Способ отверждения жидких радиоактивных отходов аэс

 

Использование: при переработке жидких радиоактивных отходов, а именно в способах отверждения жидких отходов. Сущность изобретения: способ заключается в смешении жидких отходов атомных электростанций с цементом, содержащим минеральную добавку, и отверждение смеси. В качестве добавки используют шлам-хвосты мокрой очистки асбеста. Наименьшая скорость выщелачивания радионуклидов из отвержденного монолита и наибольшая его прочность достигаются при содержании добавки в смеси 20 мас.% и при содержании асбеста в добавке 50 мас.%. 1 табл.

Способ относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) АЭС отверждением для последующего захоронения.

Известен способ отверждения ЖРО путем смешения их с цементом. Для ЖРО АЭС, имеющих после упаривания солесодержание до 200 г/л, определяемое в основном нитратом натрия, наиболее рациональным является водоцементное отношение 0,5 [1] Недостатками этого способа являются низкая степень наполнения блоков по ЖРО (≈37%) и высокая скорость выщелачивания радиоцезия из отвержденных блоков (10^-2 10^-3 см/сут).

Известен способ отверждения ЖРО, включающий их смешение с цементом с добавками вермикулита [2] Этот способ наиболее близок к изобретению и выбран в качестве прототипа. ЖРО смешивают с цементом (марки портланд) при водоцементном отношении 0,5 с добавками к цементу вермикулита в количестве 15-30% от массы цемента.

Недостатками данного способа являются низкая степень наполнения блоков по ЖРО и большая скорость выщелачивания радиоцезия из отвержденных блоков (10^-3 10^-4 см/сут).

В основу изобретения поставлена задача разработать способ отверждения ЖРО АЭС, позволяющий повысить степень наполнения отвержденных блоков по радиоактивным отходам при уменьшении скорости выщелачивания из них радиоцезия.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе отверждения ЖРО, включающем их смешение с цементом с минеральной добавкой, в качестве добавки используют шлам-хвосты мокрой очистки асбеста, содержащие асбест и доломит.

Способ осуществляют следующим образом.

Шлам-хвосты отходы мокрой очистки асбеста, содержащие до 50% коротковолокнистого асбеста и до 50% доломита, высушивают при 120^оС и измельчают до фракции менее 0,1 мм. Порошкообразную добавку шлам-хвостов асбеста смешивают с портландцементом в количестве около 20% от массы цемента. АЭС смешивают с цементом при водоцементном отношении не более 0,8 для обеспечения прочности блоков не менее 5 МПа.

Использование при цементировании отходов мокрой очистки асбеста обеспечивает неожиданный технический результат снижение скорости выщелачивания радиоцезия до величины менее 1˙10^-4 см/сут при увеличении степени наполнения блоков до 45% П р и м е р 1 (аналог). В качестве ЖРО использовали раствор, моделирующий кубовый остаток от упаривания Смоленской АЭС, содержащий 191 г/л NaNO₃, 16 г/л Na₂SO₄ ˙10H₂O, 6 г/л Na₂C₂O₄, 0,8 г/л NaCl, 1 г/л продуктов коррозии, 2,4 г/л Na₂SiO₃˙9H₂O, 0,35 г/л Na₃PO₄, 1 г/л масла, 1 г/л сульфонола, 0,6 г/л Сa₃(PO₄)₂, 0,1 г/л мыла. К 100 г ЖРО добавляли 166 г портландцемента. Смесь тщательно перемешивали и выдерживали для отверждения в течение 28 сут во влажной атмосфере.

П р и м е р 2 (прототип). Отличается от примера 1 тем, что к цементу добавляли 20 г порошка вермикулита.

П р и м е р ы 3-6. Отличаются от примера 2 тем, что вместо вермикулита вводили 20 г порошка высушенных при 120^оС шлам-хвостов мокрого обогащения амфибол-асбеста, содержащих до 50% коротковолокнистого асбеста и до 50% доломита, а также различным водоцементным отношением.

Характеристика отвержденных продуктов приведена в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что введение вместо вермикулита шлам-хвостов асбеста (в том же количестве) снижает скорость выщелачивания радиоцезия на порядок по сравнению с прототипом. Для безопасной транспортировки цементных блоков их прочность должна быть не менее 5 МПа. В то же время цементные блоки считаются достаточно безопасными для захоронения в могильники простейшего типа (земляные), если скорость выщелачивания из них радионуклидов не превышает 1˙10^-4см/сут. Из данных, представленных в таблице, следует, что степень наполнения блоков с шлам-хвостами асбеста может достигать 45% т.е. в 1,3 раза больше, чем в прототипе.

Способ может осуществляться на стандартном оборудовании цементирования ЖРО, а сырье является отходом мокрого обогащения асбеста, т.е. способ является промышленно применимым.

Формула изобретения

СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ АЭС, включающий их смешение с цементом, содержащим минеральную добавку, отличающийся тем, что в качестве добавки используют шлам-хвосты мокрой очистки асбеста.

РИСУНКИ

Рисунок 1