Способ отверждения жидких радиоактивных отходов

 

Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) способом их отверждения с радиоактивностью от 1 до 10 Ки/л. Целью изобретения является повышение эффективности процесса путем увеличения коэффициента заполнения контейнера и упрощения процесса, Цель достигается тем, что ЖРО вводят в цемент через дренажную систему, обеспечивая их принудительное диффундирование из нижних слоев в верхние, со скоростью продвижения фронта ЖРО 0,05 - 0,2 м/мин. Плотность цемента находится в пределах 1,0 - 1,4 г/см³, избыточное давление 2,0 · 10² - 2,0 · 10³ Па. При этом происходит равномерное смачивание цемента, и при соотношении раствор / цемент, соответствующим 0,4 - 0,5, максимальное наполнение компаунда ЖРО составляет 33 - 38%. После заполнения контейнера с цементом ЖРО контейнер герметизируют и вращают, при этом происходит перемешивание, гомогенизация и затвердевание компаунда. В результате естественной усадки коэффициент заполнения контейнера все же стабильно сохраняется равным 0,95. Изобретение позволяет также упростить процесс, исключив вакуумное оборудование, энергетическое оборудование для вращения контейнера в различных плоскостях и лопасти мешалки. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. 2 табл.

Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) способом их отверждения с радиоактивностью от 1 до 10 Ки/л. Целью изобретения является повышение эффективности процесса путем увеличения коэффициента заполнения контейнера и упрощения процесса. На фиг. 1 приведено устройство для радиоактивных отходов; на фиг. 2 степени наполнения компаунда ЖРО от плотности цемента для разных значений отношения раствора к цементу Р/Ц. Способ поясняется примером, осуществляемым с использованием устройства, изображенного на фиг. 1. Контейнер 1, объемом 5 л, заполняют цементом 2 с плотностью 1,0-1,4 г/см³ в количестве 6,2 кг. Через дренажную трубку 3, снабженную отводами 4, размещенными на дне контейнера, подают ЖРО 5 в количестве 2,5 л при избыточном давлении 2,0˙10²-2,0˙10³ Па и обеспечивают скорость 0,05-0,2 м/мин продвижения фронта ЖРО из нижних слоев цемента в верхние. При этом происходит равномерное смачивание цемента до момента его затвердевания с наибольшим коэффициентом заполнения цемента ЖРО наполнения компаунда, равного 33-38% без пыления цемента при этом. Максимальная поглощающая способность цемента сохраняется при оптимальных параметрах способа: соотношение раствор цемент 0,4-0,5, пределы плотности цемента 1,0-1,4 г/см³, что следует из табл. 1 и графика зависимости степени наполнения компаунда ЖРО от плотности цемента (см. фиг. 2). Коэффициент заполнения контейнера во всех опытах 0,95, время затворения цемента ЖРО 4 мин. При плотности цемента свыше 1,4 г/см³ поглощающая способность цемента уменьшается и при плотности 2,02 г/см³ практически исчезает, нижний предел плотности ограничен величиной насыпной плотности цемента 1,0 г/см³. Другим важным параметром способа является подача при незначительном избыточном давлении ЖРО из нижних слоев цемента в верхние, обеспечивающим фронт продвижения ЖРО, его дифундирование сквозь пары в цементе с образованием проходов в слое цемента. Оптимальные пределы величин скорости перемещения фронта ЖРО и давления их подачи определены экспериментально в стеклянных сосудах в соответствии с табл. 2. Скорость движения фронта ЖРО менее 0,05 м/мин не допустима, так как увеличивается время прохождения ЖРО всего объема цемента и с учетом времени на перемешивание компаунда в контейнере при вращении в течение 20 мин, общее время процесса, превысит время затвердевания цемента (30-40 мин). При скорости более 0,2 м/мин и давлении более 2,0˙10³ Па наблюдается нарушение фронта смачивания ЖРО и выброс цементной пыли, что приводит к загрязнению радиоактивными аэрозолями окружающего пространства. Последующее вращение герметизированного контейнера со скоростью 60-80 об/мин в течение 20 мин обеспечивает необходимую гомогенизацию компаунда. После отверждения в результате естественной усадки коэффициент заполнения контейнера компаундом составляет 0,95 и является максимальной и стабильной величиной при указанном способе отверждения ЖРО. Отношение объема продукта захоронения к объему объекта-хранилища является важным технико-экономическим параметром, характеризующим полноту использования хранилища, которая, например, для хранилища сухих отходов АЭС составляет 0,6. Кроме того, изобретение упрощает процесс отверждение ЖРО, так как позволяет исключить оборудование вакуумирования, энергетическое оборудование вращения контейнера в различных плоскостях, а также лопасти для перемешивания внутри контейнера, занимающие полезное пространство.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ путем включения их в цемент, размещенный в контейнере, с последующим перемешиванием, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отверждения путем увеличения коэффициента заполнения контейнера и упрощения процесса, контейнер заполняют цементом с плотностью 1,0 - 1,4 г/см³ и с помощью дренажного устройства, размещенного в контейнере, осуществляют диффундирование жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из нижних слоев цемента в верхние. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диффундирование осуществляют при скорости движения фронта ЖРО 0,05 - 0,2 м/мин и при давлении 2,0 · 10² - 2,0 · 10³ Па.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4