Способ дезактивации эксплуатационных масел от радиоактивных загрязнений

 

Предлагаемое изобретение относится к области утилизации радиоактивных отходов атомных станций, в частности жидких радиоактивных отходов, и может быть использовано на АЭС. Сущность способа дезактивации эксплуатационных масел от радиоактивных загрязнений состоит в последовательном введении в нагретое до 80^oC масло щелочного перманганата калия и ферроцианидного коллектора при объемном соотношении последнего и масла 0,5:5,0 с образованием коагулянта и последующем отделении радиоактивного осадка, при этом в качестве ферроцианидного коллектора используют ферроцианид кобальта-калия или смесь ферроцианида никеля-калия и ферроцианида кобальта-калия. При данной очистке обработанное масло после осушки можно возвращать в производственный цикл, т.к. масло соответствует показателям ГОСТ. 1 табл.

Изобретение относится к области утилизации радиоактивных отходов атомных станций, в частности жидких радиоактивных отходов (ЖРО), и может быть использовано на АЭС.

При эксплуатации АЭС происходит накопление отработанных масел, загрязненных радионуклидами. Известен способ переработки масел путем их сжигания [1] . Недостатком этого способа является невозможность вторичного использования масел, сложность специального оборудования и необходимость обезвреживания образующихся аэрозолей.

Известен способ очистки масел, включающий обработку оксидом кальция с сорбцией радионуклидов на образующейся гидроокиси кальция [2].

Недостатком данного способа является низкая степень очистки от радионуклидов из-за замасливания поверхности оксида кальция.

Известен также способ очистки ЖРО АЭС от радионуклидов, предусматривающий обработку раствором щелочного перманганата калия [3].

Ближайшим аналогом является способ очистки масел от радиоактивных загрязнений [4] . Данный способ по технической сущности и достигаемому эффекту является наиболее близким к заявляемому и выбран в качестве прототипа. В данном способе отработанное масло нагревают до 80^oC и затем в него вводят раствор щелочного перманганата калия (1,5% NaOH + 0,75% KMnO₄) и смесь (объемное соотношение 1 : 1) растворов 0.25 - 1.5% K₄Fe(CN)₆·3 H₂O + 0.25 - 1.5% Ni(NO₃)₂ · 6H₂O. Образующийся диоксид марганца и ферроцианид никеля-калия (ФЦНК) избирательно собирают на своей поверхности радионуклиды и при разделении фаз выводятся из системы.

Недостатком данного способа является невысокий коэффициент очистки от радионуклидов.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении степени очистки от радионуклидов (особенно таких как Co - 60, Cs - 137) без существенного увеличения объема твердой фазы.

В способе дезактивации эксплуатационных масел от радиоактивных загрязнений, включающем введение в нагретое до 80^oC масло раствора щелочного перманганата калия и ферроцианида с образованием коагулянта и последующим отделением радиоактивного осадка, предложено после введения щелочного перманганата калия в масло вводить ферроцианидный коллектор, образующийся при сливании растворов ферроцианидов калия и нитратов кобальта или нитратов кобальта и никеля. В процессе взаимодействия этих растворов образуется ферроцианидный коллектор, состоящий из ферроцианида кобальта-калия (ФЦКК) или смеси ферроцианида никеля-калия с ферроцианидом кобальта-калия.

По сравнению с известным способом образующаяся твердая фаза с сорбированными на ней радионуклидами обеспечивает неожиданный положительный эффект - уменьшение объема твердой фазы в 1.2 - 1.5 раза при повышении степени очистки от радионуклидов в 3.5 - 3.7 раза. При данной очистке обработанное масло соответствует ГОСТовским показателям, т.е. очищенное масло после сушки можно возвращать в производственный цикл.

Ниже приведены примеры существующего способа.

Примеры 1 - 2 (ближайший аналог). В 500 мл загрязненного масла, нагретого до 80^oC, вводили при перемешивании 100 мл щелочного перманганата калия состава: 1.5% NaOH + 0.75% KMnO₄ и затем порциями по 10 мл через 5 - 6 мин добавляли 50 мл смеси (объемное содержание 1 : 1) растворов: 0.25 - 1.5% K₄Fe(CN)₆·3H₂O + 0.25 - 1.5% Ni(NO₃)₂·6H₂O. При взаимодействии этих растворов образуется ферроцианидный коллектор (см. сущность изобретения выше). После тщательного 30-минутного перемешивания смесь отстаивали и отделяли радиоактивный осадок.

Примеры 3 - 4. В 500 мл загрязненного масла, нагретого до 80^oC, вводили при перемешивании 100 мл щелочного перманганата калия состава: 1.5% NaOH + 0.5% KMnO₄ и затем порциями по 10 мл через 5 - 6 мин добавляли 50 мл смеси (объемное содержание 1 : 1) растворов: 0.5 - 1.0% K₄Fe(CN)₆·3H₂O + 0.5 - 1.0% Co(NO₃)₂·6H₂O. После тщательного 30-минутного перемешивания смесь отстаивали и отделяли радиоактивный осадок.

Пример 5. В 500 мл загрязненного масла, нагретого до 80^oC, вводили при перемешивании 100 мл щелочного перманганата калия состава: 1.5% NaOH + 0.5% KMnO₄ и затем порциями по 10 мл через 5 - 6 мин добавляли 50 мл смеси растворов 1.0 % K₄Fe(CN)₆·3H₂O + 0,5% Ni(NO₃)₂·6H₂O + 0.5% Co(NO₃)₂·6H₂O. После перемешивания и отстаивания отделяли радиоактивный осадок.

Пример 6. В 500 мл загрязненного масла, нагретого до 80^oC, вводили при перемешивании 100 мл щелочного перманганата калия состава: 1.5% NaOH + 0.5% KMnO₄ и затем порциями по 10 мл через 5 - 6 мин добавляли 50 мл смеси растворов 0.75% K₄Fe(CN)₆·3H₂O + 0.25% Ni(NO₃)₂·6H₂O + 0.5% Co(NO₃)₂·6H₂O. После перемешивания и отстаивания отделяли радиоактивный осадок.

Пример 7. В 500 мл загрязненного масла, нагретого до 80^oC, вводили при перемешивании 100 мл щелочного перманганата калия состава: 1.5% NaOH + 0.5% KMnO₄ и затем порциями по 10 мл через 5 - 6 мин добавляли 50 мл смеси раствора 0.5% K₄Fe(CN)₆·3H₂O + 0.25% Ni(NO₃)₂·6H₂O + 0.25% Co(NO₃)₂·6H₂O. После перемешивания и отстаивания отделяли радиоактивный осадок. Результаты исполнения приведены в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что при использовании кобальт-калиевого ферроцианидного коллектора увеличивается коэффициент очистки и незначительно уменьшается объем твердой фазы.

Использование смешанного коллектора увеличивает коэффициенты очистки от радионуклидов до 495 - 500, однако объем твердой фазы по сравнению с примером 4 увеличивается в 1.2 раза (примеры 5, 6), что, по-видимому, связано с ухудшением коагуляционных процессов, протекающих в системе, хотя уменьшение концентрации твердой фазы (ФЦКК и ФЦНК) казалось бы должно приводить к уменьшению объема твердой фазы. Дальнейшее уменьшение концентрации коллектора (ФЦКК и ФЦНК) в системе приводит к еще большему увеличению объема твердой фазы (5.1%) и уменьшению коэффициента очистки до 472 (пример 7). Т.е. уменьшение концентрации смешанного коллектора не приводит к уменьшению твердой фазы, при этом осадок легко пептизируется.

По сравнению с ближайшим аналогом (пример 1) коэффициенты очистки при использовании указанных коллекторов увеличивались в 3.5 - 3.7 раза, а объем твердой фазы (по сравнению с примером 2) уменьшился в 1.2 - 1.5 раза. Кроме того, использование коллекторов показало соответствие масел ГОСТу 3274, за исключением влажности, что позволяет использовать (после сушки) масла в производственном цикле повторно.

Предлагаемый способ может быть легко осуществлен на АЭС на простейшем имеющемся оборудовании, что позволяет повторно использовать технические масла в производственном процессе.

Список литературы 1. Соболев И.А. и др. Обезвреживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах.- М.: Энергоатомиздат, 1983 г.

2. Авторское свидетельство СССР, N 784592, кл. G 21 F 9/12.

3. Патент ФРГ, N 3321069, кл. G 21 F 9/06, 1983 г.

4. Патент РФ, N 2069394, кл. G 21 F 9/12, 1996 г.

Формула изобретения

Способ дезактивации эксплуатационных масел от радиоактивных загрязнений, включающий последовательное введение в нагретое до 80^oC масло щелочного перманганата калия и ферроцианидного коллектора при объемном соотношении последнего и масла 0,5 : 5,0 с образованием коагулянта и последующее отделение радиоактивного осадка, отличающийся тем, что в качестве ферроцианидного коллектора используют ферроцианид кобальта-калия или смесь ферроцианида никеля-калия и ферроцианида кобальта-калия, для получения которых смешивают растворы ферроцианида калия и нитратов соответствующих металлов.

РИСУНКИ

Рисунок 1