Способ переработки высокоактивных графитсодержащих отходов

 

Изобретение относится к атомной технике и технологии, а именно к технологии переработки твердых высокоактивных отходов , содержащих графит. Цель изобретения - обеспечение возможности переработки высокоактивных графитсодержащих отходов , локализации радионуклидов при одновременном обеспечении .безопасности окружающей среды. Поставленная цель достигается за счет того, что измельченные твердые высокоактивные графитсодержащие отходы окисляют и доокисляют в режиме беспламенного горения при температуре 620 - 680°С, отходящий аэрозольсодержащий газ отделяют от высокоактивного аэрозоля последовательными операциями десублимации-сублимации, очищенный углекислый газ абсорбируют раствором гидроокиси кальция, а высокоактивный аэрозоль подпитывают газообразным кислородом и направляют на стадию окисления в голову процесса. 1 ил. w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 21 F 9/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1ср ,ЬЭ 3 4 (21) 4692678/25 (22) 31.05.89 (46) 07.03.92. Бюл. N 9 (71) Институт проблем материаловедения

АН УССР (72} Я.B.Íàòàíçoí, В.В.Токаревский, В.А.Кремнев, В.Я.Петрищев и В.П.Титов (53) 621.039.7(088.8) (56} Заявка ЕПВ М 145799, кл. G 21 F 9/30, 1985.

Заявка ЕПВ N. 99962, кл. G 21 F 9/32, 1984.

Заявка ЕПВ N. 81698, кл. G 21 F 9/32, 1983.

Патент США N. 4134941, кл. G 21 С 21/00, 1979.

Патент ФРГ N. 2029608, кл. G 21 F 9/32, 1971. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ

ВЫСОКОАКТИВНЫХ ГРАФИТСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к области атомной техники и технологии, а именно к технологии переработки твердых высокоактивных отходов, содержащих графит, образующихся при разгерметизации топливных элементов водографитовых или высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов.

Цель изобретения — обеспечение возможности переработки высокоактивных графитсодержащих отходов, локализации радионуклидов при одновременном обеспечении безопасности окружающей среды. -..

Предварительно измельченные твер дые высокоактивные отходы на основе rpa„„Я „„1718277 А1 (57) Изобретение относится к атомной технике и технологии, а именно к технологии переработки твердых высокоактивных отходов, содержащих графит. Цель изобретения — обеспечение возможности переработки высокоактивных графитсодержащих отходов, локализации радионуклидов при одновременном обеспечении .безопасности окружающей среды. Поставленная цель достигается за счет того, что измельченные твердые высокоактивные графитсодержащие отходы окисляют и доокисляют в режиме беспламенного горения при температуре

620 — 680 С, отходящий аэрозольсодержащий газ отделяют от высокоактивного аэрозоля последовательными операциями десублимации-сублимации, очищенный углекислый газ абсорбируют раствором гидроокиси кальция, а высокоактивный аэрозоль подпитывают газообразным кислородом и направляют на стадию окисления в голову процесса, 1 ил. фита, содержащие в своем составе продукты деления отработавшего ядерного топлива и невыгоревшее ядерное топливо, окисляют кислородсодержащим газом при

620-680 С, унесенные потоком образовавшихся газов дисперсные частицы недоокисленных отходов доокисляют в том же интервале температур, после чего отходящие газы с остатком аэрозолей последовательно подвергают операциям десублимации и сублимации. Образовавшийся в результате сублимации очищенный от радионуклидов углекислый газ направляют в абсорберы с гидроокисью кальция для перевода в твердое состояние, а отделен1718277 отделенный от крупных частиц(более 1 мкм) аэрозоль через трубопровод 19 поступает в 40

55 зом, ный аэрозоль, содержащий радионуклиды, подпитывают газообразным кислородом и направляют на операцию окисления измельченных высокоактивных отходов на основе графита, в голову процесса.

Полнота отделения графита от высокоактивной части отходов обеспечивается путем их окисления и доокисления при

620-680 С.

При температуре окисления выше

680 С режим горения изменяется от беспламенного к пламенному, что затрудняет контроль и управление процессом. Кроме того, турбулизация потока в режиме пламенного горения увеличивает унос с отходящими газами мелкодисперсной фракции отходов. При температуре окисления ниже

620 С существенно снижается производительность процесса.

На чертеже приведена схема иллюстрирующая предлагаемый способ.

Высокоактивные отходы на основе графита подвергают дроблению 1, после чего дробленный материал по трубопроводу 2 поступает в накопитель 3, откуда по трубопроводу 4 поступает в дозатор 5 и по трубопроводу 6 в мельницу 7. Из последней по трубопроводу 8 порошок поступает в бункер-накопитель 9, снабженный питателем

10. По трубопроводу 11 порошок из питателя 10 поступает в проточный вращающийся реактор 12. Выходящий из реактора по трубопроводу 13 радиоактивный аэрозоль, содержащий недоокисленные частицы отходов, поступает в печь 14 дожига, из которой по трубопроводу 15 поступает в теплообменник 16, затем Ilo трубопроводу 17 в систему 18 очистки аэрозоля. Из последней десублиматоры-сублиматоры 20 углекислого газа, охлаждаемые жидким кислородом.

После заполнения одного из десублиматоров твердой углекислотой его отключают от трубопровода 19, углекислоту сублимируют и направляют в фильтры-абсорберы с гидрооксидом кальция (не показаны), Выходящий из десублиматоров 20 охлажденный аэрозоль подпитывается газообразным кислородом из системы охлаждения десублиматоров через трубопровод 21 до исходного давления, затем по трубопроводу 22 аэрозоль поступает в теплообменник 16, откуда по трубопроводу 23 вновь поступает в реактор 12. Твердые высокоактивные отходы, очищенные от графита, периодически извлекают из реактора 12 и системы 18 очистки аэрозоля через трубопроводы 24 и 25, Способ реализуется следующим обра5

Твердые измельченные графитсодержащие высокоактивные отходы общим весом

100 кг и суммарной активностью 150 Ки загружают в проточный вращающийся реактор, где их окисляют при 620-680ОС и скорости потока воздуха 0,042 м/с. Доля унесенной активности в виде аэрозолей с газовым потоком из реактора составляет

0,15 или 0,225 Ки. Продукты окисления вместе с аэрозолем поступают на стадию доокисления при том же температурном режиме в печь доокисления. Степень уноса недоокисленных аэрозолей также составляет 0,15 или порядка 3,410 Ки. Расчетное количество образовавшегося углекислого газа при сжигании 100 кг графита составляет порядка 2 10 л, что соответствует кон5 центрации радионуклидов в 1,7, 10 Ки/л.

Так как эффективность очистки на стадии сублимации углекислого газа от радиоактивных аэрозолей составляет не менее 10, то в концентрация радионуклидов в сублимированной углекислоте не превышает величины в 1,7 10 Ки/л, что на порядок ниже предельно-допустимой концентрации в воздухе в санитарно-защитных зонах одного из самых радиотоксичных нуклидов, содержащихся в графитовых отходах (Плутония-239).

Предлагаемый способ позволяет практически нацело отделить от графита и локализовать на стадии окисления продукты деления отработавшего ядерного топлива и невыгоревшего ядерного топлива, содержащие в себе весьма дорогостоящие радионуклиды, обеспечить безопасность окружающей среды при проведении процесса переработки.

Формула изобретения

Способ переработки твердых высокоактивных графитсодержащих отходов путем отделения графита от радионуклидов, включающий окисление и доокисление графитсодержащихотходов, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью обеспечения воэможности переработки высокоактивных графитсодержащих отходов, локализации радионуклидов при одновременном обеспечении безопасности окружающей среды, окисление и доокисление твердых графитсодержащих отходов проводят в режиме беспламенного горения при температуре 620-680 С, доокисленные отходящие газы последовательно подвергают операциям десублимации и сублимации, отделенный в результате сублимации углекислый газ абсорбируют водным раствором гидроокиси кальция, а аэрозоль, содержащий высокоактивные радионуклиды, подпитывают газообразным кислородом и направляют в голову процесса, на стадию окисления.

1718277

Составитель А. Юдин

Редактор Н. Бобкова Техред М.Моргентал Корректор M. Пожо

Заказ 885 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