Установка для удаления жидких радиоактивных отходов из емкостей временного хранения



Установка для удаления жидких радиоактивных отходов из емкостей временного хранения
Установка для удаления жидких радиоактивных отходов из емкостей временного хранения

 


Владельцы патента RU 2474897:

Закрытое акционерное общество "РАОТЕХ" (ЗАО "РАОТЕХ") (RU)

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов. Установка для удаления жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из емкостей временного хранения, содержащая введенное внутрь емкости транспортное средство - плавающую платформу, которая выполнена в виде емкости и снабжена системой ультразвуковых излучателей, связанной с генератором ультразвуковых колебаний и системой дистанционного управления. Ультразвуковые излучатели равномерно размещены на стенках и днище плавающей платформы, обеспечивая при ее работе функцию диспергирования и растворения осадков, а также перемещение платформы в заданном направлении. Установка снабжена системой подъема и вывода ЖРО из емкости, содержащей насос и трубопроводы, а также системой дистанционного управления, наблюдения и контроля. Установка связана с блоком переработки извлеченных из емкости радиоактивных отходов. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения радиоактивных отходов из емкостей временного хранения при невысоких энергетических и капитальных затратах, и обеспечить возможность дальнейшей полной переработки и дезактивации извлеченных радиоактивных отходов. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области обращения с хранящимися на атомных объектах жидкими радиоактивными отходами и может быть использовано для освобождения емкостей временного хранения таких отходов перед их дезактивацией.

При работе ядерно-технических установок образуются жидкие радиоактивные отходы различного типа, которые без какой-либо обработки, либо после их концентрирования выпариванием поступают на временное хранение в специально оборудованные емкости. Через некоторое время хранящиеся отходы должны быть удалены из емкостей с целью дезактивации последних. Удаляемые отходы при этом поступают либо на кондиционирование (дальнейшее концентрирование и отверждение в матрице), либо на дезактивацию (выделение радионуклидов с помощью селективных сорбентов).

Из жидких радиоактивных отходов при их длительном хранении в специально оборудованных емкостях могут выпадать в осадок кристаллизующиеся соединения (сульфиды, гидроксиды и бораты металлов), которые необходимо удалять из емкостей вместе с жидкой фазой отходов.

Известно устройство для удаления жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из емкостей, включающее погружной цилиндрический фильтр, а также систему создания в емкости избыточного давления (RU 2173489, 10.08.2001). Жидкая фаза отходов в качестве фильтрата проникает во внутреннее пространство фильтра и через выпускную трубу выводится из емкости. Для растворения твердой фазы отходы нагревают и перемешивают мешалкой, а фильтрующий элемент устанавливают с возможностью вращения.

Недостатки известного устройства - сложность оборудования, необходимость нагружать емкость избыточным давлением и невозможность вывести из емкости нерастворимые компоненты.

Известна установка для удаления текучих отходов из емкостей, содержащая клапанный погружной насос с пульпопроводом, устройство для перевода нерастворимой фракции осадка во взвешенное состояние в виде нагнетательного трубопровода с выпускным шаровьм клапаном, а также систему управления. С помощью установки полученную суспензию выкачивают из емкости и передают на последующую переработку (RU 2249269, 27.06.2004).

Основной недостаток установки - невозможность удаления из емкости монолитной невзрыхляемой твердой фазы отходов.

Известно устройство для удаления из емкостей осадков, находящихся под слоем воды, содержащее плавающую платформу, на которой установлена рама на качающихся опорах, механизм отключения рамы, желоб с двумя разнонаправленными винтовыми ножами, закрепленными на валу внутри желоба, приемную камеру с погружным всасывающим насосом, нагнетательное сопло которого соединено с гибким трубопроводом для вывода суспензии из емкости (RU 2089951, 10.09.1997).

Недостатки известного устройства - техническая сложность, наличие большого количества движущихся элементов, ручная работа оператора, что исключает возможность использования устройства на ядерно-технических объектах.

Известно устройство для извлечения ЖРО из емкостей, в которых осадки, скопившиеся на дне емкостей, размываются струями воды. Устройство содержит распределительную головку с соплами, сообщающуюся посредством нагнетательного трубопровода с выпускным клапаном насоса. Распределительная головка размещена в приемной камере, которая соединена пульпопроводом и гибким трубопроводом с выходным штуцером. На приемной камере смонтирован механизм, обеспечивающий камере возможность совершать колебательные движения (RU 2138870, 27.09.1999).

Недостатки устройства - большой расход воды на размывание осадка, сложность конструкции, невозможность эксплуатации в емкостях большой площади.

Наиболее близкой к предложенной установке является установка для удаления ЖРО из емкостей временного хранения, содержащая вводимое внутрь обрабатываемой емкости транспортное средство, на котором размещено устройство для диспергирования и растворения осадков ЖРО, блок вывода ЖРО из емкости, содержащий насос и систему трубопроводов, а также блок дистанционного контроля и управления. Движитель транспортного средства выполнен в виде привода, обеспечивающего перемещение транспортного средства по емкости. Для диспергирования и растворения осадка устройство содержит струйно-распылительный модуль и/или мешалку, с помощью которых можно перевести частицы твердой фазы в раствор, уменьшить их размер, повысить текучесть смеси при добавлении воды и смыть их со стенок и дна емкости, а затем вывести из емкости с помощью насоса. Для непосредственного вывода растворенных и текучих компонентов насос соединен с отводящим трубопроводом, ведущим через люк емкости наружу. Установка снабжена видеокамерой и системой управления с программным обеспечением (RU 2248055, 10.03.2005).

Недостатки известного устройства заключаются в следующем: для растворения и диспергирования осадка необходимо подавать в емкость большое количество воды, что удорожает процесс дальнейшей переработки ЖРО. Наличие привода и движущихся элементов на транспортном средстве резко усложняет его конструкцию и ремонт в условиях работы при повышенном радиационном фоне, что приводит к повышению стоимости процесса переработки ЖРО.

Задачей настоящего изобретения является создание установки, обеспечивающей снижение энергетических и материальных затрат и высокую эффективность освобождения емкостей временного хранения ЖРО.

Поставленная задача решается описываемой установкой для удаления жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из емкостей временного хранения, которая содержит транспортное средство, введенное внутрь емкости временного хранения с обеспечением возможности передвижения в ней, устройство для диспергирования и растворения осадков, находящихся в емкости, размещенное на транспортном средстве, систему подъема и вывода ЖРО из емкости, содержащую насос и трубопроводы, систему дистанционного управления, наблюдения и контроля, причем согласно изобретению транспортное средство представляет собой плавающую платформу, выполненную в виде емкости квадратного сечения со скошенными стенками и плоским днищем, снабженную системой ультразвуковых излучателей, связанной с генератором ультразвуковых колебаний системы дистанционного управления, при этом ультразвуковые излучатели равномерно размещены на стенках и днище плавающей платформы.

Предпочтительно, система ультразвуковых излучателей содержит шесть излучателей, размещенных на днище платформы и выполняющих функцию устройства для диспергирования и растворения осадков, и восемь ультразвуковых излучателей, попарно размещенных на четырех скошенных стенках и обеспечивающих перемещение платформы в заданном направлении.

Предпочтительно, плавающая платформа соединена с генератором ультразвуковых колебаний гибким электрическим кабелем, снабженным поплавками для придания кабелю плавучести, причем упомянутый кабель размещен на барабанной лебедке с обеспечением возможности изменения его длины.

В заявленной установке насос системы подъема и вывода ЖРО из емкости размещен вне емкости временного хранения, выполнен самовсасывающим и связан со всасывающим трубопроводом, на конце которого установлено затопленное заборное устройство, при этом затопленное заборное устройство преимущественно выполнено в виде воронки, осевой штуцер которой соединен с всасывающим трубопроводом, а широкая нижняя часть снабжена сеткой.

Преимущественно, система подъема и вывода ЖРО из емкости снабжена возвратным трубопроводом, соединенным с нагнетательным трубопроводом насоса и снабженным Г-образным наконечником, обеспечивающим возможность подачи жидкости в зону нахождения плавающей платформы.

Заявленная установка предусматривает, что она может быть дополнительно соединена с блоком переработки ЖРО.

Блок переработки ЖРО может включать в себя самоочищающийся фильтр с обратной промывкой и отстойник - сгуститель шлама, может также включать узел окисления органических компонентов ЖРО, мембранный фильтр и адсорбер с селективным неорганическим сорбентом

Узел окисления органических компонентов в блоке переработки ЖРО, предпочтительно, выполнен в виде реактора сверхкритического водного окисления.

В объеме заявленной совокупности признаков достигается технический результат, заключающийся в обеспечении возможности полного освобождения емкости временного хранения ЖРО от жидких и твердых осадочных компонентов без применения технологий, связанных с образованием большого количества вторичных ЖРО, как в установке по прототипу. Изобретение обеспечивает повышенные экономичность, эффективность и безопасность работы установки.

Настоящее изобретение поясняется с помощью чертежей.

На фигуре 1 представлена общая схема заявленной установки очистки ЖРО.

На фигуре 2 представлена конструкция плавающей платформы (вид сбоку и вид снизу).

Заявленная установка работает следующим образом.

Плавающую платформу (1), в дальнейшем ПП (изображение на фиг.1), габариты которой соответствуют диаметру люка (2) в емкости временного хранения ЖРО (3), с равномерно установленными на ней ультразвуковыми излучателями (4, 5), например, в таком порядке как показано на фиг.2, через люк погружают в емкость, заполненную водой. Уровень воды, подаваемой через специальную трубу (6), должен превышать поверхность солевых отложений в емкости примерно на 0,5 м, что обеспечит при работе свободное передвижение ПП по всей емкости.

Затем включают систему управления технологическим процессом (7), состоящую из блоков: ультразвукового генератора (8); управления плавающей платформой (9); управления системой наблюдения (10); управления системой подъема и вывода ЖРО (11) и управления блоком переработки ЖРО (12).

После включения блока ультразвукового генератора, в дальнейшем УЗГ (8) начинается интенсивный процесс растворения солевых осадков. Одновременная работа всех ультразвуковых излучателей (предпочтительно в количестве 14), размещенных на ПП, обеспечивает ее неподвижность и достижение максимальной интенсивности растворения осадков.

Включая систему управления плавающей платформы, в дальнейшем УПП (9), обеспечивают возможность передвижения ее в заданном направлении. В предпочтительном варианте, когда на платформе размещено всего 14 ультразвуковых излучателей, система УЗГ отключает 6 донных ультразвуковых излучателей, при этом 8 ультразвуковых излучателей, расположенных попарно на 4-х скошенных под углом боковых стенках ПП, выключают заданную пару ультразвуковых излучателей, а именно ту пару, в сторону которой осуществляют перемещение платформы.

Электропитание ультразвуковых излучателей обеспечивают гибкими кабелями (13), соединяющими ПП, УЗГ и УПП. При этом часть кабелей, находящихся в емкости временного хранения ЖРО, снабжена поплавками (14), что предотвращает возможность затопления кабелей и обеспечивает свободное маневрирование ПП при движении. Для постоянного сохранения оптимальной длины кабелей используют барабанную лебедку (15).

Включив систему дистанционного управления системой наблюдения и контроля, в дальнейшем УСН (10), постоянно контролируют местонахождение ПП и ее перемещение по емкости в заданном направлении. При этом расположенные на 2-х кронштейнах (16) попарно 4 видеокамеры (17) с 4 осветительными лампами (18) передают на пульт оператору необходимую видеоинформацию по работе ПП, уровню воды в емкости и профилю соляных осадков.

Включив систему управления системой подъема и вывода ЖРО, в дальнейшем УСП (11), обеспечивают работу затопленного заборного устройства (19). Включают насос (20) и подают образовавшийся в результате работы ПП соляной раствор в блок переработки ЖРО (21). При этом в случае, если после замера концентрации откачиваемого раствора его плотность окажется ниже требуемой, то через систему байпаса (22) раствор возвращают в емкость и насос отключают. Если концентрация откачиваемого раствора достигает необходимой концентрации, то работа насоса продолжается и откачиваемый раствор поступает на самоочищающиеся фильтры с обратной промывкой (23), управляемые через систему переработки ЖРО (12). После фильтрации твердая фракция через отстойник-сгуститель шлама (24) в виде шлама выводится на захоронение (25), а очищенный раствор поступает для дезактивации в блок переработки ЖРО (26). В одном из возможных вариантов установки раствор последовательно проходит через блоки микрофильтрации (27), сверхкритического водного окисления (28) и селективной сорбции (29). В результате работы блока переработки ЖРО (26) получают осадок, содержащий радиоактивные элементы, который направляют на захоронение (30), и дезактивированный раствор (31).

Как видно из описания работы установки, заявленное изобретение обеспечивает технический результат, заключающийся в повышении эффективности извлечения радиоактивных отходов в виде солевых осадков из емкостей временного хранения при невысоких энергетических и капитальных затратах, а также обеспечивает возможность дальнейшей полной переработки и дезактивации извлеченных радиоактивных отходов.

1. Установка для удаления жидких радиоактивных отходов (ЖРО) из емкостей временного хранения, содержащая транспортное средство, введенное внутрь емкости временного хранения с обеспечением возможности передвижения в ней, устройство для диспергирования и растворения осадков, находящихся в емкости, размещенное на транспортном средстве, систему подъема и вывода ЖРО из емкости, содержащую насос и трубопроводы, систему дистанционного управления, наблюдения и контроля, отличающаяся тем, что транспортное средство представляет собой плавающую платформу, выполненную в виде емкости, снабженную системой ультразвуковых излучателей, связанной с генератором ультразвуковых колебаний системы дистанционного управления, при этом ультразвуковые излучатели равномерно размещены на стенках и днище плавающей платформы.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система ультразвуковых излучателей содержит шесть излучателей, размещенных на днище платформы и выполняющих функцию устройства для диспергирования и растворения осадков, и восемь ультразвуковых излучателей, попарно размещенных на четырех скошенных стенках и обеспечивающих перемещение платформы в заданном направлении.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что плавающая платформа соединена с генератором ультразвуковых колебаний гибким электрическим кабелем, снабженным поплавками для придания кабелю плавучести.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что гибкий электрический кабель размещен на барабанной лебедке с обеспечением возможности изменения его длины.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что насос системы подъема и вывода ЖРО из емкости размещен вне емкости временного хранения, выполнен самовсасывающим и связан со всасывающим трубопроводом, на конце которого установлено затопленное заборное устройство.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что затопленное заборное устройство выполнено в виде воронки, осевой штуцер которой соединен с всасывающим трубопроводом, а широкая нижняя часть снабжена сеткой.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система подъема и вывода ЖРО из емкости снабжена возвратным трубопроводом, соединенным с нагнетательным трубопроводом насоса и снабженным Г-образным наконечником, обеспечивающим возможность подачи жидкости в зону нахождения плавающей платформы.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно соединена с блоком переработки ЖРО.

9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что блок переработки ЖРО включает в себя самоочищающийся фильтр с обратной промывкой и отстойник - сгуститель шлама.

10. Установка по п.8, отличающаяся тем, что блок переработки ЖРО включает в себя узел окисления органических компонентов ЖРО, мембранный фильтр и адсорбер с селективным неорганическим сорбентом.

11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что узел окисления органических компонентов ЖРО выполнен в виде реактора сверхкритического водного окисления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области экологии, к защите природных объектов от загрязнений жидкими радиоактивными отходами (ЖРО) и/или другими жидкими токсичными отходами (ЖТО), побочно образующимися при переработке отработанного ядерного топлива (ОЯТ) или промышленной деятельности.
Изобретение относится к области переработки отходов ионообменных смол. .

Изобретение относится к технологии очистки растворов от радионуклидов и может быть использовано для дезактивации жидких радиоактивных отходов. .

Изобретение относится к способу переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности и может быть использовано для дезактивации воды различных водных систем.

Изобретение относится к химической обработке воды, промышленных или бытовых сточных вод, содержащих смазачно-охлаждающие жидкости, радиоактивные загрязнения, моющие растворы и ионы тяжелых металлов.
Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) сорбционными методами. .

Изобретение относится к технологии обезвреживания жидких радиоактивных отходов (ЖРО) мембранно-сорбционным методом в полевых условиях. .

Изобретение относится к способу обезвреживания радиоактивных отходов. .

Изобретение относится к области радиохимической технологии, в частности к переработке радиоактивных отходов при обращении с отработанным ядерным топливом (ОЯТ), а так же может быть использовано при экстракционном выделении цветных металлов.

Изобретение относится к области переработки жидких и пульпообразных радиоактивных отходов (РАО), образующихся при регенерации облученного ядерного топлива (ОЯТ), и может быть использовано в радиохимической промышленности
Изобретение относится к области атомной техники и касается технологии переработки высокосолевых жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности, содержащих до 30% органических веществ, путем включения их в магнезиальный цемент

Изобретение относится к технологии переработки жидких отходов, в том числе и радиоактивных отходов (РАО)

Заявленное изобретение относится к способам обезвреживания жидких радиоактивных отходов ядерных энергетических установок, загрязненных нефтепродуктами, продуктами коррозии и синтетическими поверхностно-активными веществами, в полевых условиях. В заявленном способе предусмотрено отстаивание отходов в исходной емкости со сливом загрязнений с поверхности в сборник нефтепродуктов, предочистка на механических насыпных фильтрах с модифицированными азотсодержащими углями и микрофильтрах грубой и тонкой очистки, умягчение и опреснение на обратно-осмотическом фильтре с отстаиванием отходов в двух промежуточных емкостях. При этом фильтрат обратноосмотичесих фильтров отправляют на доочистку на ионообменных фильтрах, а концентрат возвращают в первую промежуточную емкость перед микрофильтрами в качестве подщелачивающего реагента до насыщения по солям с отверждением образующихся радиоактивных концентратов путем включения в портландцемент, причем насыщенные нефтепродуктами угли заменяют новыми, а отработанные сжигают вместе со слитыми из исходной емкости нефтепродуктами, включая зольный остаток в портландцемент вместе с концентратами отходов. Техническим результатом является повышение прочности цементного камня в 1,5-2 раза и надежности фиксации в нем радионуклидов. 1 ил.
Изобретение относится к переработке жидких радиоактивных отходов, образующихся в процессе переработки ОЯТ. Описан способ переработки технециевых растворов, включающий осаждение технеция из азотнокислых растворов с концентрацией азотной кислоты или нитрат-иона, не превышающей 3 моль/л, концентрированными водными растворами о-фенантролиновых или α-бипиридильных комплексов двухвалентных переходных металлов, или смешанными комплексами указанных органических соединений, или смешанными комплексами, содержащими о-фенантролин или α-бипиридил с двухосновными аминами. Полученные осадки металлорганических пертехнетатов прокаливают в токе водорода при температуре 600-1200°С как в присутствии легкоплавкого металла или его оксида с температурами плавления 200-800°С, так и без него для получения на их основе устойчивых и пригодных для дальнейшего хранения и переработки матриц. Технический результат - получение технеция в конечной форме, пригодной для дальнейшего хранения и переработки. 4 з.п.ф-лы, 2 табл., 6 пр.

Изобретение относится к области переработки гетерогенных жидких радиоактивных отходов (ЖРО), в частности к переработке отработавших мелкодисперсных абразивных фильтроматериалов, и может быть использовано при переработке отработавшего фильтроперлита (ФП) систем спецводоочисток. Сущность заявленного способа заключается в том, что предусмотрены операции извлечения пульпы фильтроперлита из емкости хранения, удаления избыточной влаги, транспортирования гидротранспортом и цементирования, введения в пульпу перед транспортированием из емкости хранения отработанных ионообменных смол в количестве 10÷75% от объема фильтроперлита при плотности 1÷1,5 г/см3. Техническим результатом является возможность снижения износа оборудования и трубопроводов в процессе осуществления способа переработки радиоактивных отходов фильтроперлита в 80-100 раз, а также снижение износа насосов при транспортировке фильтроперлита и упрощение операции транспортировки пульпы. 2 ил.
Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может быть использовано для утилизации маточников, образующихся при получении тетрафторида урана из азотнокислых растворов с использованием процессов экстракции, реэкстракции и термообработки соединений урана, получаемых из реэкстрактов с получением диоксида урана и дальнейшей его обработкой хлоридно-фторидными растворами. Способ утилизации оборотных маточных растворов производства тетрафторида урана, включающий их смешение при значениях pH 4,0-5,2 барботажем воздухом до стабилизации значения pH и обработку гидроксидом натрия при значениях pH 10,5-11,0, отделение урансодержащих осадков от растворов с последующим возвратом их на стадию выщелачивания исходных продуктов, отстой сбросных растворов на хвостохранилище и закачку отстоявшейся части растворов в подземные горизонты. Техническим результатом является снижение расхода азотной кислоты, гидроксида натрия и извести, сокращение сброса жидких отходов на хвостохранилище. 2 з. п. ф-лы, 6 табл.
Изобретение относится к способу отверждения жидких высокоактивных отходов с целью переведения их в компактный материал, пригодный для долговременного и безопасного хранения. Способ заключается в переведении отходов в гелеобразное состояние и характеризуется тем, что в растворы высокоактивных отходов вводят соли циркония, железа и глицерин до концентрации их в растворах соответственно не менее 0,12, 0,6 и 0,23 М/л, выдерживают полученную смесь в течение не менее 2,5 ч с последующим добавлением в смесь раствора однозамещенного фосфата калия в фосфорной кислоте до мольного соотношения компонентов Zr:Fe:K:PO4=1:3:2:5-8, высушиванием, прокаливанием полученного полимерного геля цирконилфосфата соответственно при 70-90°C и 300-400°С и плавлением полученных гранул при 980-1000°С. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано при производстве «реакторного» 99Мо как генератора 99mТc биомедицинского назначения, а также при анализе технологических растворов для предварительного выделения Мо или Мо и Zr при экстракционной переработке растворов технологии отработавшего ядерного топлива атомных электростанций (ОЯТ АЭС). Описаны варианты способов селективного экстракционного извлечения значительной части молибдена или совместно молибдена и циркония из радиоактивных растворов с получением экстракта. Перерабатываемый радиоактивный раствор обрабатывают экстрагентом, представляющим собой трудно растворимый в водной фазе спирт, в присутствии экстрагируемого комплексообразователя, в качестве которого могут быть использованы гидроксамовые кислоты с числом углеродных атомов 6-12, что обеспечивает достаточно полное извлечение молибдена и циркония в органическую фазу. Из экстракта выделяют молибден или молибден и цирконий в компактном виде сублимацией или реэкстракцией. Технический результат - получение экстракта, очищенного от альфа- и гамма-радиоактивных примесей более чем в 100 раз, и последующее раздельное выделение радионуклидов из экстракта, совмещенное в заключительной стадии процесса с регенерацией экстрагента. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 табл., 12 пр.
Наверх