Способ переработки твердых органических радиоактивных отходов

 

Изобретение относится к переработке твердых органических радиоактивных отходов. Целью изобретения является повышение надежности закрепления радионуклидов в конечном продукте с одновременным упрощением процесса переработки. Для достижения цели твердые отходы смешивают с ацетоном в определенном соотношении, затем в другом соотношении обрабатывают соляной кислотой. Реализация предложения позволяет локализовать всю активность фильтрующего материала в полимерной массе, уменьшить скорость впитывания радионуклидов из образцов в 12 - 20 раз, а следовательно, водоустойчивость возрастает в такое же количество раз. 1 табл.

Изобретение относится к переработке твердых органических радиоактивных отходов. Преимущественно предназначено для переработки фильтровальных материалов на основе перхлорвинила воздухозаборных установок, систем газоочистки печей сжигания радиоактивных отходов и др. Кроме того, заявляемый способ может быть использован для подготовки проб аэрозолей атмосферного воздуха и воздуха рабочих помещений для радиометрических и спектрометрических измерений. Целью изобретения является повышение надежности закрепления радионуклидов в конечном продукте и упрощение процесса переработки. Способ заключается в обработке органических радиоактивных отходов сначала ацетоном, а затем соляной кислотой, взятых в определенном соотношении. В результате такой обработки органических радиоактивных отходов образуется конечный продукт в виде полимерного соединения. Механизм образования полимерного продукта объясняется следующим образом. При обработке отходов ацетоном происходит реакция деполимеризации, которую можно представить в следующем виде: Ацетон (диметилкетон) содержит карбониль- ную группу > = , в которой двойная углерод-кислородная связь сильно поляризована вследствие смещения электронной плотности в сторону кислорода. Это обеспечивает протекание реакции деполимеризации. Последующая обработка полученного раствора соляной кислотой, являющейся сильным электроноакцепторным агентом, вызывает реакцию инициирования, в результате которой образуется полимерная пластическая масса, в которой надежно закрепляются радионуклиды. Таким образом, в результате последовательного воздействия на органические радиоактивные отходы ацетоном и соляной кислотой, взятыми в определенном соотношении, проявляется новое свойство - образование конечного продукта в виде полимерного соединения. Это дает возможность не только закрепить радионуклиды в этом полимерном соединении, но и проводить процесс переработки при обычной (комнатной) температуре. Способ осуществляется следующим образом. Органические радиоактивные отходы деполимеризуют путем обработки их ацетоном при массовом соотношении (1: 20)-(1: 30). Затем в полученный раствор вводят разбавленную соляную кислоту в соотношении (1: 0,2)-(1: 0,3), в результате чего происходит образование полимерной пластической массы, в которой локализуются радионуклиды. Затем полимеризованная масса извлекается из раствора и отправляется на захоронение. Примеры осуществления способа приведены ниже. П р и м е р. Твердые органические радиоактивные отходы массой 1,0 кг смешивают с 30 кг ацетона, это обеспечивает массовое соотношение Т: Ж = 1: 20. Затем в образовавшийся раствор вводят 6 кг 0,5% -ной соляной кислоты при массовом соотношении Ж: Ж = 1: 0,2. Перемешивая раствор при комнатной температуре (20^оС) получают полимерную матрицу, в которой надежно локализованы радионуклиды. Длительность процесса 0,15 ч. Примеры с другими соотношениями Т: Ж= = Ж: Ж приведены в таблице. Оптимизация режима обработки проводится по параметру водоустойчивость, который определяется как скорость вымывания радионуклидов из образцов (V, г/см² ˙ сут). Скорость вымывания радионуклидов из образцов, полученных по заявленному способу, сравнивается со скоростью вымывания радионуклидов из образца, полученного по известному способу. Из таблицы следует, что: наиболее оптимальными соотношениями являются Т: Ж = 1: 20-1: 30. При соотношении Т: Ж = 1: 15 процесс деполимеризации не происходит и переработка отходов становится невозможной. При соотношении Т: Ж= = 1: 35 скорость вымывания радионуклидов не увеличивается, т. е. водоустойчивость продукта не уменьшается, но возрастает расход ацетона, следовательно, такое соотношение нецелесообразно ввиду повышенного расхода реагентов; наиболее оптимальное соотношение Ж: Ж = (1: 0,2)-(1: 0,3). При меньших соотношениях реакция инициирования полностью не происходит. Соотношение больше чем Ж: Ж = 1: 0,3 нецелесообразно ввиду повышенного расхода соляной кислоты, при этом скорость вымывания не уменьшается; концентрация соляной кислоты выбрана в интервале 0,1-0,5% . При этом рН раствора, из которого выделено полимерное соединение, изменяется от 6 до 4 единиц рН, т. е. при этом кислотность остаточного раствора такова, что не требует нейтрализации при его утилизации. При увеличении концентрации соляной кислоты рН остаточного раствора снижается, что свидетельствует об избытке соляной кислоты, т. е. увеличение концентрации соляной кислоты нецелесообразно; сравнение скорости вымывания радионуклидов из образцов, полученных по заявленному и известному способам, показывает, что она уменьшается в 12-20 раз, а следовательно, водоустойчивость возрастает в такое же количество раз; в результате переработки фильтрующего материала вся активность локализуется в полимерной массе. Надежность локализации радионуклидов в полимерной массе подтверждается измерениями удельной активности полимерной массы, которая сравнима с активностью отходов. Активность остаточного раствора на три порядка меньше, чем активность отходов и полимерной массы, и находится на уровне предела обнаружения. (56) Соболев И. А. , Хомчик Л. М. Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах. - М. : Энергоатомиздат, 1983, 16-34. Заявка Японии N 59-028880-В, кл. G 21 F 9/30, 1984. Европейский патент N 30068-В, кл. G 21 F 9/30, 1979.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ, включающий их переработку минеральной кислотой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности закрепления радионуклидов в конечном продукте и упрощения процесса переработки, твердые органические радиоактивные отходы сначала смешивают с ацетоном при массовом соотношении отходов и ацетона 1 : 20 - 30, а затем полученный раствор обрабатывают кислотой, в качестве которой используют соляную кислоту с концентрацией 0,1 - 0,5% , при массовом соотношении раствора и кислоты 1 : 0,2 - 0,3.

РИСУНКИ

Рисунок 1