Способ очистки воздуха от радиоактивных веществ

Авторы патента:

G21F9/06 - способы обработки (разделение различных изотопов одного и того же химического элемента B01D 59/00)

Владельцы патента RU 2422927:

Якуба Юрий Федорович (RU)

Изобретение относится к области защиты окружающей среды и ликвидации последствий аварий, касается процесса высокоэффективной очистки воздуха (газов) от радиоактивных веществ и предназначено для использования в системах газоочистки предприятий, производящих радиоактивные изотопы, и особенно в местах постоянного загрязнения воздушной среды радиоактивными веществами. Способ высокоэффективной очистки воздуха (газов) от радиоактивных веществ, а более конкретно от трития, йода, цезия, стронция, бета-частиц их соединений и мелкодисперсных пылеобразных включений характеризуется тем, что на поверхности полимерного покрытия, например из полиуретана поракст-М2, осуществляется их сорбция. Внутри полимерного покрытия находятся электроды из нержавеющей (высоколегированной) стали, высота покрытых полимером электродов (1-3 м) и расстояние между ними (2-6 м), предусматривает подачу постоянного тока напряжением 25-50 киловольт, устойчивость к атмосферным воздействиям и способность работы в стационарных, полевых условиях или на мобильной передвижной конструкции. Изобретение направлено на достижение высокой степени очистки от радиоактивного загрязнения воздуха (газов) независимо от атмосферных воздействий в условиях низких энергозатрат и возможности создания стационарной или передвижной конструкции, допускающей дезактивацию и последующее многократное использование. 1 ил.

Известно применение для очистки воздуха от радиоактивного изотопа йода и аэрозолей адсорбционного фильтрующего материала, состоящего из смеси измельченного волокнистого материала и гранулированного материала-носителя, импрегнированного солью металла (например, нитрата серебра). Смешивание волокон с гранулами и их импрегнирование производится одновременно в растворе соли металла [Хладик О., Шварцбах Р. Адсорбционный фильтрующий материал. А.С. СССР №952289].

Известен способ очистки воздуха от радиоактивных аэрозолей, оксида углерода, радиоактивного йода, паров соляной кислоты, трития в закрытых помещениях после аварий, представляющий собой мобильную установку, содержащую средство передвижения, средство управления, откачивающий и нагнетающий газоводы, сорбционные блоки очистки газов или воздуха от токсичных веществ и аэрозольных частиц, соединенные между собой трубопроводами с возможностью переключения через байпас. Фильтрующие элементы блоков очистки газов состоят из ткани ВИОМ-АНЗ, электролитических порошков на основе никеля, сорбентов термоксид 58 и цеолит, которые увеличивают эффективность очистки газового потока от паров соляной кислоты, мелкодисперсной фракции радиоактивных аэрозолей, радиоактивного йода и паров воды [Л.Ф.Беловодский и др. Передвижная установка для очистки воздуха в закрытых помещениях после аварий. Патент РФ №2232439, Бюл.19. - С.568].

Наиболее близким к заявляемому решению является способ высокоэффективной очистки газов от радиоактивных молекулярных включений и аэрозолей любого состава с помощью адсорбирующего фильтрующего материала. Адсорбирующий фильтрующий материал представляет собой систему структурных элементов, хаотически распределенных в пространстве и жесткоскрепленных между собой в точках соприкосновения. Для получения материала на поверхность структурных элементов наносят, например, борную кислоту и эмульсию связующего раствора, спекают при 1300°С структурные элементы между собой, затем пропитывают и сушат при комнатной температуре 1-2 суток, далее при температуре 150-200°С 1-2 ч. Для очистки газов приводят во взаимодействие поток газов и упомянутую объемную высокопористую структуру с активизированной поверхностью и осуществляют селективную хемосорбцию радиоактивных молекулярных включений и осаждение аэрозолей любого состава [А.В.Дука и др. Адсорбирующий фильтрующий материал, способ его получения и способ очистки газов от радиоактивных веществ. Патент РФ №2036698, Бюл.16. - С.98].

Недостатками существующего способа являются использование вакуумирования фильтрующего материала, высокотемпературного спекания, нескольких процессов термической сушки адсорбционного фильтрующего материала и применение солей драгоценного металла - серебра. Кроме того, фильтрующий материал не подлежит регенерации и обеспечивает поглощение радиоактивного йода и йодида только при условии принудительной конвекции воздуха. Метод неэффективен для очистки открытого воздушного пространства и скорости воздушных потоков более 3 м/с. Способ не эффективен для очистки воздуха от таких высокорадиоактивных загрязнителей как цезий, стронций, тритий и т.д.

Задачей предлагаемого изобретения является достижение высокоэффективной очистки воздуха (газа) от различных радиоактивных веществ.

Сущность предлагаемого в настоящем изобретении способа высокоэффективной очистки воздуха (газов) от радиоактивных веществ, а более конкретно от трития, йода, цезия, стронция, бета-частиц их соединений и мелкодисперсных пылеобразных включений заключается в их сорбции на поверхности покрытия из полиуретана поракст-М2, внутри которого находятся электроды из нержавеющей (высоколегированной) стали. Высота покрытых полимером электродов (1-3 м) и расстояние между ними (2-6 м) предусматривает подачу постоянного тока напряжением 25-50 киловольт, устойчивость к атмосферным воздействиям, и способность работать в стационарных, полевых условиях или на мобильной передвижной конструкции. Техническое обслуживание заключается в обесточивании системы и дезактивации поверхности электродов известными способами.

Техническим результатом при использовании предлагаемого изобретения является достижение высокой степени очистки от радиоактивного загрязнения воздуха (газов) независимо от атмосферных воздействий в условиях низких энергозатрат и возможности создания стационарной или передвижной конструкции, допускающей дезактивацию и последующее многократное использование.

Технический результат достигают за счет того, что при реализации способа под воздействием высоковольтного электрического поля постоянного тока электрически заряженные радиоактивные элементы и частицы сорбируются и удерживаются поверхностью полимерного материала электрода противоположной полярности. Сорбированные радиоактивные элементы по мере насыщения поверхности (может быть установлен автоматический контроль с помощью дозиметра или датчика типа счетчика Гейгера) после снятия высоковольтного электрического поля смывают дезактивирующим раствором, и затем продолжают эксплуатацию конструкции.

Преимущества заявляемого способа заключаются в следующем: степень очистки от радиоактивных элементов возможна фактически до фоновых значений воздуха (газов) в непрерывном режиме, независимо от влажности, скорости ветра (потоков) и температуры при незначительном энергопотреблении. Установка не оказывает сопротивления воздушному (газовому) потоку. В районах радиоактивного загрязнения большой площади может располагаться несколько установок с учетом розы ветров местности с целью повышения эффективности работы.

Использование предлагаемой совокупности существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата - произвести высокоэффективную очистку воздуха (газов) от радиоактивных веществ и мелкодисперсных пылеобразных включений за счет их сорбции на поверхности полимерного покрытия из полиуретана, внутри которого находятся электроды из нержавеющей (высоколегированной) стали под воздействием напряжения постоянного тока 25-50 киловольт (см. чертеж). Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. В цилиндрической (или другой) формы пластине положительной (отрицательной) полярности из полимерного материала полиуретан производят установку электрода из нержавеющей (высоколегированной) стали, диаметром 0,03 м, длиной 1 м. Обе пластины с электродами устанавливают вертикально на расстоянии 2 м на изолирующем материале или керамической опоре, покрытой резиной, фторопластом и т.д. Затем от высоковольтного источника (при необходимости способного работать в условиях повышенной радиации) подают постоянный потенциал на электроды в 25 киловольт со стабильностью напряжения не хуже 5%. Пропускают в экспериментальном помещении поток воздуха, меченный радиоактивными молекулами трития, йода, а также источником бета-частиц от мишени никеля, цезия, калия. Содержание радиоактивных частиц - 2-3 мг/м³. Констатируют, что улавливание радиоактивных частиц из потока воздуха составляет более 98% (верхний предел измерений ограничен существованием радиоактивного фона). После выключения напряжения для исключения десорбции радиоактивных частиц производят дезактивацию поверхности электродов; растворы утилизируют в установленном порядке.

Пример 2. Аналогично примеру 1, кроме того, что длина покрытых электродов составляла 2 м, расстояние между ними 3 м. Констатируют, что улавливание радиоактивных частиц из потока воздуха составляет более 97,5% (верхний предел измерений ограничен существованием радиоактивного фона).

Пример 3. Аналогично примеру 1, кроме того, что длина покрытых электродов составляла 3 м, расстояние между ними 6 м. Констатируют, что улавливание радиоактивных частиц из потока воздуха составляет более 97,5%.

Пример 4. Аналогично примеру 1, кроме того, что длина покрытых электродов составляла 3 м, расстояние между ними 8 м, подают постоянный потенциал 50 кВ. Констатируют, что улавливание радиоактивных частиц из потока воздуха составляет более 96%.

Пример 5. Аналогично примеру 1, кроме того, что длина покрытых электродов составляла 1 м, расстояние между ними 5 м. Констатируют, что улавливание радиоактивных частиц из потока воздуха составляет более 90%.

Пример 6. Аналогично примеру 1, кроме того, что длина покрытых электродов составляла 3 м, расстояние между ними 6 м, а в пространство между электродами пропускают меченный радиоактивными элементами метан. Констатируют, что улавливание радиоактивных частиц из потока метана составляет более 97%.

Пример 7. Аналогично примеру 1, кроме того, что длина покрытых электродов составляла 3 м, расстояние между ними 6 м, а в пространство между электродами пропускают меченный радиоактивными элементами углекислый газ. Констатируют, что улавливание радиоактивных частиц из потока углекислого газа составляет более 97%.

Пример 8. Способ осуществляли согласно способу-прототипу. Констатируют, что улавливание радиоактивных частиц (трития, бета-частиц) из потока воздуха (газа) не происходит.

Анализ полученных результатов показал, что заявляемый способ позволяет обеспечить высокую степень очистки (97% и более) воздуха или газов от радиоактивных веществ - трития, йода, цезия, стронция, бета-частиц их соединений и мелкодисперсных пылеобразных включений за счет их сорбции на поверхности цилиндрической (или другой) формы полимерного покрытия положительной (отрицательной) полярности размерами 1-3 м, расположенными на расстоянии 2-6 м, внутри которого находятся электроды из нержавеющей (высоколегированной) стали под напряжением постоянного тока 25-50 киловольт.

Источники информации

1. А.С. СССР №952289 кл. B01D 39/00. Адсорбционный фильтрующий материал. Авторы: Хладик О., Шварцбах Р. Патентообладатель: Академие дер Виссеншафген ГДР - 1982. - Бюл. №31. - С.32.

2. Патент РФ №2232439. Передвижная установка для очистки воздуха в закрытых помещениях после аварий. Авторы: Беловодский Л.Ф.; Газизов Б.Г.; Горбунов Н.Е.; Гончаров В.Н.; Дудин А.В.; Карпенко С.И.; Поклонский А.А., Сладков Ю.И.; Никулин В.И., Ховрин А.Н., Юхневич В.А.; Патентообладатель: Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики. Заявка №2002116741/06, заявл. 2002.06.21, опубл. 2004.07.10. - Бюл. №19. - С.568.

3. Патент РФ №2036698 (13) C1, G21F 9/02, 6 B01D 53/02. Адсорбирующий фильтрующий материал, способ его получения и способ очистки газов от радиоактивных веществ. Авторы: Дука А.В.; Григорьев А.Ю.; Виленский М.Г., Патентообладатель: Акционерное общество закрытого типа - Научно-производственный комплекс "Матекс", Заявка №93049173/26, заяв. 1993.10.21, Опубл. 1995.06.09. - Бюл. №16. - С.98.

Способ высокоэффективной очистки воздуха (газов) от радиоактивных веществ, а более конкретно от трития, йода, цезия, стронция, бета-частиц, их соединений и мелкодисперсных пылеобразных включений, характеризующийся тем, что на поверхности полимерного покрытия, например, из полиуретана поракст-М2 осуществляется их сорбция, отличающийся тем, что внутри полимерного покрытия находятся электроды из нержавеющей (высоколегированной) стали, высота покрытых полимером электродов (1-3 м) и расстояние между ними (2-6 м) предусматривают подачу постоянного тока напряжением 25-50 кВ, устойчивость к атмосферным воздействиям и способность работы в стационарных, полевых условиях или на мобильной передвижной конструкции.

Изобретение относится к атомной энергетике и может быть использовано при очистке и дезактивации оборудования, эксплуатируемого в среде жидкого свинцового теплоносителя, и переработке (обезвреживании) образующихся жидких радиоактивных отходов на стадиях их очистки, концентрирования и отверждения.

Способ дезактивации оборудования // 2387033

Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к способам дезактивации оборудования ядерных паропроизводящих установок с регулированием мощности борной кислотой.

Способ дезактивации вод открытых водоемов, водных стоков // 2357309

Изобретение относится к способам дезактивации вод открытых водоемов, водных стоков, зараженных радионуклидами, а также для дезактивации нейтральных или щелочных технологических растворов радиохимических производств.

Способ очистки жидких радиоактивных отходов // 2345430

Изобретение относится к области ядерной энергетики, а именно к способам очистки сточных вод атомной и радиохимической промышленности, а также природных водных сред от радиоактивных изотопов.

Способ переработки жидких радиоактивных отходов // 2342720

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО). .

Способ окислительного разрушения солей аммония // 2329554

Изобретение относится к области переработки растворов (в том числе радиоактивных растворов, образующихся при производстве и переработке ядерного топлива), содержащих соли аммония, и может быть использовано в радиохимической промышленности.

Способ выделения америция из растворов смеси америция, кюрия и редкоземельных элементов // 2305872

Изобретение относится к области радиохимии, а именно к способам выделения америция из растворов смеси америция, кюрия и редкоземельных элементов, и может быть использовано в технологии получения чистого америция, в препаративной химии.

Способ очистки низкоактивных растворов // 2301466

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов. .

Способ экстракционного аффинажа урана // 2295168

Изобретение относится к экстракционным процессам, в частности к экстракционному аффинажу урана, и может быть использовано в технологии переработки ядерного топлива, концентратов урана и урансодержащих возвратных изделий.

Способ (варианты) и устройство для выделения изотопа водорода (варианты) // 2285305

Изобретение относится к области получения изотопов водорода. .

Способ переработки мало- и среднеминерализованных низкоактивных жидких радиоактивных отходов в полевых условиях // 2439725

Изобретение относится к переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО) мембранно-сорбционными методами и применяется для очистки вод радио- и химическитоксичных загрязнений в мобильных установках переработки ЖРО

Способ выведения нептуния при фракционировании долгоживущих радионуклидов // 2454740

Изобретение относится к методам фракционирования долгоживущих радионуклидов при комплексной переработке облученного ядерного топлива (ОЯТ) атомных электростанций (АЭС) и направлено на селективное выделение нептуния из совместного экстракта урана, нептуния, плутония и технеция

Способ определения суммарной объемной активности радиоактивно-загрязненных пресных вод // 2461901

Изобретение относится к области определения радиоактивной загрязненности пресных вод

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов // 2473145

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов

Способ обработки структуры, содержащей натрий и радиоактивное вещество // 2492535

Изобретение относится к области переработки отходов, содержащих натрий и радиоактивное вещество

Экстракционная смесь для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов // 2499308

Изобретение относится к процессам извлечения и концентрирования радионуклидов и может быть использовано в радиохимических технологиях при переработке жидких радиоактивных отходов. Заявленная экстракционная смесь состоит из диамида дипиридилдикарбоновой кислоты и полярного фторорганического разбавителя при следующем соотношении компонентов, мол./л: экстрагент - 0,03-0,15; разбавитель - остальное. Техническим результатом является возможность извлечения урана, плутония и америция совместно и отделения их от основной массы редкоземельных элементов и других продуктов деления, а также разделения актинидов на стадии реэкстракции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл.

Способ обработки радиактивного раствора // 2514823

Изобретение относится к способу обработки радиоактивного раствора, содержащего радионуклиды кобальта совместно с органическим комплексообразователем и радионуклиды цезия. Способ включает введение в исходный радиоактивный раствор окисляющего реагента при обеспечении заданной величины рН раствора и содержащего железо(II) восстанавливающего реагента с восстановлением кобальта(III) до кобальта(II) и декомплексацией последнего, введение осадителя с переводом радионуклидов кобальта и цезия в осадок и его отделение от маточного раствора, содержащего органический комплексообразователь и остаточное количество радионуклидов кобальта и цезия. При этом в качестве окисляющего реагента используют азотную кислоту, содержащий железо(II) реагент вводят в количестве 0,5-2,0 г/л Fe(II) при рН 3,0-3,5 с декомплексацией кобальта образующимися в растворе соединениями железа(III), полученный раствор выдерживают в течение 2-6 часов, в качестве осадителя берут сульфид натрия Na2S в количестве, стехиометрически необходимом для образования при величине рН 4-6 основного коллективного осадка сульфида железа FeS, содержащего радионуклиды кобальта и цезия, при этом маточный раствор подвергают циклу доочистки. Способ обеспечивает снижение количества используемых реагентов и минимальную по отношению к очищаемому раствору массу подлежащего захоронению радиоактивного осадка, а также высокую степень очистки раствора от радионуклидов кобальта и цезия. 7 з.п. ф-лы, 4 пр.

Диамиды 2,2'-бипиридил-6,6'-дикарбоновых кислот и способ их получения // 2530025

Изобретение относится к диамидам 2,2′-бипиридил-6,6′-дикарбоновых кислот формулы , где X=R1=H, R2=4-C6H13, или X=R1=H, R2=4-Et, или X=R1=H, R2=4-iPr, или X=H, R1=2-Me, R2=4-Me, или X=H, R1=2-Me, R2=5-Me, или X=H, R1=3-Me, R2=4-Ме, или X=R1=H, R2=4-OEt, или X=Br, R1=R2=H, или X=Br, R1=H, R2=4-C6H13, или X=R1=H, R2=2-F, или X=R1=H, R2=3-F, или X=R1=H, R2=4-F, или X=NO2, R1=R2=H. Также изобретение относится к способу получения указанных диамидов. Технический результат: получены новые производные 2,2′-бипиридил-6,6′-дикарбоновых кислот, полезные для выделения актинидов из жидких радиоактивных отходов. 2 н.п. ф-лы.

Способ окислительного разрушения азотсодержащих соединений и фосфорсодержащих соединений // 2532396

Изобретение относится к способу разрушения азотсодержащих соединений и фосфорсодержащих соединений и может быть использовано для переработки растворов, образующихся при производстве и переработке ядерного топлива, содержащих соединения восстановленного азота, а также фосфорсодержащие соединения, к которым относятся растворы от регенерации экстрагента и комплексоны, образующие при упаривании среднеактивных хвостовых растворов неразлагаемые остатки, что не позволяет направлять растворы на остекловывание. Предложенный способ включает окислительную обработку азотсодержащих соединений и фосфорсодержащих соединений азотной кислотой при нагревании в автоклаве при концентрации азотной кислоты от 1 до 8 моль/л и температуре 130-220°C в зависимости от прочности соединений. Техническим результатом является разрушение как неорганических, так и органических азотсодержащих и фосфорсодержащих соединений. 3 з.п. ф-лы, 4 пр.

Способ переработки облученного топлива аэс // 2535332

Заявленное изобретение относится к способу переработки облученного топлива АЭС. Заявленный способ включает совместное экстракционное извлечение урана, плутония, нептуния и технеция 30%-ным трибутилфосфатом в углеводородном разбавителе из азотнокислого раствора, промывку экстракта этих элементов раствором азотной кислоты, восстановительную реэкстракцию плутония и нептуния с отмывкой от урана с технецием комплексующим восстановителем - ацетогидроксамовой кислотой, селективную восстановительную реэкстракцию технеция раствором того же восстановителя с гидразином и реэкстракцию урана. При этом реэкстракцию технеция проводят во всем блоке его реэкстракции, дополнительно вводя в процесс уран(IV) в смеси с комплексующим восстановителем и гидразином, а процесс разделения урана и технеция проводят до полного извлечения урана (IV), обеспечив его распространение с экстрактом по блоку при отсутствии в реэкстракте технеция путем регулирования соотношения экстрагента и реэкстракта технеция при его отмывке от урана. Техническим результатам является повышение эффективности реэкстракции технеция. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 пр.