Способ отверждения жидких радиоактивных отходов

 

Изобретение относится к способам отверждения жидких радиоактивных отходов. Целью изобретения является повышение экономичности безопасности и быстродействия процесса. Цель достигается концентрированием отходов путем упарки, смешения концентрата с карбонатом кальция и бентонитовой глиной, обжигом, измельчением обожженной смеси до заданной удельной поверхности, смешением этого материала с конденсатом от упарки, причем перед обжигом в сырьевую смесь вводят восстановительный агент на основе углерода. Изобретение позволяет снизить энергетические затраты в 2-4 раза. 1 табл.Изобретение относится к атомной технике и технологии, а точнее к переработке жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности путем их отверждения с помощью гидравлических связующих типа цементов и может быть использовано в технологии переработки радиоактивных солевых кубовых остатков от упарки жидких радиоактивных отходов, со- - держащих в качестве наиболее характерных компонентов соли натрия.Известен способ отверждения жидких радиоактивных отходов путем включения последних в портландцемент. Жидкие радиоактивные отходы смец1ивают с цшиюн-г том и выдерживают до образования монолитного цементного камня., Недостатком данного технического решения является невысокое содержание баА- дастных солей в цементных блоках, а следовательно, и радионуклидов. Чье содер-жание пропорционально количеству данных солей.Указанный недостаток обусловлен тем, что при большом содержании солей цементные блоки обладают невысокой механической прочностью.Наиболее близким к предлагаемому является способ отверждения жидких радиоактивных отходов, по которому жидкие радиоактивные отходы упаривают, смешивают с карбонатом кальция и бентонитовой глиной, полученную смесь обжигают при 900-1 lOO^C. обожженный продукт размалывают до удельной поверхности 2800-4000 см^/т, смеижвают с конденсатом от упарки жидких радиоактивных отходов и отвержда-ЮТ..' ' ' ,Недостатками являются повышенная опасность проведения процесса за счет того, что при <>&бЖ11Гё сырьевой смеси выделяется значительное количество токсичныхfeхл СЛ2

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 21 F 9/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

8ЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845237/25 (22) 18.05.90 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Московское научно-производственное обьединение "Радон" (72) А.П.Варлаков, А.В.Абакумов и В.Г,Савельев (56) Никифоров А.С. и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов.— М,: Энер-. гоатомиздат, 1985, с. 9-10.

Соболев M.À., Хомчик Л.M. Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах.— M.: Энергоатомиздат, 1983, с. 40-45., Авторское свидетельство СССР йк 1612810, кл. G 21 F 9/16, 1989.

Изобретение относится к атомной технике и технологии, а точнее к переработке жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности путем их отверждения с помощью гидравлических связующих типа цементов и может быть использовано в технологии переработки радиоактивных солевых кубовых остатков от упарки жидких радиоактивных отходов, со- держащих в качестве наиболее характерных компонентов соли натрия.

Известен способ отверждения жидких радиоактивных отходов путем включения последних в портландцемент, Жидкие. радиоактивные отходы смешивают с цемен-, том и выдерживают до образования монолитного цементного камня.

Недостатком данного технического решения является невысокое содержание баавастмых солей в цементных блоках, а следовательно, и радионуклидов, чье ищер Ы„„1715104 Al (54) СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ (57) Изобретение относится к способам отверждения жидких радиоактивных отходов, Целью изобретения является повышение экономичности безопасности и быстродействия процесса. Цель достигается концентрированием отходов путем упарки, смешения концентрата с карбонатом кальция и бентонитовой глиной, обжигом, измельчением обожженной смеси до заданной удельной поверхности, смешени ем этого материала с конденсатом от уларки, причем перед обжигом в сырьевую смесь вводят восстановительный агент на основе углерода, Изобретение позволяет снизить энергетические затраты в 2 — 4 раза. 1 табл. жание пропорционально количеству данных солей.

Указанный недостаток обусловлен тем, что при большом содержании солей цементные блоки обладают невысокой механической прочностью.

Наиболее близким к предлагаемому является способ отверждения жидких радиоактивных отходов, по которому жидкие радиоактивные отходы упаривают, смешивают с.карбонатом кальция и бентонитовой глиной, полученную смесь обжигают при

900-1100 С. обожженный продукт размалывают до удельной поверхности 2800-4000 см /т, смешивают с конденсатом от упарки жидких радиоактивных отходов и отверждают;

Недостатками. являются повышенная опасность проведения процесса за счет того, что при обжиге сырьевой смеси выделяется значительное количества токсичных

1715104

45 окислов азота, а также повышенные энергетические затраты за счет необходимости внешнего нагрева сырьевой смеси до 9001000 С и трудности помола обожженного продукта за счет его повышенной прочности, а также длительность операции размола обожженного продукта.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса отверждения жидких радиоактивных отходов зэ счет снижения энергетических затрат на процесс обжига сы ъьевОЙ смеси и помола

Обежженного продукта при одновременном повышении безопасности проведения процесса эа счет снижения содержания в состаВе Отходящих гвэОВ токсичных окислоВ азота и ускорения процесса отверждения жидких радиввктивнык отходов в целом.

Это достигается тем, что в сырьевую смесь, содержащую жидкие радиоактивные отходы, карбонвт «эльция и бвнтонитовую глину, вводят восстановительный агент на основе углерода. причем в качестве восстановительного агента используются мазут, уголь, горючие сланцы, битум. После этого полученную смесь нагре=ают до 300-350 С, причем, начиная с укаэанной температуры, происходит взаимодействие выделяющихся окислов азота с восстановительным агентом, В результате чего окислы азота восстанавливаются до элементарного азота, а сырьевая смесь нагревается эа счет тепла реакции до 600 — 800 С, после чего смесь нагревают до 900-1100 С. Кроме того, В процессе нагрева сырьевой смеси соли жидких радиоактивных отходов плавятся с образованием жидкого расплава, являющегося причиной спекания сырьевой смеси, причем расплав также взаимодействует с восстановительным агентом, вследствйв чего количество расплава в обжигаемом материале снижается по сравнению с прототипом, что уменьшает степень спекэния сырьевой смеси и повышает размолоспособность обожженного материала за счет снижения em п íости.

Использование восстановительного агента ма основе углерода В качестве компонента сырьевой смеси позволяет снизить энергетические затраты на процесс обжига сырьевой смеси и помола обожженного материала при одновременном повышении безопасности проведения процесса и ускорении процесса отверждения жидких радиоактивных отходов в .целом за счет повн ления скорости размола обожженного продукта до удельной поверхности 28004000 см /r.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

55 смеси 5-30 от массы аниона КОЗ, содержащегося в солях жидких радиоактивных шведов, при одновременном повышении безопасности проведения процесса отверждения жидких радиоактивных отходов и ускорении процесса отверждения в целом за счет ускорения процесса помола обожженног продукта до удельной поверхности

2800-4000 см /г в 2-4 раза. Использование добавки восстановительного агента в сырьевой сме и в количестве менее 5$ от массы анионэ ЙОз незначительно увеличивает рэзмолоспособность обожженного продукта по сравнению с прототипом, а использование добавки свыше 30 мас.g также нецелесообразно, тэк кэк нЕ обеСпечивает

В сырьевую смесь, состоящую из жидких радиоактивных отходов, упаренных до солесодержания 300-600 г/л, карбонатэ и бентонитовой глины, вводят восстановительный агент. на основе углерода (мазут. уголь, горючий сланец, битум) в количестве

5-30® от массы аниона ИОз, содержащегося в солях жидких радиоактивных отходов, и перемешивают. Затем полученный мате10 риал нагревают до 300-350 С, происходит взаимодействие восстановительного агента с выделяющимися окислами азота и образующимся жидким рэсплавом, в результате чего окислы азота восстанавливаются до

15 элементарного азота, сырьевая смесь нагревается as счет тепла реакции восстановления окислов азота до 600-800 С, а доля жидкого расплава в обжигаемой сырьевой смеси снижается на 20-70 мас.g. После за20 вершения взаимодействия сырьевую смесь нагревают до 900-1100 С, обжигают при этой температуре и рээмалывэют до удельной поверхности 2800 — 4000 см /r.

Размолотый обожженный материал за25 творяют конденсатом 07 упарки жидких радиоактивных отходов или малосолевыми жидкими радиоактивными отходами с солесодержанием 50 г/л при водовяжущем отношении (8/8) О,з и выдерживают до

30 обрэзввания монолита с прочностью нэ сжатие не ниже 10 МПа в соответствии с транспортными требованиями МАГАТЭ. йрвимущвства предлагаемого способа по сравнению с известным иллюстрируются

35 примерами, представленными в таблице.

Процент ввсстановления Окислов азота и величина удельной поверхности молотого материала определялись экспериментальным. путем.

40 Из таблицы видно, что предлагаемый спйс@5 позволяет снизить энергетические затраты нв процесс помола обожженной сырьевей смеси при использовании добавки восстановительного агента в сырьевой

1715104 заметного увеличения раэмолоспособности обожженного продукта по сравнению с уже достигнутой.

Формула изобретения

Способ отверждения жидких радиоактивных отходов, включающий концентрирование жидких радиоактивных отходов путем упарки, смешение концентрата с карбонатом кальция и бентонитовой глиной, обжиг полученной смеси при 900-1100 С, иэмельчение обожженной смеси до удельной поверхности 2800-4000 см /г, смешение измельченного материала . с конденсатом от упарки жидких радиоактивных отходов и последующую выдержку до образования монолитного блока, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса отверждения жидких радиоактивных отходов за счет снижения энергетических затрат на процесс обжига сырьевой смеси и помола обожжен5 ного продукта, повышения безопасности проведения процесса за счет. снижения в составе отходящих газов токсичных окислов азота и ускорения процесса отверждения жидких радиоактивных отходов в целом, пе10 ред обжигом в сырьевую смесь вводят вос6 становительный агент на основе углерода в количестве 5-30 от массы аниона ИОз, содержащегося в солях жидких радиоактивных отходов, причем в качестве восстанови15 тельного агента на основе углерода используются мазут, уголь. горючие сланцы, битум, 1715104

Продолжение таблицы

Содержание МОз

Способ Вид восВеличина удельной поверхности обожженного материала, за время помола, см /г отвержде- становив сырьетеля ния вой смеси вительнобез вос- го агента за МОр, мэс. ь в сырьестановительного

10 агента, мас. $

3300

2400

2800

Известный

Горючие сланцы

Битум

У

Корректор Л.Ливринц

Составитель В.Костерев

Техред М.Моргентал

Редактор О.Стенина

Заказ 1981 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Содержание восстановой смеси от массы

МОз.

5

4

Восстановление выделяющегося. га10

13

39

100

13

16

43

100

4150

4290

4970

5340

5530

5670