[go: up one dir, main page]

RU2755708C1 - Method for complete recycling of boric acid used at a nuclear power plant for controlling the intensity of a nuclear chain reaction - Google Patents

Method for complete recycling of boric acid used at a nuclear power plant for controlling the intensity of a nuclear chain reaction Download PDF

Info

Publication number
RU2755708C1
RU2755708C1 RU2020127364A RU2020127364A RU2755708C1 RU 2755708 C1 RU2755708 C1 RU 2755708C1 RU 2020127364 A RU2020127364 A RU 2020127364A RU 2020127364 A RU2020127364 A RU 2020127364A RU 2755708 C1 RU2755708 C1 RU 2755708C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
boric acid
npp
nuclear
radionuclides
nuclear power
Prior art date
Application number
RU2020127364A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Павлович Ремез
Original Assignee
Виктор Павлович Ремез
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 Виктор Павлович Ремез filed Critical Виктор Павлович Ремез
Priority to RU2020127364A priority Critical patent/RU2755708C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755708C1 publication Critical patent/RU2755708C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B35/00Boron; Compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/12Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear technology.
SUBSTANCE: invention relates to the processing of boron-containing radioactive solutions formed in the operation of nuclear power plants (NPP). In order to achieve the described technical result, a method for complete recycling of boric acid used at an NPP for controlling the intensity of a nuclear chain reaction is proposed, including purification of boric acid after use thereof in the heat carrier of the primary circuit of the NPP from radionuclides using sorbents, wherein after using the boric acid in the heat carrier of the primary circuit of the NPP, bypassing purification on ion exchange filters, the boric acid is purified from radionuclides by selective inorganic sorbents, followed by producing a commercial borate product from the obtained radiochemically pure solution of boric acid, and the reduction in the amount of the boron-10 isotope in the heat carrier of the primary circuit is compensated by adding the required amount of new boric acid not previously used at the NPP for controlling the intensity of a nuclear chain reaction.
EFFECT: ensured complete recycling of boric acid after use thereof in the technological processes of the operation of the NPP, namely, in manufacture of commercial borate products therefrom complying with all the criteria for industrially used borate materials.
6 cl, 6 ex

Description

Изобретение относится к переработке борсодержащих радиоактивных растворов, образующихся при эксплуатации атомных электростанций (АЭС).The invention relates to the processing of boron-containing radioactive solutions formed during the operation of nuclear power plants (NPP).

Борную кислоту применяют в первом контуре АЭС с реакторами типа ВВР для управления интенсивностью цепной ядерной реакции. Для создания замкнутой системы ввода и вывода бора из реактора АЭС оборудованы специальной системой регенерации борной кислоты, предназначенной для переработки и возврата получаемого концентрата в технологический цикл станции. Ядерная технология / В.П. Шведов и др. - М.: Атомиздат, 1979, стр. 200.Boric acid is used in the primary circuit of nuclear power plants with VVR reactors to control the intensity of a nuclear chain reaction. To create a closed system for the input and output of boron from the reactor, NPPs are equipped with a special boric acid regeneration system designed for processing and returning the resulting concentrate to the station's technological cycle. Nuclear technology / V.P. Shvedov and others - M .: Atomizdat, 1979, p. 200.

При эксплуатации АЭС в теплоноситель первого контура, содержащий борную кислоту, поступают радиоактивные изотопы - продукты деления ядерного топлива и активированные продукты коррозии конструкционных материалов, находящиеся в катионных и анионных формах и комплексах. Поэтому, перед повторным использованием борсодержащих растворов в работе АЭС их очищают от радионуклидов на ионообменных фильтрах / Спецводоочистка на атомных электростанциях станциях. - М.: Высшая школа, 1988, стр.186.During the operation of a nuclear power plant, radioactive isotopes - fission products of nuclear fuel and activated products of corrosion of structural materials in cationic and anionic forms and complexes - enter the primary coolant containing boric acid. Therefore, before re-using boron-containing solutions in the operation of nuclear power plants, they are purified from radionuclides on ion exchange filters / Special water treatment at nuclear power plants. - M .: Higher school, 1988, p. 186.

Известен способ очистки раствора борной кислоты с использованием фильтров загруженных ионообменными смолами (катионитами и анионитами) / Оборудование атомных электростанций. - М.: Машиностроение, 1982, стр. 292. Недостатком данного способа является низкая эффективность очистки борной кислоты от радионуклидов сурьмы и серебра, которые образуются в теплоносителе первого контура АЭС при активации продуктов коррозии спецсплавов. Изотопы сурьмы и серебра находятся в данной среде в виде анионных комплексов в сверхмалых количествах и на фоне граммовых количеств борной кислоты они практически не задерживаются ионообменными смолами.A known method for purifying a boric acid solution using filters loaded with ion exchange resins (cation and anion exchangers) / Equipment for nuclear power plants. - M .: Mashinostroenie, 1982, p. 292. The disadvantage of this method is the low efficiency of cleaning boric acid from radionuclides of antimony and silver, which are formed in the coolant of the primary circuit of the nuclear power plant when the corrosion products of special alloys are activated. Antimony and silver isotopes are found in this medium in the form of anionic complexes in ultra-small amounts and, against the background of gram amounts of boric acid, they are practically not retained by ion-exchange resins.

Известен способ очистки борсодержащего концентрата в системе регенерации борной кислоты на АЭС (патент № RU2594420, опуб.20.08.2016), выбранный в качестве прототипа, заключающийся в последовательной фильтрации борного концентрата, поступающего с выпарного аппарата при температуре 60-80°С, на ионообменных фильтрах, загруженных водородной формой карбоксильного катионита на основе сшитого полиакрилата, водородной формой сульфокатионита и формой свободного основания низкоосновного анионита с группами типа бензилдиметиламина.A known method for purifying boron-containing concentrate in a boric acid regeneration system at a nuclear power plant (patent No. RU2594420, publ.20.08.2016), selected as a prototype, consists in sequential filtration of boron concentrate coming from an evaporator at a temperature of 60-80 ° C, on ion exchange filters loaded with a hydrogen form of a carboxyl cation exchanger based on a crosslinked polyacrylate, a hydrogen form of a sulfonic cation exchanger and a free base form of a low-base anion exchanger with groups such as benzyldimethylamine.

Недостатки данного способа: Disadvantages of this method:

- необходимость очистки борсодержащего раствора с использованием ионообменных фильтров в результате работы которых ежегодно образуются на каждом блоке АЭС тысячи кубометров радиоактивных растворов- регенератов( кислот и щелочей, промывных вод и т.п., необходимых для регенерации ионообменных фильтров) требующих упарки, хранения и утилизации (а.с. № 1787526, Михайлов А.Ю., Ремез В.П. Способ регенерации ионообменной смолы блочной обессоливающей установки системы конденсатоочистки АЭС, 1993 г.);- the need to purify the boron-containing solution using ion-exchange filters, as a result of which thousands of cubic meters of radioactive regenerated solutions (acids and alkalis, rinsing water, etc., necessary for the regeneration of ion-exchange filters) are formed at each NPP unit annually, requiring evaporation, storage and disposal (author's certificate No. 1787526, Mikhailov A.Yu., Remez V.P. Method of regeneration of ion-exchange resin of a modular desalting unit of the NPP condensate cleaning system, 1993);

- низкая эффективность очистки борсодержащих растворов от изотопов сурьмы и серебра; - low efficiency of cleaning boron-containing solutions from isotopes of antimony and silver;

- накапливание в теплоносителе первого контура АЭС гамма-излучающих радионуклидов, приводящее к увеличению дозовой нагрузки на персонал;- the accumulation of gamma-emitting radionuclides in the primary coolant of the NPP, leading to an increase in the dose load on the personnel;

- поскольку в процессе упарки и хранения борсодержащие растворы смешиваются с другими жидкими компонентами деятельности АЭС, то в хранилищах кубовых остатков, борсодержащие вещества превращаются в сложную смесь неопределенного состава и извлечь бор в виде чистого товарного продукта из этой смеси практически невозможно;- since in the process of evaporation and storage boron-containing solutions are mixed with other liquid components of the NPP activity, in the storage of distillation residues, boron-containing substances turn into a complex mixture of undetermined composition and it is almost impossible to extract boron in the form of a pure commercial product from this mixture;

- необходимость периодического выведения борсодержащих радиоактивных растворов из технологического цикла работы АЭС для упарки и перевода в состояние среднеактивных отходов, требующих строительства и содержания капиталоемких и дорогостоящих хранилищ жидких радиоактивных отходов (ЖРО) на территориях действующих АЭС; - the need for periodic removal of boron-containing radioactive solutions from the technological cycle of the NPP operation for evaporation and transfer to the state of intermediate level waste, requiring the construction and maintenance of capital-intensive and expensive storage facilities for liquid radioactive waste (LRW) on the territories of operating NPPs;

- невозможность использования борной кислоты, обработанной по данному способу, для получения радиохимических товарных продуктов, готовых к их использованию в различных отраслях промышленности;- the impossibility of using boric acid, processed according to this method, to obtain radiochemical commercial products, ready for their use in various industries;

- необходимость сложной, дорогой и радиационноопасной утилизации больших объемов отработавших радиоактивных ионообменных смол;- the need for complex, expensive and radiation hazardous disposal of large volumes of spent radioactive ion exchange resins;

- необходимость в постоянном очень сложном и дорогостоящем контроле содержания изотопа бор-10 в борной кислоте, находящейся в первом контуре реактора, поскольку при работе ядерного реактора бор-10 вступает во взаимодействие с нейтронами, концентрация бор-10 снижается, и изменяются характеристики теплоносителя (Восьмая научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития химического и радиохимического контроля в атомной энергетике», Сосновый Бор, 2017 г., стр. 25 и стр. 60).- the need for constant, very complex and expensive control of the boron-10 isotope content in boric acid in the primary loop of the reactor, since during the operation of a nuclear reactor boron-10 interacts with neutrons, the boron-10 concentration decreases, and the characteristics of the coolant change (Eighth scientific and technical conference "Problems and prospects for the development of chemical and radiochemical control in nuclear power", Sosnovy Bor, 2017, p. 25 and p. 60).

Ежегодно на каждом блоке типа ВВР-1000 (наиболее распространенный тип блоков АЭС) используют и утилизируют 17 тонн борной кислоты и десятки тонн различных химреагентов для регенерации ионообменных фильтров, используемых для очистки борсодержащих растворов (см. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ НА АЭС УКРАИНЫ / Архипенко А.В., доклад на 6-й международной научно-практической конференции, 3-6 сент. 2018 г. Одесса).Every year, at each unit of the type VVR-1000 (the most common type of NPP units), 17 tons of boric acid and tens of tons of various chemicals are used and disposed of for the regeneration of ion-exchange filters used for the purification of boron-containing solutions (see IMPROVEMENT OF CHEMICAL TECHNOLOGIES AT NPP OF UKRAINE / A. V., report at the 6th international scientific and practical conference, 3-6 September 2018, Odessa).

В настоящее время на территориях АЭС накоплены и хранятся сотни тысяч тонн радиоактивных борсодержащих растворов очень сложного состава, поскольку использованная на АЭС борная кислота смешивается с многочисленными радиоактивными растворами, образующимися при работе АЭС (дезактивирующие растворы, регенераты ионообменных фильтров, жидкие технологические среды, трапные воды и т.п.). Эти жидкости, после энергозатратного концентрирования на выпарных установках, сливают в хранилища жидких радиоактивных отходов и периодически допаривают и перепаривают, получая кубовые остатки, с целью снижения объема т.к. переполнение этих хранилищ может привести к остановке работы АЭС. Содержание борат-ионов в упаренных растворах достигает 20-30%. Извлечь бораты из этих сложных по составу радиоактивных сред очень сложно и дорого. At present, hundreds of thousands of tons of radioactive boron-containing solutions of a very complex composition have been accumulated and stored on the territories of the nuclear power plant, since boric acid used at the nuclear power plant is mixed with numerous radioactive solutions formed during the operation of the nuclear power plant (decontamination solutions, regenerated ion-exchange filters, liquid technological media, drain waters, etc. etc.). These liquids, after energy-consuming concentration in evaporation plants, are poured into storage facilities for liquid radioactive waste and periodically boiled and steamed, obtaining still bottoms, in order to reduce the volume. overfilling of these storages can lead to the shutdown of the nuclear power plant. The content of borate ions in one stripped off solutions reaches 20-30%. It is very difficult and expensive to recover borates from these complex radioactive media.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении полного рециклинга борной кислоты после ее использования в технологических процессах работы АЭС, а именно в изготовлении из нее товарных боратных продуктов, соответствующих всем критериям, предъявляемым к боратным материалам, используемым в промышленности. The technical result of the claimed invention is to ensure complete recycling of boric acid after its use in the technological processes of NPP operation, namely in the manufacture of commercial borate products from it that meet all the criteria for borate materials used in industry.

Для достижения указанного технического результата предлагается способ полного рециклинга борной кислоты, использованной на АЭС для управления интенсивностью цепной ядерной реакции, включающий очистку борной кислоты после ее использования в теплоносителе первого контура АЭС от радионуклидов с использованием сорбентов, причем, после использования борной кислоты в теплоносителе первого контура АЭС, минуя очистку на ионообменных фильтрах, борную кислоту очищают от радионуклидов селективными неорганическими сорбентами, после чего, из полученного радиохимически чистого раствора борной кислоты изготавливают товарный боратный продукт, а снижение количества изотопа бор-10 в теплоносителе первого контура компенсируют добавлением необходимого количества новой борной кислоты, не использованной ранее на АЭС для управления интенсивностью цепной ядерной реакции.To achieve this technical result, a method is proposed for the complete recycling of boric acid used at a nuclear power plant to control the intensity of a nuclear chain reaction, including the purification of boric acid after its use in the primary coolant of the nuclear power plant from radionuclides using sorbents, and, after the use of boric acid in the primary coolant NPP, bypassing cleaning on ion-exchange filters, boric acid is purified from radionuclides with selective inorganic sorbents, after which, from the obtained radiochemically pure boric acid solution, a commercial borate product is made, and the decrease in the amount of boron-10 isotope in the primary coolant is compensated by adding the required amount of new boric acid , not previously used at nuclear power plants to control the intensity of a nuclear chain reaction.

В качестве селективных сорбентов для очистки борной кислоты от радионуклидов могут быть использованы сульфиды, гидроксиды, фосфаты, ферроцианиды, силикаты металлов или их смеси. Товарный боратный продукт получают из радиохимически чистого раствора борной кислоты, используя процессы упарки, осаждения, фильтрации и сушки.Sulfides, hydroxides, phosphates, ferrocyanides, metal silicates or their mixtures can be used as selective sorbents for the purification of boric acid from radionuclides. The commercial borate product is obtained from a radiochemically pure boric acid solution using the processes of evaporation, precipitation, filtration and drying.

В заявляемом способе борная кислота, после нахождения в теплоносителе первого контура не поступает на ионообменные фильтры и не возвращается повторно в реактор, а полностью очищается от радионуклидов на селективных неорганических сорбентах, концентрируется и в качестве товарного продукта реализуется на промышленном рынке, а недостаток бора-10 компенсируется порциями новой борной кислоты, при этом на АЭС не образуется сотен кубометров радиоактивных растворов и десятков кубометров отработавших ионообменных смол, нет необходимости контролировать содержание бора-10 в теплоносителе, не повышается концентрация в нем изотопов сурьмы и серебра, снижается дозовая нагрузка на персонал.In the claimed method, boric acid, after being in the primary coolant, does not enter the ion-exchange filters and does not return to the reactor again, but is completely purified from radionuclides on selective inorganic sorbents, concentrated and sold as a commercial product on the industrial market, and the lack of boron-10 is compensated by portions of new boric acid, while at the NPP hundreds of cubic meters of radioactive solutions and tens of cubic meters of spent ion-exchange resins are not formed, there is no need to control the boron-10 content in the coolant, the concentration of antimony and silver isotopes in it does not increase, and the dose load on personnel is reduced.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.The essence of the claimed invention is as follows.

После использования в технологическом цикле работы АЭС борсодержащие растворы не направляют на ионообменные фильтры и не возвращают после них повторно в реактор для многократного использования, а очищают селективными неорганическими сорбентами, после чего, из полученного радиохимически чистого раствора, изготавливают товарный боратный продукт, используя процессы упарки, осаждения, фильтрации и сушки с целью получения готового товарного боратного продукта соответствующего всем критериям, предъявляемым к боратным материалам, используемым в промышленности. Снижение количества изотопа бор-10 в теплоносителе первого контура компенсируют добавлением необходимого количества новой борной кислоты. Увеличение расхода количества борной кислоты, за счет подпитки теплоносителя первого контура порциями свежей борной кислоты, увеличит ежегодный ее расход на 10-15 %, но при этом, вся борная кислота, использованная на АЭС, будет переведена в товарный продукт и реализована на рынке. Неорганические сорбенты, за счет своей высокой селективности, полностью очищают борную кислоту от радионуклидов с образованием минимального количества твердых радиоактивных отходов, которые надежно упаковываются стандартными способами в монолитный компаунд для долговременного хранения.After being used in the technological cycle of NPP operation, boron-containing solutions are not sent to ion-exchange filters and are not returned after them to the reactor for repeated use, but are cleaned with selective inorganic sorbents, after which, from the obtained radiochemically pure solution, a commercial borate product is made using evaporation processes, precipitation, filtration and drying in order to obtain a finished commercial borate product that meets all the criteria for borate materials used in industry. The decrease in the amount of boron-10 isotope in the primary coolant is compensated by the addition of the required amount of new boric acid. An increase in the consumption of the amount of boric acid, due to the feeding of the primary coolant with portions of fresh boric acid, will increase its annual consumption by 10-15%, but at the same time, all boric acid used at the NPP will be converted into a commercial product and sold on the market. Inorganic sorbents, due to their high selectivity, completely purify boric acid from radionuclides with the formation of a minimum amount of solid radioactive waste, which are reliably packed by standard methods into a monolithic compound for long-term storage.

Борсодержащие растворы могут быть очищены селективными сорбентами на основе сульфидов, гидроксидов, фосфатов, ферроцианидов, силикатов или их смесями.Boron-containing solutions can be purified with selective sorbents based on sulfides, hydroxides, phosphates, ferrocyanides, silicates or their mixtures.

Очистку борной кислоты от радионуклидов могут производить в емкостях, при перемешивании с селективными сорбентами. Борная кислота может быть дополнительно очищена, при необходимости, в фильтрах, загруженных гранулированными селективными сорбентами. Boric acid can be purified from radionuclides in containers, with mixing with selective sorbents. Boric acid can be additionally purified, if necessary, in filters loaded with granular selective sorbents.

В результате реализации заявленного способа могут быть получены такие товарные боратные продукты, как борная кислота, боракс, бораты или пербораты, готовые к промышленному использованию.As a result of the implementation of the claimed method can be obtained such commercial borate products as boric acid, borax, borates or perborates, ready for industrial use.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «новизна».No technical solutions matching the set of essential features of the claimed invention have been identified, which makes it possible to conclude that the claimed invention meets the "novelty" condition of patentability.

Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».The claimed essential features that predetermine the obtaining of the specified technical result do not explicitly follow from the prior art, which makes it possible to conclude that the claimed invention meets the patentability condition “inventive step”.

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждается следующими примерами конкретного выполнения.The condition of patentability "industrial applicability" is confirmed by the following examples of specific implementation.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

Борную кислоту, использованную в качестве добавки в теплоноситель первого контура АЭС с реактором типа ВВР и содержащую радионуклиды цезия, кобальта, марганца и сурьмы, пропустили через фильтры, загруженные селективным сорбентом на основе ферроцианида никеля, и получили раствор с содержанием 14,8 г/л борат-ионов и 1240 Бк/л изотопа сурьма-125. В 1 л данного раствора внесли 1 г порошкового селективного сорбента на основе сульфида цинка и перемешивали его на магнитной мешалке в течении 5 часов, после чего сорбент отделили от раствора на бумажном фильтре, а раствор упарили до образования осадка борной кислоты. Полученный осадок борной кислоты высушили до постоянного веса и исследовали на наличие радиоактивных изотопов и химических примесей. Анализы показали, что полученная по заявляемому способу борная кислота полностью соответствует требованиям, предъявляемым к борной кислоте, используемой для стекловарения.Boric acid used as an additive in the primary coolant of a nuclear power plant with a WWR-type reactor and containing radionuclides of cesium, cobalt, manganese and antimony was passed through filters loaded with a selective sorbent based on nickel ferrocyanide, and a solution with a content of 14.8 g / l was obtained borate ions and 1240 Bq / L of antimony-125 isotope. 1 g of a powder selective sorbent based on zinc sulfide was added to 1 liter of this solution and stirred on a magnetic stirrer for 5 hours, after which the sorbent was separated from the solution on a paper filter, and the solution was evaporated until a precipitate of boric acid was formed. The resulting precipitate of boric acid was dried to constant weight and examined for the presence of radioactive isotopes and chemical impurities. Analyzes have shown that the boric acid obtained by the claimed method fully complies with the requirements for boric acid used for glass making.

ПРИМЕР 2EXAMPLE 2

Борную кислоту, использованную в качестве добавки в теплоноситель первого контура АЭС с реактором типа ВВР и содержащую радионуклиды цезия, кобальта, марганца, сурьмы и серебра, сконцентрировали на выпарных аппаратах, пропустили через фильтры, загруженные селективным сорбентов на основе ферроцианида меди, и получили раствор, с содержанием 38,2 г/л борат-ионов, 3110 Бк/л сурьмы-125 и 1670 Бк/л серебра-110. В 1 л данного раствора внесли 1 г порошкового селективного сорбента на основе сульфида цинка и 1 г селективного сорбента на основе ферроцианида железа и перемешивали его на магнитной мешалке в течение 3 часов, после чего сорбент отделили от раствора на бумажном фильтре, а раствор упарили до образования осадка борной кислоты. Полученный осадок борной кислоты высушили до постоянного веса и исследовали на наличие радиоактивных изотопов и химических примесей. Анализы показали, что полученная по заявляемому способу борная кислота полностью соответствует требованиям, предъявляемым к борной кислоте, используемой для изготовления керамических материалов.Boric acid, used as an additive in the primary coolant of a nuclear power plant with a WWR-type reactor and containing radionuclides of cesium, cobalt, manganese, antimony and silver, was concentrated in evaporators, passed through filters loaded with selective sorbents based on copper ferrocyanide, and a solution was obtained, containing 38.2 g / l of borate ions, 3110 Bq / l of antimony-125 and 1670 Bq / l of silver-110. 1 g of a selective powder sorbent based on zinc sulfide and 1 g of a selective sorbent based on iron ferrocyanide were added to 1 liter of this solution and stirred on a magnetic stirrer for 3 hours, after which the sorbent was separated from the solution on a paper filter, and the solution was evaporated until boric acid precipitate. The resulting precipitate of boric acid was dried to constant weight and examined for the presence of radioactive isotopes and chemical impurities. Analyzes have shown that the boric acid obtained by the claimed method fully complies with the requirements for boric acid used for the manufacture of ceramic materials.

ПРИМЕР 3EXAMPLE 3

Борную кислоту, использованную в качестве добавки в теплоноситель первого контура АЭС с реактором типа ВВР и содержащую радионуклиды цезия, кобальта, марганца, сурьмы и серебра, сконцентрировали на выпарных аппаратах, пропустили через фильтры, загруженные селективным сорбентом на основе ферроцианида кобальта, и получили раствор, с содержанием 28,2 г/л борат-ионов, 2416 Бк/л сурьмы-125 и 1124 Бк/л серебра-110. В 1 л данного раствора внесли 1 г порошкового селективного сорбента на основе фосфата цинка и 1 г селективного сорбента на основе гидроксосиликата циркония и перемешивали его на магнитной мешалке в течение 3 часов, после чего сорбент отделили от раствора на бумажном фильтре, а в раствор добавили едкий натр и упарили его до образования осадка боракса (буры). Полученный осадок высушили до постоянного веса и исследовали на наличие радиоактивных изотопов и химических примесей. Анализы показали, что полученный по заявляемому способу боракс полностью соответствует требованиям, предъявляемым к боратам используемым в качестве флюсов в металлургии.Boric acid, used as an additive in the primary coolant of a nuclear power plant with a WWR-type reactor and containing radionuclides of cesium, cobalt, manganese, antimony, and silver, was concentrated in evaporators, passed through filters loaded with a selective sorbent based on cobalt ferrocyanide, and a solution was obtained, with a content of 28.2 g / l of borate ions, 2416 Bq / l of antimony-125 and 1124 Bq / l of silver-110. 1 g of a selective powder sorbent based on zinc phosphate and 1 g of a selective sorbent based on zirconium hydroxosilicate was added to 1 liter of this solution and stirred on a magnetic stirrer for 3 hours, after which the sorbent was separated from the solution on a paper filter, and caustic was added to the solution. sodium and evaporated it to form a precipitate of borax (borax). The resulting precipitate was dried to constant weight and examined for the presence of radioactive isotopes and chemical impurities. Analyzes have shown that the borax obtained by the claimed method fully complies with the requirements for borates used as fluxes in metallurgy.

ПРИМЕР 4EXAMPLE 4

Борную кислоту, использованную в качестве добавки в теплоноситель первого контура АЭС с реактором типа ВВР и содержащую радионуклиды цезия, кобальта, марганца и сурьмы, пропустили через фильтры, загруженные селективным сорбентом на основе ферроцианида железа, и получили раствор с содержанием 15,2 г/л борат-ионов и 1730 Бк/л изотопа сурьма-125. Затем 2 л данного раствора пропустили через колонку, загруженную 2-мя граммами гранулированного сорбента на основе сульфида цинка, со скоростью 300 мл раствора в час, после чего раствор упарили до образования осадка борной кислоты. Полученный осадок борной кислоты высушили до постоянного веса и исследовали на наличие радиоактивных изотопов и химических примесей. Анализы показали, что полученная по заявляемому способу борная кислота полностью соответствует требованиям, предъявляемым к борной кислоте, используемой для стекловарения.Boric acid, used as an additive in the primary coolant of a nuclear power plant with a WWR-type reactor and containing radionuclides of cesium, cobalt, manganese and antimony, was passed through filters loaded with a selective sorbent based on iron ferrocyanide, and a solution was obtained with a content of 15.2 g / L borate ions and 1730 Bq / L of antimony-125 isotope. Then 2 liters of this solution was passed through a column loaded with 2 grams of granular sorbent based on zinc sulfide at a rate of 300 ml of solution per hour, after which the solution was evaporated until a precipitate of boric acid was formed. The resulting precipitate of boric acid was dried to constant weight and examined for the presence of radioactive isotopes and chemical impurities. Analyzes have shown that the boric acid obtained by the claimed method fully complies with the requirements for boric acid used for glass making.

ПРИМЕР 5EXAMPLE 5

Борную кислоту, использованную в качестве добавки в теплоноситель первого контура АЭС с реактором типа ВВР и содержащую радионуклиды цезия, кобальта, марганца, сурьмы и серебра, пропустили через фильтры, загруженные селективны сорбентом на основе ферроцианида никеля, и получили раствор с содержанием 17,1 г/л борат-ионов и 1832 Бк/л изотопа сурьма-125 и 1178 Бк/л изотопа серебро-110. Затем 3 литра этого раствора за три часа профильтровали через колонку, загруженную 2-мя граммами гранулированного сорбента на основе сульфида цинка и 2-мя граммами гранулированного ферроцианида железа, после чего раствор упарили до образования осадка борной кислоты. Полученный осадок борной кислоты высушили до постоянного веса и исследовали на наличие радиоактивных изотопов и химических примесей. Анализы показали, что полученная по заявляемому способу борная кислота полностью соответствует требованиям, предъявляемым к борной кислоте, используемой для бактерицидной обработки древесины.Boric acid, used as an additive in the primary coolant of a nuclear power plant with a WWR-type reactor and containing radionuclides of cesium, cobalt, manganese, antimony and silver, was passed through filters loaded with a selective sorbent based on nickel ferrocyanide, and a solution was obtained with a content of 17.1 g / L of borate ions and 1832 Bq / L of antimony-125 isotope and 1178 Bq / L of silver-110 isotope. Then 3 liters of this solution for three hours was filtered through a column loaded with 2 grams of granular sorbent based on zinc sulfide and 2 grams of granular iron ferrocyanide, after which the solution was evaporated until a precipitate of boric acid was formed. The resulting precipitate of boric acid was dried to constant weight and examined for the presence of radioactive isotopes and chemical impurities. Analyzes have shown that the boric acid obtained by the claimed method fully complies with the requirements for boric acid used for bactericidal wood treatment.

ПРИМЕР 6EXAMPLE 6

Борную кислоту, использованную в качестве добавки в теплоноситель первого контура АЭС с реактором типа ВВР и содержащую радионуклиды цезия, кобальта, марганца, сурьмы и серебра, пропустили через фильтры, загруженные селективным сорбентом на основе ферроцианида кобальта, и получили раствор с содержанием 7,1 г/л борат-ионов и 897 Бк/л изотопа сурьма-125 и 1872 Бк/л изотопа серебро-110. Затем 3 литра этого раствора за три часа профильтровали через колонку, загруженную 2-мя граммами гранулированного сорбента на основе гидроксосиликата циркония и 2-мя граммами гранулированного фосфата цинка, раствор упарили до образования осадка борной кислоты. Полученный осадок борной кислоты высушили до постоянного веса и исследовали на наличие радиоактивных изотопов и химических примесей. Анализы показали, что полученная по заявляемому способу борная кислота полностью соответствует требованиям, предъявляемым к борной кислоте, используемой для получения пербората натрия.Boric acid, used as an additive in the primary coolant of a nuclear power plant with a WWR-type reactor and containing radionuclides of cesium, cobalt, manganese, antimony and silver, was passed through filters loaded with a selective sorbent based on cobalt ferrocyanide, and a solution containing 7.1 g was obtained / L of borate ions and 897 Bq / L of antimony-125 isotope and 1872 Bq / L of silver-110 isotope. Then 3 liters of this solution for three hours was filtered through a column loaded with 2 grams of granular sorbent based on zirconium hydroxosilicate and 2 grams of granular zinc phosphate, the solution was evaporated until a precipitate of boric acid was formed. The resulting precipitate of boric acid was dried to constant weight and examined for the presence of radioactive isotopes and chemical impurities. Analyzes have shown that the boric acid obtained by the claimed method fully complies with the requirements for boric acid used to obtain sodium perborate.

Таким образом, использование в системе спецводоочистки борных растворов на АЭС селективных неорганических сорбентов, полностью удаляющих из боратных растворов радиоактивные изотопы, позволяет получить радиохимически чистые товарные боратные продукты.Thus, the use of selective inorganic sorbents that completely remove radioactive isotopes from borate solutions in the system of special water purification of boron solutions at NPPs makes it possible to obtain radiochemically pure commercial borate products.

Claims (6)

1. Способ полного рециклинга борной кислоты, использованной на АЭС для управления интенсивностью цепной ядерной реакции, включающий очистку борной кислоты после ее использования в теплоносителе первого контура АЭС от радионуклидов с использованием сорбентов, отличающийся тем, что после использования борной кислоты в теплоносителе первого контура АЭС, минуя очистку на ионообменных фильтрах, борную кислоту очищают от радионуклидов селективными неорганическими сорбентами, после чего из полученного радиохимически чистого раствора борной кислоты изготавливают товарный боратный продукт, а снижение количества изотопа бор-10 в теплоносителе первого контура компенсируют добавлением необходимого количества новой борной кислоты, не использованной ранее на АЭС для управления интенсивностью цепной ядерной реакции.1. A method for the complete recycling of boric acid used at a nuclear power plant to control the intensity of a nuclear chain reaction, including the purification of boric acid after its use in the coolant of the primary circuit of the nuclear power plant from radionuclides using sorbents, characterized in that after using boric acid in the coolant of the primary circuit of the nuclear power plant, Bypassing cleaning on ion-exchange filters, boric acid is purified from radionuclides by selective inorganic sorbents, after which a commercial borate product is made from the obtained radiochemically pure boric acid solution, and the decrease in the amount of boron-10 isotope in the primary coolant is compensated by adding the required amount of new boric acid not used previously at nuclear power plants to control the intensity of a nuclear chain reaction. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве селективных сорбентов для очистки борной кислоты от радионуклидов используют сульфиды, гидроксиды, фосфаты, ферроцианиды, силикаты металлов или их смеси.2. A method according to claim 1, characterized in that sulfides, hydroxides, phosphates, ferrocyanides, metal silicates or mixtures thereof are used as selective sorbents for the purification of boric acid from radionuclides. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку борной кислоты от радионуклидов производят в фильтрах, загруженных гранулированными селективными сорбентами.3. The method according to claim 1, characterized in that boric acid is purified from radionuclides in filters loaded with granular selective sorbents. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку борной кислоты от радионуклидов производят в емкостях, при перемешивании с селективными сорбентами.4. The method according to claim 1, characterized in that the boric acid is purified from radionuclides in containers, with mixing with selective sorbents. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что товарный боратный продукт получают из радиохимически чистого раствора борной кислоты, используя процессы упарки, осаждения, фильтрации и сушки.5. The method according to claim 1, characterized in that the commercial borate product is obtained from a radiochemically pure boric acid solution using the processes of evaporation, precipitation, filtration and drying. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что товарный боратный продукт получают в виде борной кислоты, боракса, боратов или перборатов, готовых к промышленному использованию.6. The method according to claim 1, characterized in that the commercial borate product is obtained in the form of boric acid, borax, borates or perborates, ready for industrial use.
RU2020127364A 2020-08-17 2020-08-17 Method for complete recycling of boric acid used at a nuclear power plant for controlling the intensity of a nuclear chain reaction RU2755708C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127364A RU2755708C1 (en) 2020-08-17 2020-08-17 Method for complete recycling of boric acid used at a nuclear power plant for controlling the intensity of a nuclear chain reaction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127364A RU2755708C1 (en) 2020-08-17 2020-08-17 Method for complete recycling of boric acid used at a nuclear power plant for controlling the intensity of a nuclear chain reaction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755708C1 true RU2755708C1 (en) 2021-09-20

Family

ID=77745766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127364A RU2755708C1 (en) 2020-08-17 2020-08-17 Method for complete recycling of boric acid used at a nuclear power plant for controlling the intensity of a nuclear chain reaction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755708C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115116632A (en) * 2022-05-25 2022-09-27 岭澳核电有限公司 Method for restoring boron-10 abundance of boric acid solution in reactor coolant system
CN116168867A (en) * 2022-12-28 2023-05-26 江苏核电有限公司 A control method for removing boron at the end of the primary circuit coolant life of a nuclear power plant

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594420C2 (en) * 2014-10-17 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Method of removing boron-containing concentrate at nuclear power stations

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594420C2 (en) * 2014-10-17 2016-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Method of removing boron-containing concentrate at nuclear power stations

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Andronov et al. PROBLEMS OF LIQUID RADIOACTIVE WASTE MANAGEMENT from NPPs of UKRAINE AND POSSIBLE APPROACHES TO THEIR SOLUTION. Chernobyl, 2005, https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/37/112/37112944.pdf. *
EIGHTH SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE "PROBLEMS AND PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF CHEMICAL AND RADIOCHEMICAL CONTROL IN NUCLEAR ENERGY" May 30 - June 01, 2017 Sosnovy Bor, Doilnitsyn V.A. and others. *
International Conference "Nuclear Power Engineering in Eastern Europe" "Optimization of the RW Management System at NPPs". Varna, 2002, found on the Internet https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/20308535. *
ON SOME PROSPECTIVE PROCESSES OF INTEGRATED RW HANDLING, On the prospects of using isotopically enriched boric acid when adjusting the primary circuit chemistry for new generations of VVER. Pp. 156-157, found on the Internet http://www.niti.ru/3_press-center/3_4_actions/3_4_1_conference/3_4_1_1_atomenergoanalitika/3_4_1_5_atomenergoanalitika_17/text/tezis_2017.pdf. *
ВОСЬМАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ "ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ХИМИЧЕСКОГО И РАДИОХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ" 30 мая — 01 июня 2017 г. Сосновый Бор, Доильницын В.А. и др. О НЕКОТОРЫХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПРОЦЕССАХ КОМПЛЕКСНОГО ОБРАЩЕНИЯ С РАО, О перспективах использования изотопно-обогащенной борной кислоты при корректировке ВХР первого контура для новых поколений ВВЭР. С. 156-157, найдено в Интернет http://www.niti.ru/3_press-center/3_4_actions/3_4_1_conference/3_4_1_1_atomenergoanalitika/3_4_1_5_atomenergoanalitika_17/text/tezis_2017.pdf. Международная конференция "Ядерная энергетика в Восточной Европе" "Оптимизация системы обращения с РАО на АЭС". Варна, 2002 г., найдено в Интернет https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/20308535. О.Б. Андронов и др. ПРОБЛЕМЫ ОБРАЩЕНИЯ С ЖИДКИМИ РАДИОАКТИВНЫМИ ОТХОДАМИ АЭС УКРАИНЫ И ВОЗМОЖНЫЕ ПОДХОДЫ К ИХ РЕШЕНИЮ. Чернобыль, 2005, https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/37/112/37112944.pdf. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115116632A (en) * 2022-05-25 2022-09-27 岭澳核电有限公司 Method for restoring boron-10 abundance of boric acid solution in reactor coolant system
CN116168867A (en) * 2022-12-28 2023-05-26 江苏核电有限公司 A control method for removing boron at the end of the primary circuit coolant life of a nuclear power plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Harjula et al. Industrial scale removal of cesium with hexacyanoferrate exchanger—process development
Lehto et al. Separation of radioactive strontium from alkaline nuclear waste solutions with the highly effective ion exchanger SrTreat
US4512921A (en) Nuclear reactor cooling system decontamination reagent regeneration
US4983302A (en) Complex preparation-process for decreasing the non-radioactive salt content of waste solutions of nuclear power stations
CN105617982B (en) An inorganic adsorbent for removing 110mAg in radioactive water and its preparation method
RU2755708C1 (en) Method for complete recycling of boric acid used at a nuclear power plant for controlling the intensity of a nuclear chain reaction
Harjula et al. Removal of radioactive cesium from nuclear waste solutions with the transition metal hexacyanoferrate ion exchanger CsTreat
RU2467419C1 (en) Method of cleaning still residues of liquid radioactive wastes from radioactive cobalt and caesium
RU2594420C2 (en) Method of removing boron-containing concentrate at nuclear power stations
JPS6243519B2 (en)
WO2019220001A1 (en) Method of treating liquid radioactive waste containing boron
RU2741050C1 (en) Boric acid recycling method
RU2297055C1 (en) Method for recovering still bottoms of liquid radioactive waste
Chugunov et al. Performance properties of titanium phosphate ion exchanger utilized for commercial production in liquid radioactive waste treatment systems
JP2012225892A (en) Method for removing radioactive material from solution
RU2090944C1 (en) Method for decontaminating highly radioactive water from radionuclides
Wilding Cesium removal from acidic radioactive waste solutions
RU2164714C2 (en) Method for extracting mercury from primary circuit of water-cooled nuclear reactor
JPH0128920B2 (en)
UA82581C2 (en) Method for deactivation of liquid radioactive wastes (variants)
Campbell et al. Low-level liquid waste decontamination by ion exchange
Hooper Activity removal from aqueous waste streams by seeded ultrafiltration
Vinnitskii et al. Radioactive waste management in PWR technology: some technical solutions for liquid radioactive media processing systems of the “nuclear island”
Harjula et al. Development of a selective cesium and strontium removal system for the JAERI Tokai-Mura site-laboratory tests
Narbutt et al. Composite Ion Exchangers for Radiocaesium Removal from Nuclear Reactor Wastes