.
Холодное окисление выделяемого водорода проводили на основе карбосилана, пропитывающего ультрапористый носитель из окиси магния при температуре 50°C.
Остаточное содержание активных компонентов после обработки составило 0,0065 об.%, выделенная ЭДС достигала 0,72 кВт,
Прессование полусухого остатка вместе с сорбентом проводили в полиуретановом чехле под давлением 1,5 т/см2, полученные брикеты покрывали шликером из θ'-сиалона и этилсиликата, высушивали и обжигали на воздухе при 1700°C в течение 1 час.
Использование полиуретанового чехла обусловлено возможностью этого материала многократно подвергаться прессованию.
Пример 2. Жидкий радиоактивный отход объемом 100 см3 с концентрацией «ядерного шлака» до 0,75 об.% подвергали микроплазменной обработке емкостного разряда при частоте 1,0 МГц, плотности тока 0,6 А/см2, напряжении 0,6 кВ в течение 60 минут.
Холодное окисление водорода проводили в электролите на основе карбосилана, пропитывающего ультрапористый носитель из оксида магния при температуре 75°C.
Остаточное содержание активных компонентов после обработки составило 0,0080 об.%, выделенная ЭДС достигала 0,81 Кват,
Прессование остатка вместе с сорбентом проводили в полиуретановом чехле под давлением 1,7 т/см2, покрывали шликером из θ'-сиалона и этилсиликата, высушивали и обжигали на воздухе при 1750°C в течение 2-х часов.
Пример 3. Жидкий РАО объемом 100 см3с концентрацией «ядерного шлака» до 1,1 об.% подвергали микроплазменной обработке при частоте 1,5 МГц, плотности тока 1,0 А/см2, напряжение 1,0 кВ в течение 60 минут.
Холодное окисление водорода проводили в электролите на основе карбосилана с носителем из ультрапористого оксида магния при температуре 96°C.
Остаточное содержание активных компонентов после обработки составило 0,0012 об.%, выделенная ЭДС достигла 1,0 кВт,
Прессование остатка с сорбентом в полиуретане проводили под давлением 2 т/см2, покрывали шликером из θ'-сиалона и этилсиликата, высушивали и обжигали на воздухе при 1800°C в течение 3 часов.
В результате проведенных экспериментов установлено, что предлагаемый способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня может быть осуществлен только при указанном содержании компонентов и приведенных режимах.
В случае, если параметры хотя одного из режимов способа, указанных в примерах выполнения предлагаемого изобретения, выходят за указанные пределы, то технический результат в изобретении не будет достигнут.
Это позволяет сделать вывод о том, что указанные параметры режимов способа переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня относятся к существенным признакам данного изобретения.

Claims (5)

1. Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня, включающий подготовку шихты путем введения в жидкие радиоактивные отходы сорбента, сепарацию с последующим отделением отходов, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют гидрофобный углеродный сорбент, при этом после введения сорбента в отходы производят измельчение твердой фазы шихты до дисперсности 0,9-1,0 мкм, а затем после сушки порошка производят прессование брикета и грануляцию его в глобулы, при этом сепарацию производят микроплазменной обработкой при постоянном перемещении глобул в зоне обработки, затем полученные газообразные продукты подвергают обработке методом «холодного окисления водорода», а твердый осадок радиоактивных элементов компактируют в брикеты.
2. Способ переработки по п.1, отличающийся тем, что микроплазменную обработку емкостного разряда проводят в частотном диапазоне 0,5-1,5 МГц, при плотности тока 0,3-1,0 А/см2, и напряжений 0,2-1,0 кВ.
3. Способ переработки по п.1, отличающийся тем, что компактирование брикетов твердого осадка радиоактивных элементов проводят методом «сухого мешка» при давлении 1,5-2 т/см2.
4. Способ переработки по п.1, отличающийся тем, что брикеты покрывают шликером из порошка сиалонового стекла и обжигают при температуре 1770-1800°С в течение 1-3 ч.
5. Способ переработки по п.1, отличающийся тем, что «холодное окисление водорода» проводят в электролите на основе керамообразующего полимера и нанопористого носителя при температуре 90-96°С.
RU2010113533/07A 2010-04-07 2010-04-07 Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня RU2428758C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010113533/07A RU2428758C1 (ru) 2010-04-07 2010-04-07 Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010113533/07A RU2428758C1 (ru) 2010-04-07 2010-04-07 Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2428758C1 true RU2428758C1 (ru) 2011-09-10

Family

ID=44757740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010113533/07A RU2428758C1 (ru) 2010-04-07 2010-04-07 Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2428758C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2673783A1 (de) * 2011-10-20 2013-12-18 Potemkin, Alexander Verfahren zur konditionierung flüssiger schwach radioaktiver abfälle
RU2510539C1 (ru) * 2012-07-23 2014-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов ядерных энергетических установок, загрязненных нефтепродуктами, продуктами коррозии и синтетическими поверхностно-активными веществами, в полевых условиях
CN119524555A (zh) * 2024-11-20 2025-02-28 中国人民解放军火箭军工程大学 一种掺杂石墨烯/羟基氧化铁的压制剂及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3215508A1 (de) * 1982-04-26 1983-10-27 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe Verfahren zur verbesserung der radionuklid-rueckhalteeigenschaften von verfestigungen radioaktiver abfaelle
RU2154317C2 (ru) * 1998-06-17 2000-08-10 Государственный научный центр Физико-энергетический институт им.акад.А.И.Лейпунского Способ переработки жидких радиоактивных отходов
RU2313147C1 (ru) * 2006-03-29 2007-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3215508A1 (de) * 1982-04-26 1983-10-27 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe Verfahren zur verbesserung der radionuklid-rueckhalteeigenschaften von verfestigungen radioaktiver abfaelle
RU2154317C2 (ru) * 1998-06-17 2000-08-10 Государственный научный центр Физико-энергетический институт им.акад.А.И.Лейпунского Способ переработки жидких радиоактивных отходов
RU2313147C1 (ru) * 2006-03-29 2007-12-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БЕРГ М. Реальные пути экономии ресурсов. Топливный элемент.«С.О.К.», 2002, № 5. НИКИФОРОВ А.С. и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с.130-136. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2673783A1 (de) * 2011-10-20 2013-12-18 Potemkin, Alexander Verfahren zur konditionierung flüssiger schwach radioaktiver abfälle
RU2510539C1 (ru) * 2012-07-23 2014-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский технологический институт имени А.П. Александрова" Способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов ядерных энергетических установок, загрязненных нефтепродуктами, продуктами коррозии и синтетическими поверхностно-активными веществами, в полевых условиях
CN119524555A (zh) * 2024-11-20 2025-02-28 中国人民解放军火箭军工程大学 一种掺杂石墨烯/羟基氧化铁的压制剂及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013010564A1 (de) Verfahren zur konditionierung flüssiger schwach radioaktiver abfälle
CN104549154B (zh) 能安全吸附水体中镉的生物炭的制备方法
RU2428758C1 (ru) Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня
CN104084128A (zh) 用于废水处理的利用餐厨垃圾废渣改性污泥活性炭
CN117401878B (zh) 一种用于污泥强效脱水的方法和应用
CN111872027A (zh) 一种垃圾焚烧飞灰与印染废液的协同处理方法
CN109231782A (zh) 一种市政污泥中Cd的减量化稳定化处理方法
CN103779111A (zh) 一种利用剩余污泥制备超级电容器的电极材料的方法
CN108722425A (zh) 一种利用剩余污泥制备污泥基Fe-Zn三维粒子催化剂的方法
CN106540659A (zh) 造纸污泥生物质炭的制备方法以及去除废水中2,4‑二氯酚的方法
Yang et al. Leveraging Polaron Effect for Solar‐Driven Efficient Peroxymonosulfate Activation in Water Purification
Lotfy et al. The preparation of activated carbon from agroforestry waste for wastewater treatment
JP2015048351A (ja) 光触媒を用いた二酸化炭素の還元方法
CN107583945A (zh) 一种有机污染土壤生产烧结砖的方法
CN103990430A (zh) 一种碧根果壳/高粱秸秆生物碳及其制备方法
CN113526880A (zh) 离子化氧化钙粉末的制备方法
CN103990431A (zh) 一种夏威夷果壳/香榧果壳生物碳及其制备方法
JP2017127816A (ja) レアアースを含有する残渣の処理方法
CN108877978B (zh) 一种利用净水厂污泥进行含铀废水处理的方法
Luca et al. The immobilization of cesium and strontium in ceramic materials derived from tungstate sorbents
Chiang et al. The reuse of biosludge as an adsorbent from a petrochemical wastewater treatment plant
Itam et al. Extraction of iron from coal bottom ash by carbon reduction method
CN116550359A (zh) 一种废咖啡渣衍生的氮硼掺杂碳基复合材料及其制备方法和应用
CN105174681A (zh) 超声波联合改性蛋壳破解剩余污泥的方法
CN108854940A (zh) 一种用于含铀废水处理的改性钢渣吸附剂及应用

Legal Events

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

Effective date: 20130408