Способ переработки жидких радиоактивных отходов

Изобретение относится к технологии обращения с жидкими радиоактивными отходами ядерного топливно-энергетического цикла и может быть использовано в процессе переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Способ включает предварительное концентрирование, озонирование, микрофильтрацию кубового остатка с разделением на фракции пермеата и концентрата и ионоселективную очистку пермеата ионоселективным сорбентом, причем микрофильтрацию проводят, по меньшей мере, в две стадии, пермеат каждой предыдущей стадии микрофильтрации направляют на микрофильтрацию в качестве исходного раствора для последующей стадии микрофильтрации, а на заключительной стадии микрофильтрации пермеат от микрофильтрации направляют на утилизацию, концентрат, полученный на каждой последующей стадии микрофильтрации, смешивают с исходным раствором для предыдущей стадии микрофильтрации, а концентрат, полученный на первой стадии микрофильтрации, направляют на кондиционирование и захоронение, ионоселективный сорбент добавляют в пермеат предыдущей стадии микрофильтрации перед окончательной стадией микрофильтрации. Задача изобретения - сокращение объема радиоактивных отходов за счет глубокой очистки ЖРО с высоким солесодержанием от радионуклидов и выделение последних в компактной форме труднорастворимых соединений, при соответствующем повышении коэффициента очистки солей, выделяющихся на стадии обработки кубового остатка, снижение и оптимизация расхода, взаимодействующих с исходным раствором, а также с получаемыми в дальнейшем пермеатом и концентратом.

 

Изобретение относится к технологии обращения с жидкими радиоактивными отходами ядерного топливно-энергетического цикла и может быть использовано в процессе переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) для максимального сокращения их объемов и удаления радионуклидов с концентрированием их в твердой фазе и/или выделением радионуклидов в виде труднорастворимых соединений, при обработке которых существующими методами обеспечивается надежная локализация радиоактивных веществ от окружающей среды.

Переработка жидких радиоактивных отходов направлена на решение двух основных задач: очистка основной массы отходов от радионуклидов и концентрирование последних в минимальном объеме.

Известно решение по патенту RU 2066493, МПК G 21 F 9/08, 13.11.1995, «СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ АЭС».

- способ включает их предварительное упаривание с получением конденсата и кубового остатка, озонирование кубового остатка, отделение образующегося радиоактивного шлама и концентрирование фильтрата глубоким упариванием. При этом озонирование кубового остатка осуществляют непосредственно после предварительного упаривания при рН раствора от 12 до 13,5. После отделения радиоактивного шлама фильтрат пропускают через фильтр-контейнер с селективным к цезию неорганическим сорбентом, затем отработанный фильтр-контейнер направляют на хранение или захоронение.

Также известно техническое решение по патенту RU 2226726, МПК G 21 F 9/08, G 21 F 9/12, 27.04.2002. «СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ»

- способ включает их предварительное упаривание с получением конденсата и кубового остатка, озонирование кубового остатка, отделение образующегося радиоактивного шлама и концентрирование фильтрата глубоким упариванием. При этом озонирование кубового остатка осуществляют непосредственно после предварительного упаривания раствора. После отделения радиоактивного шлама фильтрат пропускают через фильтр-контейнер с селективным к цезию неорганическим сорбентом, затем отработанный фильтр-контейнер направляют на хранение или захоронение.

К недостаткам известного способа относится низкий коэффициент очистки солей, выделяющихся на стадии обработки кубового остатка, значительный и нерациональный расход взаимодействующих с исходным раствором, а также с получаемыми в дальнейшем пермеатом и концентратом реагентов.

Задача изобретения - сокращение объема радиоактивных отходов за счет глубокой очистки ЖРО с высоким солесодержанием от радионуклидов и выделение последних в компактной форме труднорастворимых соединений, при соответствующем повышении коэффициента очистки солей, выделяющихся на стадии обработки кубового остатка, снижение и оптимизация расхода взаимодействующих с исходным раствором, а также с получаемым в дальнейшем пермеатом и концентратом реагентов. Указанная задача решается с использованием необходимой и достаточной совокупности существенных признаков, а именно:

способ переработки жидких радиоактивных отходов, включающий их предварительное концентрирование с получением конденсата и кубового остатка, озонирование, микрофильтрацию кубового остатка с разделением на фракции пермеата и концентрата и ионоселективную очистку пермеата ионоселективным сорбентом, причем микрофильтрацию проводят, по меньшей мере, в две стадии,

пермеат каждой предыдущей стадии микрофильтрации направляют на микрофильтрацию в качестве исходного раствора для последующей стадии микрофильтрации, а на заключительной стадии микрофильтрации пермеат от микрофильтрации направляют на утилизацию,

концентрат, полученный на каждой последующей стадии микрофильтрации, смешивают с исходным раствором для предыдущей стадии микрофильтрации, а концентрат, полученный на первой стадии микрофильтрации, направляют на кондиционирование и захоронение, ионоселективный сорбент добавляют в пермеат предыдущей стадии микрофильтрации перед окончательной стадией микрофильтрации.

Практическая реализация заявленного способа переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) состоит в предварительном концентрировании ЖРО с получением конденсата и кубового остатка, проведении озонирования, микрофильтрации на мембранных фильтрах постадийно кубового остатка с разделением на фракции пермеата и концентрата, а также в проведении ионоселективной очистки пермеата ионоселективным сорбентом.

При проведении указанных технологических операций оптимальным является проведение микрофильтрации, по меньшей мере, в две стадии, пермеат каждой предыдущей стадии микрофильтрации при этом направляют на микрофильтрацию в качестве исходного раствора для последующей стадии микрофильтрации, а на заключительной стадии микрофильтрации пермеат от микрофильтрации направляют на утилизацию.

Концентрат, полученный на каждой последующей стадии микрофильтрации, смешивают с исходным раствором для предыдущей стадии микрофильтрации, а концентрат, полученный на первой стадии микрофильтрации, направляют на кондиционирование и захоронение, ионоселективный сорбент добавляют в пермеат предыдущей стадии микрофильтрации перед окончательной стадией микрофильтрации.

Указанная последовательность и содержание технологических приемов позволяют обеспечить решение поставленной технической задачи и способствуют сокращению объема радиоактивных отходов за счет глубокой очистки ЖРО с высоким солесодержанием от радионуклидов, выделению последних в компактной форме труднорастворимых соединений, при соответствующем повышении коэффициента очистки солей, выделяющихся на стадии обработки кубового остатка, также обеспечиваются снижение и оптимизация расхода взаимодействующих с исходным раствором, а также с получаемыми в дальнейшем пермеатом и концентратом реагентов.

Примеры реализации способа для использования, например, трех стадий очистки.

1. Активность исходных жидких радиоактивных отходов (ЖРО) по Cs составляет 2.1×10⁵ Бк/литр. При пуске установки ионоселективный сорбент из расчета 2 г/литр вводят уже на первой стадии очистки, при этом активность пермеата первой стадии снижается до величины 6×10² Бк/литр. На второй стадии также вводят свежий сорбент из расчета 2 г/литр, при этом активность пермеата второй стадии снижается до величины 11 Бк/литр, что ниже нормируемой величины в соответствии с действующим законодательством, и он направляется на кондиционирование, например упаривание до сухих солей, и хранение в качестве химических отходов. Концентрат второй стадии микрофильтрации (приблизительно 10% исходного объема) смешивают с исходными ЖРО и проводят микрофильтрацию. Активность пермеата первой стадии составляет при этом 6×10² Бк/литр. Концентрат направляют на кондиционирование (например, цементирование) и захоронение. В пермеат вводят свежий сорбент и проводят микрофильтрацию. Активность пермеата второй стадии составляет 11 Бк/литр, далее процесс повторяется.

2. Активность исходных ЖРО по Cs составляет 2.1×10⁷ Бк/литр. При пуске установки ионоселективный сорбент из расчета 2 г/ литр вводят уже на первой стадии очистки, при этом активность пермеата первой стадии снижается до величины 3×10⁴ Бк/литр. На второй стадии также вводят свежий сорбент из расчета 2 г/литр, при этом активность пермеата второй стадии снижается до величины 2×10² Бк/литр. При введении свежего сорбента в пермеат второй стадии микрофильтрации активность пермеата третьей стадии снижается до величины 9 Бк/литр. Концентраты первой и второй стадий микрофильтрации направляют на кондиционирование и захоронение, концентрат третьей стадии смешивают с исходными ЖРО и направляют на первую стадию микрофильтрации. Активность пермеата первой стадии снижается до величины 3×10⁴ Бк/литр. Для продолжения процедуры пуска установки к пермеату второй стадии добавляют свежий сорбент, при этом активность пермеата второй стадии составляет величину 2×10² Бк/литр. Концентрат второй стадии смешивают с исходным раствором и направляют на первую стадию микрофильтрации. В пермеат второй стадии микрофильтрации добавляют свежий сорбент и направляют на третью стадию микрофильтрации. Активность пермеата третьей стадии составляет 9 Бк/литр. Концентрат третьей стадии микрофильтрации (приблизительно 10% объема) смешивают с пермеатом первой стадии и направляют на вторую стадию микрофильтрации. Активность пермеата второй стадии составляет 2х10² Бк/литр. Концентрат второй стадии микрофильтрации смешивают с исходными ЖРО, в пермеат добавляют свежий сорбент и направляют на третью стадию микрофильтрации. Активность пермеата третьей стадии составляет 9 Бк/литр, и он направляется на кондиционирование и захоронение в качестве химических отходов, концентрат третьей стадии микрофильтрации смешивают с пермеатом первой стадии микрофильтрации.

Далее процесс очистки повторяется, но свежий сорбент вводится только в пермеат второй стадии микрофильтрации.

В примерах указанные расходные данные по сорбенту имеют достаточно широкий диапазон возможностей, однако при последующей проработке для решения частных задач, возможна конкретизация упомянутых величин.

Способ переработки жидких радиоактивных отходов, включающий их предварительное концентрирование с получением конденсата и кубового остатка, озонирование, микрофильтрацию кубового остатка с разделением на фракции пермеата и концентрата и ионоселективную очистку пермеата ионоселективным сорбентом, отличающийся тем, что микрофильтрацию проводят, по меньшей мере, в две стадии, пермеат каждой предыдущей стадии микрофильтрации направляют на микрофильтрацию в качестве исходного раствора для последующей стадии микрофильтрации, а на заключительной стадии микрофильтрации пермеат от микрофильтрации направляют на утилизацию, концентрат, полученный на каждой последующей стадии микрофильтрации, смешивают с исходным раствором для предыдущей стадии микрофильтрации, а концентрат, полученный на первой стадии микрофильтрации, направляют на кондиционирование и захоронение, ионоселективный сорбент добавляют в пермеат предыдущей стадии микрофильтрации перед окончательной стадией микрофильтрации.