Система очистки концентрата


 


Владельцы патента RU 2541357:

Диверсифайд Текнолоджиз Сервисез, Инк (US)

Заявленное изобретение относится к системе для очистки потока отходов, преимущественно жидких или водных радиоактивных отходов, для их безопасной утилизации и превращения их в одну или две формы, включая водную форму для безопасного сброса в окружающую среду и отверждаемую форму для безопасной утилизации. При осуществлении заявленного изоберетения предусмотрена реализация пяти шагов, обозначенных как I-V. Синхронизация выбора сорбирующих веществ и мультирецикловой опции для удаления целевых веществ из потока отходов предусмотрена как этап шага II (сорбция или изотопное восстановление с помощью порошкового сорбента). Другие шаги соотносятся с сорбционным шагом (II), включая окисление (I) для дезактивации или разрушения существующих хелирующих агентов, твердо-жидкостную сепарацию (III) и селективный ионный обмен (IV) для достижения конечного желаемого результата обработки потока отходов. Завершающим шагом является конечная обработка (V). Техническим результатом является возможность применения заданной специфической стратегии для целевого элемента с помощью синхронизации выбора сорбирующих веществ и мультирецикловой опции для удаления целевых веществ из потока радиоактивных отходов. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Данная заявка имеет притязание на приоритет по предыдущей заявке №61/393804, поданной 15 октября 2010 г. в Патентное ведомство США, раскрытие которой выполнено с учетом противопоставленных материалов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область изобретения

Настоящее изобретение относится к Способам, Процессам или Системам для обработки и очистки радиоактивного жидкого или водного концентрата, таких как поток на заводе ядерного топлива или жидкий или водный концентрат, содержащий радиоактивные отходы или другие формы отходов, попадающих в окружающую среду.

2. Предварительная информация

Документально подтверждено, что ряд заводов в Северной Америке, Азии и Европе, особенно в Западной Европе, и в других районах мира, занимаются проблемами хранения радиоактивных концентрированных флюидов (либо радиоактивных агентов в растворе), или застарелых концентратов, которые накопились в большом количестве на различных заводах, особенно в последние 20-30 лет. Поэтому удаление радионуклидов из жидких радиоактивных отходов атомных электростанций стало важным приоритетом для Европейского Союза и государств - его членов и других стран мира. Среди этих атомных электростанций есть и такие, где энергия, получаемая путем ядерного расщепления, преобразовывается в электричество.

Примером подобной электростанции может служить Кольская АЭС Полярные Зори, Мурманская область, Российская Федерация. Накопленные жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) на этой станции в течение некоторого периода временно хранились в танках из нержавеющей стали и должны были обрабатываться так, чтобы было возможно безопасное долгосрочное хранение, транспортировка и конечная утилизация таких отходов. Данный проект оказался недостаточно успешным. Кольская АЭС (атомная электростанция) применяла систему для удаления радионуклидов из выпаренных концентрированных продуктов декантации и осадков кристаллической соли. Данный процесс состоял из фазы окисления и фазы фильтрации. В их случае окисление достигалось введением озона в жидкие радиоактивные отходы (опубликовано в составе предложения к участию в конкурсе по открытой международной процедуре, программа TACIS, ec.europa.eu/europeaid/tender/data, номер публикации EuropeAid/125590/D/SUP/RU, 2007 - приложение, 4 л.). Однако данный подход не контролировал температуру и уровень pH идеальным образом для того, чтобы способствовать вовлечению озона в процесс. Это приводило к тому, что температура поднималась до 90 градусов по Фаренгейту (или около 32.22 градусов Цельсия), в результате чего растворимый озон становился почти полностью нерастворимым; и это, в свою очередь, приводило к неудовлетворительной утилизации, причем озон не растворялся в воде и выпускался в окружающую среду в виде газа. Уровень pH не контролировался и не поддерживался в оптимальных пределах, которые предупреждали бы осадкообразование бора и оптимизировали использование озона. Фильтрация применялась для отделения (нерастворимых) радиоактивных продуктов окисления от их жидкой фазы, но только применялась микрофильтрация, а не ультрафильтрация, которая бы меньше позволяла частицам проходить, чем микрофильтрационная область. Изотопы кобальта, серебра и железа часто находятся практически в коллоидном состоянии и ближе к нижней границе микрофильтрационного интервала. В прошлом, некоторое оборудование и некоторые методические подходы, использованные в этой системе, оказывались недостаточно эффективными в том, что касалось требований к эксплуатационным качествам, и в том, что касалось их надежности и эффективности; в целом, были чрезвычайно необходимы значительные усовершенствования данного типа процесса на этой станции и на подобных ей.

Изобретения, являвшиеся предметами патентных публикаций в прошлом, страдали рядом недостатков и достаточно далеки от настоящего изобретения.

Например, патент США №4,894,091 на имя Напьера и др., в котором приводятся инструкции по осуществлению процесса, используемого для удаления металлов из воды, включая шаги предварительного отделения солей из воды фильтрованием, корректировки уровня pH до примерного показателя между 2 и 3, снижения количества кислорода, растворенного в воде, повышения pH до примерного уровня между 6 и 8, добавления растворимого в воде сульфида для получения осадков нерастворимых сульфид- и гидроксид - образующих металлов, добавления флокулянта, сепарации осадка хлопьев и постфильтрации полученного раствора, причем постфильтрованный раствор может быть дополнительно пропущен через ионно-обменную смолу для удаления остаточных ионов металла.

Патент США №7,772,451, выданный на имя Энда и др., раскрывает систему химического обеззараживания радиоактивного материала, отличается от настоящего изобретения тем, что представляет собой, в самом широком смысле, систему химического обеззараживания радиоактивного материала, которая формирует поток жидкости через циркуляционную петлю, связанную с потоком для циркуляции обеззараживаемой жидкости, при этом циркуляционная петля включает устройство подачи обеззараживаемого агента, подающее обеззараживаемую жидкость, которая является восстановительной и представляет собой водный раствор, включающий карбоновую кислоту (а именно, "муравьиную кислоту") и дикарбоновую кислоту (а именно, "щавелевую кислоту"); устройство, подающее перекись водорода в обеззараживаемую жидкость; ионный обменник для отделения и удаления ионов металла из обеззараживаемой жидкости; и озонатор для введения озона в обеззараживаемую жидкость, либо устройство, подающее окислитель, которое подает марганцовую кислоту или перманганат в обеззараживаемую жидкость; при этом в состав системы не входит устройство для восстановления трехвалентного железа до двухвалентного состояния, в то время как любая кислота, присутствующая в системе, является органической. Данная система, так же как и система, разработанная Напьером и др. и описанная выше, не включает в себя такие шаги настоящего изобретения, как Окисление или Озоновое Окисление (I), Сорбция или Изотопное Восстановление с помощью Порошкового Сорбента (II), Твердо-Жидкостная Сепарация (III), Регулируемый и Конфигурируемый Ионный Обмен (IX) (IV), а также в рамках шага V: Сброс Воды (Va) или Сушка растворенных твердых веществ в получившемся потоке отхода до Сухих Твердых веществ (Vb).

Патент США №5,196,124, выданный на имя Коннора и др., включает способ сокращения содержания радиоактивного материала в жидкостях, извлекаемых из подземных резервуаров, который подразумевает размещение твердого сорбента в матричной породе, окружающей ствол скважины в зоне разработки, который действует как фильтр для растворенных в воде радионуклидов, присутствующих в порах резервуара. Несмотря на использование сорбции, Коннор не способствует ее применению методами или последовательностью операций, которые изложены в настоящем изобретении. Данный способ также не использует порядок шагов или эффект, достигаемый за счет Окисления, предшествующего сорбции; не применяются также ни Твердо-Жидкостная Сепарация, ни Регулируемый и Конфигурируемый ионный обмен, ни Сброс воды или Сушка растворенных твердых веществ, находящихся в потоке отхода, до получения Сухих Твердых веществ; все, что осуществляется заявляемым способом после шага сорбции. Также патент США №5,728,302, выданный на имя Коннора, имеет сходные отличия от настоящего изобретения.

Патент США №5,908,559, выданный на имя Крайслера, описывает применение МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЯ И СЕПАРАЦИИ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПОТОКОВ ОТХОДА. Данный метод включает в себя шаги, заметно отличные от настоящего изобретения, причем: уровень pH потока отхода подвергается корректировке; добавляется комплексообразующий относительно металла агент, добавляется вещество, способствующее увеличению размера частиц; добавляется флокулирующий агент. Полученный раствор сточных вод обезвоживается, предпочтительно с использованием листового или рамочного пресса, что приводит к появлению шлама и различных остаточных веществ, всплывающих на поверхность раствора; получение металлов происходит из шлама после его плавления, сушки и обезвоживания осадка на фильтре с веществами, способствующими плавлению, так, чтобы обеспечить избирательное удаление расплавленного металлосодержащего концентрата для его отливки в формы и продажи на основные плавильные заводы.

Патент США №7,282,470, выданный на имя Такера и др., хотя и применяет в качестве добавки растворимый сорбент, а именно сорбит или маннит, с других точек зрения не сходен с шагами способа по настоящему изобретению.

Заявка США №200910252663, поданная Везериллом, предусматривает МЕТОД И СИСТЕМУ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ ЧАСТИЦ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ЭЛЕМЕНТАРНОМ УРОВНЕ ИЗ ЖИДКОГО ПОТОКА, а также включает в качестве одного из шагов проведение жидкого потока с частицами загрязнения на элементарном уровне через проточный монолит, содержащий катализатор окисления для окисления частиц загрязнения на элементарном уровне; контактирование жидкого потока, имеющего в своем составе окисленные частицы загрязнителя, с сорбентом, не имеющим в составе катализатора оксиления, для сорбирования оксиленных частиц загрязнителя. Однако данный метод не имеет функционального эффекта, достигаемого выполнением шагов, включенных в настоящее изобретение.

В публикации заявки РСТ № WO 2007123436 (A1), упоминающей Александрова и др. в качестве авторов, раскрыто использование сорбента, а также применение окислителей, таких как перманганат калия. Однако в данном процессе не применяется последовательность шагов, описанная в настоящем изобретении; также не применяются ни Твердо-Жидкостная Сепарация III, ни Регулируемый и Конфигурируемый Ионный Обмен (IX) IV, ни Сброс Воды (Va), ни Сушка растворенных твердых веществ, содержащихся в полученном потоке отхода, до получения Сухих Твердых веществ (Vb), реализуемые в данном изобретении.

Российский патент № RU 2122753 (C1), выданный на имя Дмитриева и др., излагает сущность процесса, который состоит в окислительной обработке отходов и/или коллектора радионуклидов посредством озонирования в присутствии катализатора окисления; далее твердо-жидкостная сепарация и сброс после очистки жидкой фазы селективными сорбентами. Однако последовательность шагов, а также их качественный состав не сходны с настоящим изобретением, и Дмитриев не применяет Регулируемый и Конфигурируемый Ионный Обмен (IX) (шаг IV), а в рамках Шага V: Сброс Воды (Va) или Сушку результирующего потока отходов с растворенными твердыми веществами до получения Сухих Твердых веществ (Vb), как в настоящем изобретении; также не ясны, ввиду отсутствия описательной иллюстрации, ни порядок, ни сущность обработки, которая используется для сепарации радионуклидов.

Поэтому квалифицированными в данной области специалистами предполагается, что в рамках настоящего изобретения реализуются существенные и отличные от других процесс и система с функциональными и структурными преимуществами, без использования общепринятых технологий прошлого в том, что касается обработки, очистки, накопления и химического воздействия на жидкие радиоактивные отходы или радиоактивные концентраты флюидов, хранящиеся или находящиеся на атомной электростанции или имеющие к ней отношение. Эффективность, гибкость, адаптируемость эксплуатации, многоаспектная практичность, а также ощутимые возможности функционального использования настоящего изобретения будут оценены в ходе эксплуатации изобретения, а также будут служить важной основой при доказательстве новизны изобретения в данной области техники.

Краткое изложение сущности изобретения

Вышеупомянутые и иные цели изобретения могут быть достигнуты с помощью заявляемых по изобретению способа и системы. В одном аспекте, изобретение включает способ и связанную систему для обработки и очистки радиоактивного концентрата, часто хранящегося как застарелый водный концентрат, или другого радиоактивного отхода или форм отходов окружающей среды или опасных отходов; способ включает шаги, обозначенные римскими цифрами I, II, III, IV и V, сущность которых состоит в следующем:

Окисление или Озоновое окисление I, необходимее для деструкции существующих хелирующих агентов

Сорбция либо Изотопное Восстановление II с Помощью Порошкового Сорбента

Твердо-Жидкостная Сепарация III

Регулируемый и Конфигурируемый Ионный обмен (IX) IV и

В рамках Шага V: Сброс Воды (Va) или Сушка результирующего жидкого потока отходов с растворенными твердыми веществами до получения Сухих Твердых веществ (Vb).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКА

Единственный рисунок-иллюстрация применения, представленный на фигуре, представляет собой блок-схему и схематичное изображение Системы Очистки Концентрата как способа очистки водного радиоактивного флюида в цикле ядерного реактора или в системе радиоактивных отходов согласно предпочтительному воплощению данного изобретения.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ РЕАЛИЗАЦИЙ

Следующее описание предпочтительных реализаций, понятий и инструкций относительно настоящего изобретения сделано относительно приложенной фигуры, которая представляет собой иллюстрированный пример инструкций, структурных и функциональных элементов способа, описанного в настоящем изобретении, и системы; среди многих других образцов, существующих в объеме и духе данного изобретения.

Обращаясь к единственной иллюстрации (рисунку), представленной в настоящей заявке, здесь присутствуют проиллюстрированные схематическими средствами предпочтительные воплощения данного изобретения, касающегося способа и системы очистки радиоактивного водного концентрата, Система Очистки Концентрата или способ 10 по заявляемому изобретению. На рисунке применены следующие обозначения:

10 способ и система обработки радиоактивного концентрата, Система Очистки Концентрата или способ по изобретению
I (Римская Цифра Один) Шаг Окисления или Озоновое Окисление или окисление
II Шаг Сорбции или Изотопное Восстановление с Помощью Порошкового Сорбента
III Шаг Твердо-Жидкостной Сепарации
IV Шаг Регулируемого и Конфигурируемого Ионного Обмена (IX)
V Шаг непосредственного Сброса Воды (Va) либо Сушки полученного потока отходов до получения Твердых веществ (Vb) и Сброс либо Рецикл Воды.
8 поток отходов или питающий поток
6 место хранения, контейнерная зона или устройство
12 рецикловый сосуд для окисления
14 линия питания для (12)
14a возвратная окислительная линия
IX ионный обмен
16b озоновыделитель и смесительное оборудование
17 линия подачи озона
16a узел или модуль подачи озона
11 станция измерения ORP (окислительно-восстановительного потенциала)
18 теплообменник
23 насос (либо иное эквивалентное средство передачи энергии или силы)
22 рецикловая окислительная линия
24 зона подачи сорбента
24a линия питания из (24)
13 зона измерения рH/температуры
15 узел химической инъекции
19 подача питания выделителя
20 зона сорбционной обработки (сосуд или контейнер)
38 центральная линия рецикла
21 передаточная линия
25 смеситель
26 передаточная линия твердых веществ
28 танк для сбора твердых веществ
31 сорбентная рецикловая линия
34 фильтрационная установка
35 фильтрационное средство установки (34)
33 устройство для сепарации и отстаивания (и подобные виды оборудования и средства)
22А первая линия рецикла
31А вторая линия рецикла
36А фильтрационная линия рецикла или третья линия рецикла
30 насос (или другие движущие или передающие силу средства)
7 устройство для отделения твердых веществ
передаточная линия для твердых веществ
28 танк для сбора твердых веществ
40 фильтратная линия
42 первый IX сосуд
43 первая IX разветвленная линия
44 второй IX сосуд
45 вторая IX разветвленная линия
46 третий IX сосуд
47 третья IX разветвленная линия
48 четвертый IX сосуд
51 IX линия отвода
49 четвертая IX разветвленная линия
41 разветвленная система
50 мониторинговый танк
53 линия питания выпаривателя
54 выпариватель
52 станция регулировки уровня рH
56 станция измерения уровня рH
50R линия рецикла танка (50)
55 насос
57а линия (ассоциированная с Шагом Va)
57b линия (ассоциированная с Шагом Vb)
60 линия повторного использования (селективная линия рецикла, ведущая на завод)
70 Управление процессом (для дистанционных или компьютерных операционных систем)
PLC Компьютер, используемый в реализации и обучении по изобретению, запрограммированный для контроля всех главных функций системы 10 в той последовательности, которая требуется для безопасного запуска, эксплуатации и остановки системы по изобретению
HMI Человеко-машинный интерфейс (HMI), который представляет из себя либо специализированный местный экран, либо один или более удаленных компьютерных экранов, которые могут быть расположены в комнате дистанционного управления (диспетчерской), из которой ведется поддержка использования настоящего изобретения, причем компьютеры могут также находиться в любой точке заводской территории, поддерживая использование настоящего изобретения, либо в любой точке мира, где доступен интернет.

При предпочтительной реализации изобретения осуществляются следующие шаги:

Окисление или Озоновое Окисление - Шаг I (Римская Цифра Один)

Сорбция или Изотопное Восстановление с помощью Порошкового Сорбента - Шаг II

Твердо-Жидкостная Сепарация - Шаг III

Избирательный или Регулируемый и Конфигурируемый ионный обмен (IX) - Шаг IV

Шаг V: Сброс Воды (Va) или Высушивание полученного потока растворенных твердых веществ до Сухих Твердых веществ V (Vb) и выпаренного потока, который может быть сброшен безопасно для окружающей среды либо подвергнут рециклу.

Изобретение может быть предназначено для решения ряда проблем, включая такие, как известное качество воды, ограниченность источников воды, а также необходимость уменьшения объемов отходов, получаемых при переработке существующих хранящихся и новых концентратов, так же как ряда других веществ, концентратов и флюидов. Способ 10 по изобретению может также быть использован для удаления таких веществ, как сурьма, цезий, кобальт, хром, марганец, железо, серебро и иные загрязнители.

Шаг окисления I (римская цифра один) настоящего изобретения предпочтительно является периодической операцией, хотя могут быть использованы и другие циклы и определения, такие как "постоянная" и другие, имея длительность от примерно одного (1) часа до примерно сорокавосьми (48) часов. Жидкий поток отхода 8 поставляется из хранилища, контейнерной зоны или устройства 6. Концентраты или радиоактивные концентраты, которые обсуждались выше и которые хранились какое-то количество лет (застарелые отходы), либо были произведены недавно, являются обрабатываемыми радиоактивными отходами, на которых можно эффективно использовать данное изобретение. В предпочтительной реализации данного изобретения, поток 8 будет состоять из застарелого концентрата, который хранился некоторое количество лет, либо был недавно произведен в различных контейнерах или устройствах, как обсуждалось выше.

Поток отхода 8 обеспечивается либо направляется из места хранения 6, содержащего такой радиоактивный концентрат, часто хранимый без каких-либо ограничений и вне зависимости от его типа, такой, как застарелый концентрат, либо иные радиоактивные отходы или формы загрязнения окружающей среды или опасные отходы, в рецикловый сосуд для окисления 12, по линии питания 14. Отходы 8, очищаемые по способу 10, часто будут, по крайней мере, частично уже содержать хелирующие агенты такие, как щавелевая или лимонная кислота, растворы этилендиаминтетрауксусной (EDTA) кислоты, легко окисляемых металлических ионов (LOMI) и другие. Более вероятно, хотя и не всегда, что отходы 8, подвергаемые обработке, будут содержать щавелевую и лимонную кислоту и иногда этилендиаминтетрауксусную кислоту. Как будет более подробно описано ниже, данные хелирующие агенты или другие присутствующие будут разрушены либо дезактивированы; так что не сформируют часть данного способа 10, действительно либо специфично извлекающего радиоизотопы и целевые вещества из отходов 8. Как здесь изложено, в данном изобретении это главным образом достигается за счет окисления отходов и дезактивации хелирующих агентов в противоположность хелатообразованию.

Одновременно с направлением, во время либо после направления включается насос 23 для рецикла концентрата из сосуда 12 и его возврата в сосуд 12 и, при необходимости, теплообменник 18; при этом зона 13 измерения уровня pH и температуры (pH/температуры) и станция 11 измерения ORP используются для измерительных целей, чтобы определить необходимость дальнейшей обработки. Определяется приемлемость уровня pH, и корректировка производится в случае необходимости с помощью узла химической инъекции 15. Если требуется противопенный реагент, он также добавляется с использованием узла химической инъекции 15. Теплообменник 18 применяется, если требуется корректировка температуры для получения температуры, которая является более благоприятной в области окисления. Благодаря повышенной растворимости кислорода и озона при более низких температурах, охлаждение для поддержания более низких температур концентрата повысит скорость окисления, поскольку большее количество окислителя будет растворено и, таким образом, будет доступно для окисления.

После введения химических добавок озон, который подается по линии 17 из узла или модуля поставки озона 16a, проходит через озоновыделитель 16b или непосредственно в линию 17 поставки озона и смешивается с объемом озона либо другого окислителя, подаваемого через узел химической инъекции 15. Процесс окисления (I) (или обеспечиваемый озоном процесс), как продемонстрировано в сосуде 12, также может вовлекать (сопровождаться либо быть заменен) такими реагентами, как перманганат (либо перманганат калия), гипохлорит (либо гипохлорит натрия), перхлорат и/или пероксид водорода (H2O2) и/или другие окислители. Шаг окисления (I) (римская цифра один) также будет включать в себя измерение ORP и уровня pH в целях мониторинга состояния окисления потока отхода 8.

В этой связи, как продемонстрировано на примере фигуры рисунка, ORP измеряется на измерительной станции ORP 11 на рецикле в окислительный сосуд 12. Таким образом, вода проходит процесс рецикла через озоновыделитель 16b для окисления органических веществ и металлов в сточной воде из сосуда 12 и через холодильную установку 18 для поддержания более низкой температуры для лучшей растворимости озона, с использованием насоса 23 либо другого равноценного средства передачи энергии и силы. Согласно данному изобретению, разрушение хелирующих агентов, таких как, например, этилендиаминтетрауксусной (EDTA) кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты и других является необходимым в рамках процесса по изобретению, чтобы высвободить активные вещества так, чтобы эти растворенные вещества могли быть удалены в концентрированной твердой форме, а водная фаза могла быть либо удалена безопасно для окружающей среды либо направлена не рецикл. Как указано ниже, поток 8 сообщается либо передается через линию питания 22; которая таким образом обеспечивает передачу потока 8 в виде окисленного раствора из сосуда 12 в зону сорбционной обработки 20. Отделение продуктов обработки во второй сосуд обеспечивает увеличение пропускной способности системы, а также предотвращает возможные осадки сорбента от окисления при последовательных обработках окислением, которые могут привести к образованию промежуточных химических веществ, которые не только трудно поддаются окислению, но и препятствуют надлежащему удалению сорбента во время шага сорбции II (римская цифра два).

Уровень pH обрабатываемого раствора является важным фактором при использовании озона в предпочтительной для настоящего изобретения форме. Во время шага окисления I (римская цифра один), включающего разрушение хелирующего агента, предпочтительный уровень pH должен быть приблизительно ниже значения 12.5 и, что еще более предпочтительно, менее приблизительно 12 для окисления хелирующих агентов. Более высокие значения уровня pH приводят к неэффективному использованию озона в процессе окисления хелирующих агентов. Начальный уровень pH может быть более высоким в присутствии других органических веществ, по завершении окисления которых уровень pH снижается до указанного предпочтительного значения для окисления хелирующих агентов. В иных случаях следует добавить кислоту, совместимую с системой для корректировки уровня pH до указанного значения для начала окисления хелирующих агентов, если таковые присутствуют.

Уровень pH оказывает большое влияние на необходимый уровень ORP для получения необходимого результата окисления. В начальный период окисления типичных хелирующих агентов в концентрате уровень pH ощутимо не меняется, в то время как структура хелирующего агента распадается на меньшие химические компоненты, которые в природе не образуют хелатов. Когда органическое вещество хелирующего агента уже разрушено, уровень pH вновь начинает снижаться, при этом выделяется CO2. На этом этапе окисление часто уже в достаточной степени завершено, чтобы происходило осадкообразование кобальта и иных металлов, а также высвобождение других изотопов для их удаления либо с помощью сорбентов, либо избирательного ионного обмена.

Что касается контроля уровня pH и шага Окисления I в настоящем изобретении, контроль уровня pH необходим, чтобы способствовать растворимости некоторых составляющих, а также обеспечивает оптимальное окисление. Растворимость некоторых составляющих очень чувствителен к уровню pH; следовательно, можно поддерживать либо минимальный, либо максимальный уровень pH для того, чтобы предотвращать осадкообразование соли, которое не требуется до заключительного выделения или сушки. Процесс окисления также имеет оптимальный задаваемый уровень pH для минимизации количества окислителя и максимизации скорости окисления данного химического вещества. Согласно методу 10 данного изобретения, уровень pH может быть скорректирован в различные моменты процесса окисления для того, чтобы минимизировать время без отрицательного влияния на область растворимости. Окисление хелирующих агентов часто протекает очень медленно, если уровень pH находится за пределами оптимальной области. Корректировка уровня pH может быть отложена до момента, когда низкомолекулярные органические вещества и более легко окисляемые органические вещества окислятся, для того, чтобы подвести уровень pH в более оптимальную область без химических добавок. Таким образом, мониторинг уровня pH в сравнении с уровнями ORP во время процесса окисления является необходимым для определения момента добавления химических реагентов, корректирующих уровень pH. Непрерывный длительный период без каких-либо колебаний уровня pH, но с растущим окислением может указывать на вход в процесс окисления хелирующего агента, особенно в том случае, когда уровень ORP изменяется медленно и выходит на относительно постоянный подъем без постоянного снижения уровня pH. Это обычно происходит при диапазоне ORP от +300 до +1000 милливольт, в зависимости от уровня pH. Таким образом, как продемонстрировано в качестве примера на рисунке, если уровень pH в зоне 13 измерения уровня pH и температуры больше, чем уровень pH в зоне 12, тогда уровень pH следует понизить посредством добавления подходящих кислот через узел химической инъекции 15.

Также, в настоящем изобретении уровень pH является показателем того, что окисление хелирующих агентов и их расщепление на более мелкие куски подходит к своему завершению, а также того, что окисление более мелких кусков до CO2 начинает понижать уровень pH, который находился на практически постоянном уровне во время расщепления хелирующих агентов. Расщепление хелирующих агентов на более мелкие куски, которые более не могут хелировать металлы, должно предпочтительно приводить к окислению большинства указанных мелких кусков. На то, что происходит процесс окисления хелирующего агента, указывают малые изменения уровня pH, либо полное отсутствие таковых. Изменение уровня pH от примерно 0.01 до примерно 0.1 единиц pH означает, что процесс окисления хелирующего агента осуществлен на 99.9%, а радиоизотопы могут быть удалены с помощью фильтрации, сорбентов (Шаг II), а также Регулируемым и Конфигурируемым Ионным Обменом (Шаг IV).

Относительно возвратной окислительной линии 14a, она поставляет рецикловый объем, который идет через теплообменник 18 для понижения температуры рециклового объема до предпочтительной температуры, которая составляет значение ниже приблизительно 80 градусов по Фаренгейту (или около 26.67 градусов по шкале Цельсия), но более предпочтительное значение должно быть ближе приблизительно к 60 градусам Фаренгейта (или примерно 15.56 градусов Цельсия), когда возможно, перед введением линии питания 14, напрямую либо через линию 19 подачи питания озоновыделителя и далее обратно в сосуд 12, как схематически проиллюстрировано на рисунке. Таким образом, озон может быть более полноценно использован в линиях до попадания в сосуд 12, а также непосредственно в сосуде 12.

Поток отходов 8 перекачивается, например, насосом 23, либо каким-то иным образом направляется в рецикловую окислительную линию 22, по частям последовательно, в рецикловую сорбционную зону, сосуд либо контейнер 20. Как показано на рисунке, линия 22 ведет к передаточной линии 21. Передаточная линия 21, таким образом, представляет собой короткую соединительную линию между рецикловой окислительной линией 22 и центральной линией рецикла 38, таким образом, что линия 38 проводит рецикл на всем своем протяжении в зону обработки рецикла сорбентом либо в сосуд 20. В сорбционную зону 20 сорбирующие вещества подаются из зоны подачи сорбента 24 через линию питания 24а, либо иными способами подачи или коммуникации, и хорошо смешиваются с помощью миксера 25, либо равноценными средствами перемешивания и смешивания с потоком отходов 8 в зоне 20. Ряд сорбирующих веществ или материалов, в особенности порошковые сорбенты, которые предпочтительны для использования в данном изобретении, являются доступными и известными для применения на шаге II. Сорбент также может содержать ионообменную среду, особенно размером более тонкого сита, которая может не подходить для колонной очистки. В общем говоря, сорбент можно определить как вещество, которое обладает свойством собирать молекулы другого обрабатываемого вещества (которое, само по себе, также может быть еще смешано с дополнительными веществами, не предназначенными для сбора) с помощью процесса сорбции либо впитывания и удерживания обрабатываемого вещества с помощью адсорбции или абсорбции. Сорбенты в настоящем изобретении используются для того, чтобы удалить большой процент радиоизотопов или иных нежелательных загрязнителей скорее, чем с помощью материалов избирательного ионного обмена, поскольку данные сорбенты по крайней мере примерно в 10-100 раз более производительны, чем избирательные IX материалы, в связи с чем объемы отходов, предназначенных для утилизации, значительно сокращаются, снижая таким образом эксплуатационные расходы. Сорбирующие вещества выбираются и смешиваются в контейнере 20 таким образом, что поток 8 помещается на химическую ориентацию для ионного удаления и таким образом, что ионная связь, сформированная в данной области, сохраняется дольше, когда это требуется. Порошковые, гранулированные, жидкие ионные флокуленты и иные формы сорбентов являются таковыми, что представляют собой материал ионного обмена, действующего в качестве абсорбента и формирующего ионные связи и особенно на ранней стадии. Кроме того, в предпочтительном способе реализации осадок и химически сорбируемые твердые вещества, которые формируются в рецикловом сорбционном сосуде 20, направляются или передаются на/в передаточную линию 26 для твердых веществ и в сборочный танк 28 для твердых веществ. Данный процесс может повторяться последовательно с добавляемыми сорбентами, когда это нужно; т.е. один или более сорбентов могут быть выбраны и добавлены в сорбционный контейнер 20 таким образом, чтобы наиболее точно и прицельно подвергнуть процессу сорбции один или более выбранных элементарных веществ. Такое добавление индивидуальных сорбентов, если таковое избирается, создает последовательное добавление сорбентов и стратегию добавления сорбентов для наиболее точной обработки элементарных веществ в сорбционном контейнере 20 во время связанных, либо одновременных отрезков времени, когда такие элементарные вещества присутствуют в сорбционном контейнере 20 и обрабатываются.

Поток отхода 8, после того, как он обработан в контейнере или зоне 20, затем перекачивается или иным образом направляется на линию питания 31 и в подсистему, осуществляющую твердо-жидкостную сепарацию шаг III, как это схематически проиллюстрировано на рисунке. Твердые вещества обычно отделяются за счет использования комбинации центрифужной сепарации и отстаивания (33) и фильтрации (34). Гидроциклоны и иные подобные им средства являются предпочтительным методом для начальной сепарации сорбентов, за которой следует ультрафильтрация, имеющая целью удаление очень мелких или коллоидных частиц твердых веществ. Центрифужная сепарация особенно эффективна при концентрировании твердых веществ для их дальнейшего удаления. Однако следует понимать, что возможно применение и других сходных средств для достижения той же самой функциональной цели.

Фильтрационная установка 34, в которую поток 8 направляется с помощью линии питания 31, наглядно представлена как ультрафильтрационная и которая снабжена по крайней мере одним дополнительным средством или мембраной. В предпочтительной реализации изобретения применяется одна или больше Трубчатых Ультрафильтрационных Мембран, хотя ультрафильтрация сама по себе не обязательно должна осуществляться через трубчатую установку, а применяться может одна или больше таких установок. Примером предпочтительной ультрафильтрационной установки является система TUF™ от компании Диверсифайд Текнолоджиз Системз, Инк., г. Ноксвилл, штат Теннеси. Система TUF™, то есть "Трубчатая Ультрафильтрационная" Система, фильтрует поток отходов 8 до частиц, чей размер меньше чем 0.05 микрон, и способна удалить практически 100% суспендированных твердых веществ, металлокомплексов и большинство коллоидного материала из потока путем проведения его через серию пересекающих поток мембран. Как указано, возможно применение других видов пересекающих поток мембран и иных средств. Кроме того, в предпочтительной реализации, устройство сепарации и отстаивания 33 и данные виды центрифужного оборудования и устройства, подобные гидроциклону, могут применяться в рамках настоящего способа 10 для удаления сорбентных материалов до попадания потока в фильтрационную установку 34 (либо ультрафильтрационные установки) для обратного получения таких твердых веществ, которые были вовлечены в шаг сорбции II.

Как проиллюстрировано на рисунке, касающемся соответствующих линий рецикла в их предпочтительном воплощении: первая линия рецикла 22A, вторая линия рецикла 31A и третья линия рецикла 36A, все они предусмотрены в качестве элемента способа изобретения 10 в предпочтительных реализациях.

Таким образом, в предпочтительном воплощении изобретения в методе 10 зона сорбционной обработки (сосуд либо контейнер) 20 имеет три возможных пути рецикла: первый, второй и третий рецикл, в зависимости от операции, которая выполняется системой. Первая линия рецикла 22A до устройства 33 для сепарации и осаждения позволяет смешивать сорбент без удаления твердых веществ, таким образом, утилизируя сорбент, который может образовать осадок в линии 31, и способствуя смешению. Вторая линия рецикла 31A обеспечивает удаление сорбентов либо иных твердых веществ без фильтрации. Это может быть использовано, когда сорбент, используемый в данный момент, следует удалить прежде, чем добавлять последующий сорбент. Третья линия рецикла 36A может использовать как устройство 33 для сепарации и отстаивания, так и фильтрационную установку 34, при этом отходы возвращаются через линию рецикла 36A и линию 38 в зону сорбционной обработки 20 для дальнейшей обработки, причем насос 30 обеспечивает движущую силу. Линия 38 может включать в себя несколько соответствующих сгруппированных линий для использования по разным направлениям, в соответствии с необходимостью. Следовательно, если отсутствуют какие-либо твердые вещества и нет необходимости их удалять до сорбционной обработки (20) в потоке концентрата 8 и лишь один сорбент применяется в зоне сорбционной обработки либо сосуде 20, используются первый и третий рециклы (соответствующие линии 22A и 36A). Если твердые вещества необходимо удалить из исходного концентратного потока 8 либо если применяются по крайне мере два отдельных цикла сорбционной обработки в зоне сорбционной обработки либо сосуде 20, то есть, первый сорбент удаляется до применения второго (либо соответствующего дополнительного) сорбента для абсорбции выбранных элементарных веществ; то затем дополнительно используется второй (2-й) рецикл (линия 31A). Устройство 33 для сепарации и отстаивания может иметь любое количество центрифужных сепараторов; например, установок таких, как гидроциклон, который является предпочтительным из всех реализаций, здесь обсуждавшихся, либо центрифугу или другой подобный или эквивалентный вид оборудования или же другое оборудование, также способное выполнить функцию сепарации.

В предпочтительной реализации, проиллюстрированной на рисунке, следующее устройство 7 для сепарации и отстаивания (такое, как гидроциклон, либо эквивалентное ему средство для сепарации) применяется на линии питания 14 вскоре после выхода из контейнерной зоны хранения 6 в качестве подшага для обработки и удаления твердых веществ, которые затем подаются напрямую к сборочному танку 28 или на/в передаточную линию 7Т для твердых веществ и в сборочный танк 28 для твердых веществ. Твердые вещества могут быть удалены с помощью сепаратора твердых веществ 7, предпочтительно гидроциклона, чтобы в течение этой передачи снизить потребление окислителя, сократить время окисления и устранить возможности высвобождения радиоактивных изотопов из твердых веществ, которые должны быть удалены позже.

В связанных предпочтительных реализациях способа изобретения 10, а также в случае с третьей линией рецикла 36A, порции потока 8 со стороны фильтровального средства 35 с осевшим осадком рециркулируют назад по линии рецикла 36A и центральной линии рецикла 38 в зону сорбционной обработки, либо сосуд 20, как проиллюстрировано на примере рисунка. Рецикл потока 8, осуществляемый через трубчатый ультрафильтр, очищает мембраны, что приводит к увеличению срока эксплуатации мембран и меньшим ремонтным затратам.

Порции потока 8 с той стороны, где он просачивается в среду фильтра 35 в фильтровальной установке 34, на шаге III твердо-жидкостной сепарации, поступают напрямую к фильтратной линии 40. Линия 40 подает такие порции потока 8, выходящие из фильтровальной установки 34 в установки ионного обмена (в предпочтительных реализациях изобретения), осуществляющие шаг IV способа 10 Регулируемый и Конфигурируемый Ионный Обмен (IX). Сосуды, используемые для ионного обмена (IX), которых может быть один (1) или больше, как наглядно показано, могут, например, быть сериями соединены между собой разветвленными линиями, как проиллюстрировано на рисунке, обеспечивая связь и позволяя сосудам осуществлять избирательный ионный обмен (IX), при этом пример выравнивания регулируемых и конфигурируемых байпасных линий транспортировки потока 8 относительно друг друга следующий: первый IX сосуд 42, первая IX разветвленная линия 43, второй IX сосуд 44, вторая разветвленная линия 45, третий IX сосуд 46, третья разветвленная линия 47, четвертый IX сосуд 48 и четвертая разветвленная линия 49. В первый IX сосуд 42 поток 8 подается из линии фильтрата 40; а последний (четвертый) IX сосуд 48, в данном случае продемонстрированный как пример на рисунке, соединен с IX отводной линией 51. Разветвленные линии 43, 45, 47 и 49, функционально обозначенные как разветвленная система 41, устанавливаются и размещаются и функционируют в рамках Регулируемого и Конфигурируемого Ионного Обмена (IX) шаг IV таким образом, что разветвленные линии 43, 45, 47 и 49 распространяются и связаны с соответствующими IX сосудами 42, 44, 46 и 48, так же как связаны с линией фильтрата 40 и IX отводной линией 51, как проиллюстрировано в качестве примера на рисунке. Каждая из разветвленных линий 43, 45, 47 и 49 может также функционально и структурно быть рассмотрена в настоящем изобретении в качестве средства подвода/отвода обводной связующей линии. Каждая из разветвленных линий (43, 45, 47 и 49), которые также могут быть описаны как разветвленные линии подвода/отвода, состоит из трубной структуры в форме буквы Н (т.е., имеет конфигурацию буквы алфавита "Н", если смотреть на нее по крайней мере с одной оси зрения), которая снабжена клапанами, расположенными на подводе в сосуд и на отводе из сосуда. Обычно клапаны открыты, когда сосуд находится в эксплуатации. Также имеется клапан на пересечении труб, находящемся между подводом и отводом, который называется перепускным (байпасным) клапаном. Перепускной (байпасный) клапан обычно закрыт во время эксплуатации сосуда. Если необходимо, чтобы поток обошел сосуд, не попав в него, открывается перепускной клапан, а подводной и отводной клапаны перекрываются, таким образом облегчая выбор и регулируемое или конфигурируемое выравнивание именно тех сосудов, которые должны быть задействованы на шаге, который осуществляется.

Таким образом, в целом, разветвленная система 41 позволяет сосудам, используемым для ионного обмена (IX) (как показано в этом примере настоящего изобретения, сосудам 42, 44, 46 и 48) попасть в направление потока, либо быть удаленными без замены труб. Таким образом, содержимое сосудов не смешивается со сточной водой, которая не требует удаления данного изотопа; или, когда содержимое сосуда полностью израсходовано, он может быть исключен из направления движения потока для удаления средства на шаге IV. Преимуществом изобретения является то, что элементы разветвленной системы 41 могут быть расположены, структурированы и/или соединены таким образом, чтобы задействовать любое количество сосудов, используемых для Регулируемого и Конфигурируемого Ионного Обмена (IX) шага IV, а также то, что ряд различных средств и структурных направлений и позиций могут использоваться при осуществлении обводной (байпасной) функции способа в отношении IX сосудов, используемых для осуществления шага IV и при выборе этих IX сосудов (например, 42, 44, 46 и/или 48) для практического применения на шаге IV, когда эксплуатируется система (10).

Преимуществом изобретения также является то, что можно применять целый ряд IX комплектаций, последовательностей и связей в оборудовании, которое осуществляет ионный обмен (IX) шага IV. Одна такая комплектация в предпочтительной реализации изобретения задействует оборудование, проиллюстрированное на рисунке. Шаг IV ионного обмена может включать средства, нацеленные на дополнительное выведение цезия. Возможна избирательная очистка воды от всего содержащегося в ней кобальта и других избранных изотопов аналогично удалению сурьмы, цезия и любых других изотопов. Предполагается, что в данных средствах может быть использован ряд определенных веществ, включая, но не ограничиваясь следующими: гранулированная смола, цеолит и другие.

Пятый по списку шаг (V) способа настоящего изобретения включает в себя Сброс Воды Va или Сушку получившихся растворенных твердых веществ до Сухих Твердых веществ Vb, как в качестве примера проиллюстрировано на рисунке; также включает в себя подачу результирующего потока 8 из 4-го IX сосуда 48, последнего IX сосуда в выбранном наборе подобных узлов (в случае по рисунку, четвертый IX сосуд 48) либо последний из таких узлов, которые применяются или выбраны для применения; на IX линию отвода 51, ведущую к мониторинговому танку 50, или напрямую в мониторинговый танк 50. Различные химические вещества, оставшиеся в воде (т.е., например: борат натрия, сульфат натрия, перманганаты, нитраты и хлориды) представляют собой растворенные твердые вещества. Вода, из которой были удалены радиоизотопы, должна быть проанализирована на содержание изотопов до ее сброса в окружающую среду для того, чтобы обеспечить соблюдение предельных концентраций при сбросе; соответственно, вода содержится в мониторинговом танке 50 до того, как быть сброшенной или отправленной на шаг выпаривания Vb.

Очищенная, безопасная для окружающей среды вода, предварительно проанализированная, может поэтому быть сброшена и утилизирована Va в окружающую среду. Благодаря этому процессу, по сути, возможно сбросить в окружающую среду почти 100% растворенного концентрата. В качестве альтернативного пути, сбрасываемый поток может быть, вместо танка 50, направлен либо сообщен через линию питания 53 выпаривателя к выпаривателю 54 для сушки растворенных твердых веществ (Vb), производя нерадиоактивные твердые отходы, промышленно очищаемые, и очищаемый выпариванием конденсат, с выпуском пара в атмосферу. При этом полный температурный диапазон в шаге Vb будет от примерно 100 или более градусов Цельсия до примерно 240 или менее градусов Цельсия. В настоящем изобретении предпочтительно использовать температуру в среднем примерно 100 или более градусов Цельсия для удаления обычной воды и температурный диапазон от примерно более 100 до примерно 240 градусов Цельсия для удаления гидратной воды.

В данном способе 10 примером предпочтительного оборудования, используемого для осуществления выпаривания в узле 54, является DrumDryer™, производимый компанией Диверсифайд Текнолоджиз Сервисиз, Инк., Ноксвилл, штат Теннеси, США, который минимизирует объем высушенного продукта, производя плотный высушенный продукт с минимальным количеством пустот. Ряд других средств и оборудования также может быть применен для осуществления функции выпаривания в выпарном узле 54.

Выпаренная субстанция является высококачественной водой, произведенной выпаривателем 54, из которой удалены растворенные твердые вещества. Выпаренная субстанция из выпаривателя 54 передается или отправляется на линию 57b для последующего сброса в окружающую среду в качестве части шага Va на линии 57a, либо, по желанию или выбору, передается на рецикл на завод по линии повторного использования 60 либо другими возможными средствами.

Уровень pH также может быть ценным инструментом при оптимизации скорости сушки и минимизации конечного объема высушенного продукта. Например, в присутствии бора желателен уровень pH выше примерно 12 для максимизации растворимости бора прежде осадкообразования, причем оптимальный уровень pH от примерно 12.5 до примерно 13. Более высокий уровень pH максимизирует растворимость бора, таким образом предотвращая преждевременное осадкообразование, приводящее к неудовлетворительной теплопередаче. Это, в свою очередь, максимизирует теплопередачу жидкости с нагревательных поверхностей, даже когда жидкость становится очень вязкой. Поэтому, когда выпаривание наконец минимизировано, так как раствор достигает растворимости при повышенной температуре, простое устранение тепла приводит к кристаллизации густого раствора, как понижение температуры. Вся остающаяся вода химически связана в кристаллической структуре.

Соответственно, в предпочтительной реализации изобретения, концентрат с преобладающим содержанием бора до осушки должен быть доведен до максимальной растворимости перед введением в выпаривательный узел 54 для максимальной эффективности сушки. Каустик добавляется через станцию 52 регулировки уровня pH, чтобы достичь желаемого уровня РН на станции 56 измерения уровня pH во время рецикла на линии рецикла 50R с помощью насоса 55. В случае с сульфатными системами может возникнуть потребность отрегулировать уровень pH в кислую сторону, чтобы получить тот же самый эффект.

Повышенный уровень pH также минимизирует бурное кипение жидкости, которое приводит к разбрызгиванию, что вызывает скопление солей в наконечнике.

Кроме того, предпочтительные реализации способа 10 настоящего изобретения включают управление процессом 70 для дистанционного осуществления функциональных шагов и подшагов по реализации изобретения с помощью компьютерных и электронных средств.

Таким образом, реализация изобретения 10 при обычных условиях может осуществляться дистанционно и часто под автоматическим компьютерным управлением для минимизации радиологического облучения и минимизации времени работы оператора. Потенциальная доза некоторых из этих компонентов может представлять опасность облучения для персонала. Несмотря на то, что установка специальных экранов может минимизировать облучение, беспокоит само наличие длительного облучения. Таким образом, осуществление большинства действий возможно дистанционно в предпочтительных реализациях изобретения 10. Поэтому метод 10 данного изобретения подразумевает применение автоматизированных клапанов, дистанционно управляемых двигателей и подающих механизмов, датчиков с дистанционными дисплеями и связями с логическим контроллером процесса или PLC. Также эти средства управления могут активировать и контролировать наблюдаемый процесс окисления и его завершение, добавление сорбента, уровень, объем и вес, давление в процессе фильтрации, а также выпаривание.

Программируемый логический контроллер PLC представляет собой компьютер, запрограммированный управлять всеми важнейшими функциями системы именно в той последовательности, которая требуется для безопасного запуска, эксплуатации и окончания работы системы по изобретению. Это минимизирует количество операторов, которые должны осуществлять мониторинг системы, и практически устраняет радиологическое облучение оператора. Программируемый логический контроллер PLC также является более совершенным средством оптимизации эксплуатации системы, чем программируемые аналоги, которыми операторам было бы сложно управлять, так как это требует обширной подготовки.

Программируемый логический контроллер PLC осуществляет мониторинг параметров каждый несколько секунд и способен распознать и корректировать эксплуатационные проблемы, посылать предупреждения и сигналы тревоги, а также безопасно прекращать работу системы. Оптимизации эксплуатации можно достичь за счет изменения скоростей насосов, положения клапанов, а также добавления химических реагентов для регулирования уровня pH или в качестве антипенных реагентов.

Программируемый логический контроллер PLC взаимодействует с человеко-машинным интерфейсом или сокращенно HMI (Human Machine Interface), который использует специализированный местный экран или один или более удаленных компьютерных экранов на компьютерах, которые могут быть расположены в диспетчерской. Такие компьютеры также могут быть расположены где угодно на заводе или во всем мире и быть доступны за счет сети интернет. Это позволяет контролерам, руководству (супервайзерам, менеджменту) и поставщикам сырья осуществлять дистанционный мониторинг системы для должной работы системы и последующей ее оптимизации.

Человеко-машинный интерфейс HMI также способен регистрировать данные системы для постоянного хранения записей, для анализа параметров системы и создания административных отчетов для эксплуатации системы по изобретению. Данные анализы и отчеты могут предупредить руководство о предстоящей необходимости ремонта. Даже такие проблемы, как очистка мембран, могут быть решены автоматически между использованием порций применяемых по изобретению веществ.

Для описания следующего - другого использования настоящего изобретения приведем не указанные выше значения обозначений 71-76 на рисунке:

71 растворимые соли кальция
72 регулирование уровня рH
73 регулирование уровня рH до озонового окисления в шаге (I)
74 регулирование уровня рH после озонового окисления в шаге (I)
75 вакуумирование
76 обеспечение температуры в пределах, необходимых для сушки в шаге Vb, от примерно 100 или более градусов Цельсия до примерно 240 или менее градусов Цельсия

Другое использование настоящего изобретения включает удаление C-14, радиоактивного изотопа углерода, который предположительно находится или находится в обрабатываемом потоке отходов (8), предпочтительно осуществляется перед получением конечного осушенного продукта с помощью химической обработки в зоне сорбционной обработки или в области шага (II), посредством добавления растворимой соли кальция 71, включая CaCl2, Ca(NO3)2 и другие подобные соли; предпочтительно в жидкой форме (но не обязательно); что приводит к осадкообразованию карбоната кальция, в конченом счете удаляемого с другими сорбирующими веществами. Удаление изотопа C-14 является важным при применении данного изобретения ввиду того, что лишь очень малое содержание C-14 допустимо в устройстве DrumDryer или на этапе сушки твердых веществ в шаге Vb данного изобретения для высвобождения в окружающую среду (по существующим требованиям безопасности для окружающей среды). Обычно изотоп C-14 и лимонная кислота (а также другие хелирующие агенты и органические вещества) присутствуют в сточных водах, сбрасываемых ядерными объектами, в концентрациях или на уровнях, превышающих приемлемые для специалистов в данной области, по крайней мере, в таких регионах, как Россия (например, разработанный в России VVER (водо-водяной энергетический реактор), Словакия и другие страны. C-14 может получаться почти из любого органического вещества, присутствующего в первичной воде, которая проходит через реактор во время реакций расщепления. В данном изобретении использование озона разрушает все органические вещества. Как было установлено, лимонная и щавелевая кислота выполняют роль хелирующих агентов, которые удерживают цезий Cs, кобальт Co, сурьму Sb и др. в растворе, и должны подвергнуться разрушению для высвобождения изотопов.

В общем, для обнаружения присутствия изотопа C-14 требуются специальные аналитические методы, и изотоп C-14 является одним из ряда веществ, которые могут быть частью входящего потока отходов и которые не просто идентифицировать посредством обычного гамма-, бета- или альфа-анализа; но, как полагают специалисты ряда регионов мира, он часто является составляющей радиоактивных отходов. Однако, когда предполагается или точно установлено наличие подобных веществ, они могут быть удалены посредством использования данного изобретения. Например, в США присутствие изотопа C-14 может по сути не контролироваться специалистами, поскольку в США не применяют содержащие C-14 вещества, в то время как страны, подобные России, Словакии, зависимые от организаций, подобных Европейскому Союзу, или другие страны вполне могут иметь подобные вещества в первичной воде атомных электростанций или подобных бор-содержащих потоках отходов. Тот факт, что такие страны, как Россия или Словакия, будут вынуждены принять во внимание проблему, связанную с изотопом C-14 и другими подобными веществами, указывает на возможность дополнительного применения данного изобретения на потоках отходов атомных электростанций.

Удаление изотопа C-14 в зоне рецикла озона или как часть шага (I) представляет собой альтернативный путь реализации данного изобретения, при этом вначале понижается уровень pH (или осуществляется его регулирование) 72 до уровня от примерно 5 до примерно 7, или приблизительно 6, при котором растворимость CO2 минимизируется и образование угольной кислоты затрудняется. Регулирование уровня pH может производиться до 73 или после 74 озонового окисления на шаге (I), которое разрушает органические вещества, содержащие изотоп C-14. Предпочтительно, чтобы регулирование уровня pH осуществлялось до окисления, поскольку после него немедленно наступает фаза газовых выбросов, в ходе которой некоторое количество C-14 может попасть в окружающую среду вместе с кислородом и непрореагировавшим озоном. Более низкий уровень pH также может способствовать скорости и эффективности озонового окисления. После окончания озонирования сосуд подвергается вакуумированию 75 до предпочтительного уровня вакуума от приблизительно 18 дюймов до приблизительно 28 дюймов ртутного столба, или ниже примерно 20 дюймов ртутного столба, или до интервала от примерно 20 дюймов ртутного столбца до примерно 28 дюймов ртутного столбца, если необходимо, чтобы вызвать бурное выделение CO2 из жидкости наряду с кислородом и озоном, таким образом удаляя изотоп C-14 из жидкости. Дополнительное преимущество в том, что из жидкости удаляются также озон и кислород, что в дальнейшем исключает стадию пропускания жидкости через угольный слой для разрушения озона. Само пропускание потока через дегазатор, который создает вакуум, могло бы также использоваться для вакуумирования 75 вместо прямого применения вакуума на сосуде. В дегазаторе применяется газопроницаемая мембрана, и вакуум создается на газовой стороне мембраны. Как часть шага 72 (73 и 74), уровень pH должен затем быть возвращен до приемлемого уровня после вакуумирования 75 с целью превращения борной кислоты обратно в борат натрия для того, чтобы ни растворимая борная кислота, ни растворимый борат натрия не удалялись в следующем шаге процесса обработки.

Водный поток или поток отхода может содержать борную кислоту или борат натрия в зависимости от того, о каком заводе или предприятии идет речь. Если содержится именно борная кислота, то уровень pH должен быть понижен до 5-7 для того, чтобы полученный диоксид углерода высвободился в газообразной форме, а не превращался в бикарбонаты или карбонаты при более высоких уровнях pH. При уровне pH ниже чем 5, происходит превращение диоксида углерода в угольную кислоту, которая увеличивает растворимость диоксида углерода.

Борат натрия намного более растворим по сравнению с борной кислотой. Кривая растворимости для бора достигает минимума приблизительно при pH 7. Это означает, что некоторое количество бора, вероятно, выпадет в осадок при уровне pH 6. Для предотвращения удаления бора вместе с сорбентами, образующими осадок, уровень pH необходимо снова поднять до показателя выше (>) 11-12 для того, чтобы снова сделать бор растворимым в виде бората натрия. Добавление гидроксида натрия или калия быстро растворяет борную кислоту с образованием бората натрия или калия.

Несмотря на то, что проиллюстрированы и описаны предпочтительные реализации изобретения, ценно то, что могут иметь место различные изменения без отступления от сущности и рамок изобретения.

Источники информации

Европейская Патентная Заявка, Публ. № EP 0428868 (A2)

Европейская Патентная Заявка, Публ. № EP 0765842 (A1)

Европейская Патентная Заявка, Публ. № EP 1803689 (A1)

Европейская Патентная Заявка, Публ. № EP 1837075 (A2)

Российский Патент № RU 2105366 (C1)

Российский Патент № RU 2122753 (C1)

Российский Патент № RU 2203512 (C2)

Российский Патент № RU 2225049 (C1)

Российский Патент № RU 2268513 (C1)

Российский Патент № RU 2313148 (C1)

Российский Патент № RU 2342720 (C1)

Российский Патент № RU 2342721 (C1)

Украинский Патент № UA 14319 U

РСТ Международная Публ. № WO 02/096559 (A1)

РСТ Международная Публ. № WO 2007/123436 (A1)

РСТ Международная Публ. № WO 2008/002282 (A1)

US Пат. №3,947,354

US Пат. №4,814,091

US Пат. №5,080,799

US Пат. №5,196,124

US Пат. №5,728,302

US Пат. №5,908,559

US Пат. №5,030,587

US Пат. №7,282,470 (B2)

US Пат. №7,772,451 (B2)

US Патентная Заявка, Публ. №2009/0252663 (A1)

US Патентная Заявка, Публ. №2010/0059428 (A1)

1. Система очистки жидкого или водного потока отходов, состоящих по крайней мере из одного или группы отходов, состоящей из радиоактивного концентрата флюида, застарелых отходов и иных форм отходов окружающей среды или опасных отходов или радиоактивных отходов; включающая преобразование потока отходов по крайней мере в одну из двух выбранных форм, включающих отверждаемую или отвержденную форму для безопасной утилизации и водную форму, которая может быть безопасно сброшена в окружающую среду, причем упомянутая система состоит из шагов, соответственно обозначенных римскими цифрами: I, II, III, IV и V, где:
(I) окисление потока отходов таким образом, чтобы любой имеющийся хелирующий материал или вещество, содержащееся в потоке отходов, в значительной степени стало неэффективным в качестве хелирующего агента для металлов либо разрушилось, таким образом высвобождая металлы в ионной форме, а сам поток отходов стал подверженным или допускающим осадкообразование кобальта и других металлов и высвобождение других изотопов для удаления;
(II) смешение потока отходов по крайней мере с одним намеченным сорбентом для изотопного восстановления;
(III) разделение потока отходов на твердые и жидкие компоненты;
(IV) обработка потока отходов с помощью Избирательного Ионного Обмена (IX); и
(V) конечная обработка, где осуществляется, по крайней мере, один шаг, выбранный из группы следующих:
(Va) сброс потока отходов в указанной водной форме и
(Vb) сушка результирующего потока отходов, имеющего растворенные твердые вещества, до получения сухих твердых веществ, указанных как отвержденная форма.

2. Система по п.1, где шаг (I) осуществляется циклически по крайней мере через одну операцию, выбранную из группы следующих операций: порционная обработка, непрерывная обработка и другие циклы операций по обработке объема.

3. Система по п.2, где операция по обработке объема осуществляется за временной промежуток от примерно одного (1) часа до примерно сорока восьми (48) часов.

4. Система по п.2, где в качестве части шага (I) поток отходов подается или передается из места хранения (6) в рецикловый сосуд для окисления (12).

5. Система по п.4, где одновременно либо после подачи или передачи потока отходов поток отходов подвергается рециклу из и возвращается в рецикловый сосуд для окисления (12), который избирательно обслуживается средствами обеспечения теплообмена (18), когда необходимо отрегулировать температуру до более благоприятной для области окисления; и где зона (13) измерения pH и температуры и станция (11) измерения окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) используются в измерительных целях, чтобы определить дальнейшие необходимые действия по обработке.

6. Система по п.5, где определяется уровень pH и выполняется его регулирование при необходимости с использованием средств химической инъекции (15).

7. Система по п.5, где при необходимости применяется противопенный реагент, который вводится через средства химической инъекции (15).

8. Система по п.6, где уровень pH ниже приблизительно 12.5.

9. Система по п.6, где уровень pH менее чем приблизительно 12.

10. Система по п.7, где значения ОВП составляют от приблизительно +300 mV до приблизительно +1000 mV после регулировки уровня pH.

11. Система по п.5, где средства обеспечения теплообмена (18) действуют для снижения температуры потока отходов до температуры менее примерно 80 градусов F или примерно 26,67 градусов С.

12. Система по п.5, где средства обеспечения теплообмена (18) действуют для снижения температуры потока отходов до температуры примерно 60 градусов F или примерно 15.56 градусов С или менее.

13. Система очистки жидкого или водного потока отходов (8), состоящих по крайней мере из одного или группы отходов, состоящей из радиоактивного концентрата флюида, застарелых отходов и иных форм отходов окружающей среды или опасных отходов или радиоактивных отходов; включающая преобразование потока отходов по крайней мере в одну из двух выбранных форм, состоящих из формы, которая может быть выпарена до твердого вещества, или отвержденной формы, которая может быть безопасно утилизирована в промышленном или заводском оборудовании, и водной формы, которая может быть безопасно сброшена в окружающую среду, причем упомянутая система состоит из шагов, соответственно обозначенных римскими цифрами: I, II, III, IV и V, где:
(1) окисление потока отходов таким образом, чтобы любой имеющийся хелирующий материал или вещество, содержащееся в потоке отходов, в значительной степени стало неэффективным в качестве хелирующего агента для металлов либо разрушилось, а сам поток отходов стал подверженным или допускающим осадкообразование кобальта и других металлов и высвобождение других изотопов для удаления или ионного обмена;
(II) смешение потока отходов по крайней мере с одним намеченным сорбентом для изотопного восстановления;
(III) разделение потока отходов на твердые и жидкие компоненты;
(IV) обработка потока отходов с помощью Избирательного Ионного Обмена (IX); и
(V) конечная обработка, где осуществляется, по крайней мере, один шаг, выбранный из группы следующих:
(Va) сброс потока отходов в указанной водной форме и
(Vb) сушка результирующего потока отходов, имеющего растворенные твердые вещества, до получения сухих твердых веществ, указанных как отвержденная форма.

14. Система по п.13, где шаг (I) представляет собой окисление или озоновое окисление, дополнительно включающее подшаги из следующих:
направление потока отходов (8) из устройства или из зоны хранения (6) через устройство для отделения твердых веществ (7), откуда твердая часть потока отходов направляется в танк (28) для сбора твердых веществ, а оставшаяся часть потока отходов направляется в рецикловый сосуд для окисления (12) для обработки в нем,
направление потока отходов после обработки в рецикловом сосуде для окисления (12) в средство для измерения pH и температуры (13) и затем через средство для измерения ОВП (11) и
направление по крайней мере части потока отходов в средство для обеспечения теплообмена (18), причем средство (18) связывается линией (19) подачи питания выделителя со средством для обеспечения выделения озона и смешения (16b), через которое поток отхода проводится возвратной окислительной линией (14а) назад в рецикл в сосуд (12), причем указанная линия (14а) связана с узлом селективного обеспечения химической инъекции (15) и одновременно обслуживается им.

15. Система по п.14, где шаг (II) представляет собой Сорбцию или Изотопное Восстановление с помощью порошкового сорбента, дополнительно включающий подшаги из следующих:
отбор по крайней мере части потока отходов, оставшегося не направленным в средство для обеспечения теплообмена (18), и направление оставшегося потока отходов в зону сорбционной обработки (20),
выбор по крайней мере одного сорбента, когда желательно удалить по крайней мере один целевой обрабатываемый элемент или изотоп, формирующий часть потока отходов, направленного в зону сорбционной обработки (20), добавление по крайней мере одного сорбента, выбранного для обработки зоны (20) и его перемешивание там, и координирование по крайней мере одного дополнительного подшага, выбранного из группы, включающей повтор выбора по крайней мере одного сорбента до тех пор, пока не будет достигнута достаточная абсорбция целевого элемента или изотопа, формирующего часть потока отходов, и рецикл потока отходов, подаваемых в зону сорбционной обработки (20) до тех пор, пока не будет достигнута достаточная абсорбция целевого элемента или изотопа, формирующего часть потока отходов, где указанный по крайней мере один сорбент выбран из группы, состоящей из порошкового, гранулированного, жидкого ионного флокулента и других форм сорбентов;
связывание потока отхода из зоны (20) с устройством для сепарации и отстаивания (33), где по крайней мере часть потока отходов разделяется с получением твердого материала и где между зоной (20) сорбционной обработки и устройством (33) для сепарации и отстаивания имеется первое связывающее средство (22А, 38) для избирательного рецикла в зону (20) сорбционной обработки, когда произведен выбор порции потока отходов для непропускания через устройство (33) для сепарации и отстаивания,
направление твердого материала из устройства (33) для сепарации и отстаивания в сборный танк (28), и направление оставшегося потока отхода из устройства (33) в фильтрационную установку (34), и где между устройством (33) для сепарации и отстаивания и фильтрационной установкой (34) имеется второе связывающее средство (31А, 38) для избирательного рецикла в зону (20) сорбционной обработки, когда произведен выбор порции потока отходов для непропускания через фильтрационную установку (34).

16. Система по п.15, где в качестве части шага (II) один сорбент добавляется и перемешивается (24, 24а) в зоне (20) сорбционной обработки и выбирается первое средство (22А, 38) для избирательного рецикла в зону (20) и повторяется при необходимости до тех пор, пока не будет достигнута достаточная абсорбция по крайней мере одного целевого обрабатываемого элемента.

17. Система по п.15, где в качестве части шага (II) второе средство (31А, 38) для избирательного рецикла используется для удаления сорбентов и других твердых веществ без прохождения данных материалов через фильтрационную установку (34), и используется когда применяемый в данный момент сорбент должен быть удален до добавления последующего сорбента в зону (20) сорбционной обработки.

18. Система по п.15, где шагом (III) является твердо-жидкостная сепарация, дополнительно включающая подшаги из следующих:
фильтрация оставшегося потока отходов через фильтрационное средство (35) фильтрационной установки (34),
соединение по крайней мере части потока отходов, не проходящих через средство (35), со стороны фильтровального средства (35) с осевшим осадком, с третьим средством (36А, 38) для избирательного рецикла в зону (20) сорбционной обработки по крайней мере части потока отходов, не проходящих через средство (35), и
одновременное направление по крайней мере части потока отходов, прошедших через средство (35), в разветвленную систему (41).

19. Система по п.18, где поток отходов проходит через устройство (33) для сепарации и отстаивания и к фильтрационной установке (34) и где порция со стороны фильтровального средства (35) с осевшим осадком фильтрационной установки (34) возвращается через третье средство (36А, 38) для избирательного рецикла в зону (20) для дальнейшей обработки.

20. Система по п.18, где в потоке отходов нет твердых веществ и нет необходимости удаления твердых веществ до прохождения через зону (20) сорбционной обработки и только один сорбент применяется в зоне (20) сорбционной обработки, используются первое средство для избирательного рецикла (22A, 38) и третье средство для избирательного рецикла (36A, 38) в зону (20) сорбционной обработки.

21. Система по п.18, где, когда выбраны и применяются по крайней мере два сепарационных прохода через зону (20) сорбционной обработки или первый сорбент удален из зоны (20) сорбционной обработки перед добавлением и использованием второго или соответствующего дополнительного сорбента для абсорбции целевых элементов, используется второе средство для избирательного рецикла (31A, 38) в зону (20) сорбционной обработки.

22. Система по п.18, где добавляются один или более сорбентов в зону (20) сорбционной обработки, способом, выбранным для адресной целевой сорбции одного или более обрабатываемых целевых элементов или изотопов, так что указанное добавление соответствующих выбранных индивидуальных сорбентов обусловливает последующее добавление сорбентов и стратегию добавления сорбентов для наилучшей абсорбции обрабатываемого целевого элемента в зоне (20) сорбционной обработки, и когда присутствуют более одного такого обрабатываемого целевого элемента, обработку ведут одновременно либо последовательно до тех пор, пока интересующий обрабатываемый целевой элемент присутствует в зоне (20) сорбционной обработки.

23. Система по п.18, где шаг (IV) представляет собой Регулируемый и Конфигурируемый Ионный Обмен (IX), дополнительно включающий:
обработку потока отходов, проходящего в разветвленной системе (41), избирательным удалением изотопов, где система (41) включает по крайней мере один сосуд (42) для ионного обмена, причем сосуд (42) обслуживается и соединен по крайней мере с одной разветвленной линией (43), и где один или более таких сосудов представляют избирательно развертываемые серии, регулируемые и конфигурируемые с помощью функции байпас при определении направления потока и избирательной IX обработки через систему (41), и
выход оставшегося потока отходов из системы (41) в средство отвода IX (51).

24. Система по п.23, где в качестве части указанного шага (V) присутствуют следующие подшаги:
направление оставшегося потока отходов по линии отвода (51) в средство для хранения и мониторинга флюида (50),
проведение по крайней мере части оставшегося потока отходов из средства (50) по крайней мере в один подшаг из группы, состоящей из:
Сброс Воды (Va) и
Сушка растворенных твердых веществ результирующего потока отходов (Vb) и
одновременное направление по крайней мере части оставшегося потока отходов через рецикловый субпроцесс, где поток отходов возвращается в средство хранения и мониторинга флюида (50).

25. Система по п.24, где
Сброс Воды (Va) включает по крайней мере средство для сброса оставшегося потока отходов в виде чистой воды в окружающую среду; и
Сушка (Vb) включает по крайней мере средство обеспечения питания (53) выпаривателя из по крайней мере части оставшегося потока отхода из средства (50), средство для выпаривания (54) в соединении со средством (53) и средство, связанное с выпаривателем (54) для избирательного рецикла обратно в устройство или зону (6) хранения.

26. Система по п.25, где
рецикловый субпроцесс включает по крайней мере:
средство (50R) для соединения и передачи по крайне мере части оставшегося потока отходов из средства для хранения и мониторинга флюида (50) в средство из (IX) обеспечения отвода (51),
средство для обеспечения регулировки уровня pH в связи со средством обеспечения отвода (51), и
средство измерения уровня pH в связи со средством обеспечения отвода (51) до того, как поток отходов направляется в средство (IX) обеспечения отвода (51) и возвращается в средство для хранения и мониторинга флюида (50).

27. Система по п.18, где система координируется и управляется относительно каждого шага процесса с помощью средства для интегрированного удаленного компьютерного системного управления.

28. Система для очистки жидкого или водного потока отходов, органично включаемая в систему очистки окружающей среды от отходов, состоящих по крайней мере из одного или группы отходов, состоящей из радиоактивного концентрата флюида, застарелых отходов и иных форм отходов окружающей среды или опасных отходов или радиоактивных отходов; включающая преобразование потока отходов по крайней мере в одну из двух выбранных форм, включая форму, которая может быть выпарена до твердого вещества или отвержденной формы, которая может быть безопасно утилизирована в промышленном или заводском оборудовании, и водную форму, которая может быть безопасно сброшена в окружающую среду, причем указанная система состоит из шагов:
(I) окисление потока отходов через фактор корректировки уровня pH так, чтобы любой существующий хелирующий агент либо вещество, из него полученное, в значительной степени стало неэффективным в качестве хелирующего агента для металлов либо разрушилось, за счет чего уровень pH понижается и делается в достаточной степени постоянным и выделяется углекислый газ, а поток отходов становится подверженным или допускающим, благодаря отсутствию связывающего хелирующего агента, осадкообразование кобальта и других металлов и высвобождение других изотопов для удаления или ионного обмена;
(II) смешение потока отходов по крайней мере с одним целевым сорбентом для изотопного восстановления;
(III) разделение потока отходов на твердые и жидкие компоненты;
(IV) обработка потока отходов с помощью Избирательного Ионного Обмена (IX); и
(V) конечная обработка, где осуществляется, по крайней мере, один шаг, выбранный из группы следующих:
(Va) сброс потока отходов в указанной водной форме и
(Vb) сушка результирующего потока отходов, имеющего растворенные твердые вещества, до получения сухих твердых веществ, указанных как отвержденная форма.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области переработки радиоактивных растворов. Состав экстракционно-хроматографического материала для селективного выделения U(VI), Th(IV), Np(IV) и Pu(IV) из азотнокислых растворов содержит три компонента.

Изобретение относится к области радиоаналитической химии и может быть использовано для контроля содержания радионуклидов в пресной и морской воде, в моче людей, пострадавших от радиационных инцидентов и в пробах различных технологических растворов.
Изобретение относится к технологии сорбционного извлечения радионуклидов цезия из водных растворов. Способ извлечения радионуклидов цезия включает фильтрацию водного раствора через селективный сорбент, представляющий собой ферроцианид железа-калия на носителе, десорбцию цезия из сорбента щелочным раствором, содержащим Трилон Б и оксалат калия.

Изобретение относится к сорбентам, полученным на основе микросфер зол-уноса тепловых электростанций, и может быть использовано для очистки жидких отходов от радионуклидов.
Изобретение относится к области аналитической радиохимии и обеспечения безопасности эксплуатации ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Контроль содержания урана в технологических средах ЯЭУ осуществляют следующим образом: отбирают пробу технологической среды, подщелачивают ее до рН 9-11 добавлением аммиака, фильтруют через ацетатцеллюлозную мембрану со свежеосажденной двуокисью марганца, растворяют мембрану с двуокисью марганца в соляной кислоте при кипении, восстанавлливают уран аскорбиновой кислотой и металлическим цинком до степени окисления IV, а затем определяют содержание урана в растворе фотометрическим методом с использованием арсеназо III в солянокислой среде.
Изобретение относится к удалению радионуклидов стронция, рубидия, цезия, урана и некоторых токсичных ионов металлов из водных потоков. Радионуклиды и токсичные ионы металлов удаляют из воды сорбентами, в качестве которых используется крошка опок диаметром от 20 до 50 мм.

Изобретение относится к способу дезактивации жидких радиоактивных отходов. Способ дезактивации жидких отходов, содержащих один или несколько предназначенных для удаления радиоактивных химических элементов, содержащий следующие стадии: - стадию введения в контакт в первом реакторе жидких отходов с твердыми частицами; - стадию отстаивания суспензии во втором реакторе, в результате чего получают твердую фазу и жидкую фазу; - стадию разделения указанной твердой фазы и указанной жидкой фазы, часть указанной твердой фазы, полученной после стадии отстаивания, повторно направляют в первый реактор для осуществления стадии введения в контакт.
Изобретение относится к технологии обращения с жидкими радиоактивными отходами (ЖРО) атомных электростанций (АЭС) и может быть использовано в процессе переработки трапных вод и кубового остатка ЖРО АЭС для удаления радионуклида 60Со с концентрированием его в твердой фазе.
Изобретение относится к области аналитической радиохимии и технологии обработки радиоактивных вод. .

Изобретение касается области радиационной экологии и биогеохимии и предназначено для концентрирования Th из морской воды и определения его содержания, которое может быть использовано для измерения скорости седиментационных процессов в морских водоемах. Способ определения концентрации тория-234 в морской воде состоит в том, что концентрирование тория-234, растворенного в морской воде, выполняют в последовательно соединенных адсорберах, содержащих диоксид марганца, и осуществляют прямую радиометрию адсорбированного 234Th по его основному β-излучению. Каждый адсорбер работает в радиально точном режиме, который обеспечивают путем размещения дискового адсорбера между диафрагмами. Исследуемая проба воды поступает в центральную часть адсорбера с помощью диафрагмы с центральным отверстием, затем перетекает к периферии сорбирующей поверхности с помощью диафрагмы с периферийными прорезями.

Изобретение относится к средствам морской радиоэкологии и биогеохимии. Способ определения концентрации тория-234 в морских донных отложениях состоит в том, что в качестве трассера радиохимического выхода используют естественный долгоживущий α-излучающий изотоп 232Th, исходную активность которого определяют в части пробы по γ-излучению свинца-212 при соблюдении условия радиоактивного равновесия между Th и Pb, а другую часть пробы, отделив торий от сопутствующих элементов методом оксалатного осаждения, используют для жидкостно-сцинтилляционного (ЖС) спектрометрического анализа активности 234Th и 232Th по и β- и α-излучению, после чего рассчитывают радиохимический выход тория (R) и исходную концентрацию тория-234 (234Thисх, Бк/кг) по приведенным формулам. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и надежности определения содержания 234Th.

Изобретение относится к области сорбционной технологии извлечения радионуклидов и микроэлементов при переработке различных жидких и твердых объектов радиохимических производств. Заявленный способ включает контактирование с сорбентом на основе цианоферрата переходного металла, при этом контактирование осуществляют в среде суспензии, содержащей гуминовую кислоту в количестве 0,15-0,25 г/л по отношению к объему обрабатываемого раствора или 0,15-0,25 г/дм2 по отношению к поверхности обрабатываемого объекта, при соотношении Tсорб:Ж не менее 0,001 кг/л. Техническим результатом является возможность повышения степени очистки от радионуклидов и микроэлементов загрязненных объектов радиохимической промышленности. 1 табл.

Группа изобретений относится к сорбентам и их применению. Сорбент анионов сурьмы содержит частицы или гранулы оксида циркония и характеризуется коэффициентом распределения анионов сурьмы, по меньшей мере, 10000 мл/г при рН в диапазоне от 2 до 10, причем указанные частицы имеют средний размер от 10 нм до 100 мкм, для которых скорость потока составляет от 100 до 10000 объемов слоя в час и указанные гранулы имеют средний размер от 0,1 до 2 мм, для которых скорость потока составляет от 10 до 50 объемов слоя в час. Также предложен способ получения нового сорбента, а также способы удаления сурьмы и, возможно, технеция из водных растворов, в частности из жидких ядерных отходов. Достаточно высокий коэффициент распределения делает этот материал привлекательным для применения в промышленности. Способ получения прост и сорбент может быть получен из легкодоступных веществ при умеренных условиях. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и защите окружающей среды, в частности к средствам для дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами. Средство для дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами, содержит в своем составе поли-N,N-диалкил-3,4-диметиленпирролидиний галогенид общей формулы в которой R1 и R2 означают независимо друг от друга линейный или разветвленный алкил с 1-6 атомами углерода и X означает фтор, хлор, бром, йод или тетрафторборат, причем средняя молекулярная масса полимера составляет от 75000 до 100000 г/моль. Заявлен также способ дезактивации почв, зараженных радиоактивными элементами, с применением указанных средств. Технический результат - заявленное вещество связывает радиоактивные элементы, снижает содержание их водорастворимых форм, продолжительно действует на структуру почв и урожайность, упрощает процесс дезактивации земель, зараженных радиоактивными элементами. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 табл., 6 пр.

Изобретение относится к способам очистки жидких радиоактивных отходов от комплексонов, представляющих собой органические соединения, содержащие атомы N, S и/или Р, способные к координации ионов металлов. В заявленном способе предусмотрена очистка жидких радиоактивных отходов от комплексонов путем их каталитического окисления пероксидом водорода при низких температурах (20-90°С) в присутствии гетерогенных катализаторов в виде порошка, гранул или нанесенного цеолита на пористые носители, на основе железосодержащих цеолитов. Техническим результатом является возможность очистки жидких радиоактивных отходов от комплексонов, таких как этилендиаминтетрауксусная, оксиэтилидендифосфоновая, нитрилтриметиленфосфоновая кислоты, цитраты, оксалаты, иминодиацетаты, нитрилтриацетаты со степенью превращения органического соединения до неорганических веществ в предлагаемом методе не менее 40%. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 пр., 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к способам удаления радиоактивного иода, присутствующего в жидкости и/или твердом теле, образующегося в атомной электростанции или в установке для переработки отработанного ядерного топлива. Предложен способ удаления радиоактивного иода с помощью гидрофильной смолы, которая адсорбирует радиоактивный иод, где гидрофильная смола представляет собой по меньшей мере одну, выбранную из группы, состоящей из гидрофильной полиуретановой смолы, гидрофильной полимочевинной смолы и гидрофильной полиуретан-полимочевинной смолы, и имеет гидрофильный сегмент в количестве 30-80 % мас. и в главной цепи и/или боковой цепи своей структуры третичную аминогруппу в количестве 0,1-50 экв./кг. Предложены также варианты способа и варианты используемой в способе гидрофильной смолы. Технический результат - предложенный способ удаления радиоактивного иода является простым и недорогим, не требует источника энергии, такого как электричество, может захватывать и стабильно иммобилизировать удаленный радиоактивный иод в виде твердого вещества и соответственно уменьшать объем радиоактивных отходов. 6 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 15 табл., 9 пр.

Изобретение относится к технологии обработки ионообменной смолы. В заявленном изобретении отработанный катионит или смесь катионита и анионита дезактивируют раствором, содержащим ионы натрия в количестве 1-3М и щелочь, при одновременной очистке этого раствора от радионуклидов цезия с применением селективного, устойчивого в щелочных средах катионита на основе резорцинформальдегидной смолы. Техническим результатом является увеличение десорбции радионуклидов цезия с катионита, растворение глинистых отложений с высвобождением радионуклидов и существенным снижением объема радиоактивных отходов. 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 10 пр.

Изобретение относится к способу разложения щавелевой кислоты из азотнокислых маточных растворов на биметаллическом платино-рутениевом катализаторе. Процесс ведут в динамических условиях в сорбционной колонке, заполненной биметаллическим платино-рутениевым катализатором при соотношении платины к рутению (0,4-0,5):(0,6-0,5). При этом исходный раствор подают в колонку снизу вверх, разложение щавелевой кислоты проходит в колонке с выделением газообразных продуктов, а очищенный раствор свободно перетекает в приемную емкость. Предлагаемый способ позволяет повысить скорость разложения щавелевой кислоты и увеличить степень ее разложения в динамических условиях по сравнению со статическими условиями. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 4 пр.

Группа изобретений относится к удалению радиоактивного йода и цезия, содержащихся в жидком или твердом веществе. Способ удаления радиоактивного цезия заключается в обработке радиоактивной отработанной жидкости и/или твердого вещества с помощью гидрофильной смоляной композиции. Гидрофильная смоляная композиция содержит гидрофильную смолу и соединение ферроцианид металла, одну гидрофильную смолу, выбранную из группы, состоящей из гидрофильной полиуретановой смолы, гидрофильной полимочевинной смолы и гидрофильной полиуретан-полимочевинной смолы, каждая из которых имеет гидрофильный сегмент, соединение ферроцианид металла диспергировано в гидрофильной смоляной композиции в соотношении по меньшей мере от 1 до 200 массовых частей относительно 100 массовых частей гидрофильной смолы. Имеются также варианты осуществления способа. Группа изобретений позволяет захватывать и стабильно удерживать удаленные радиоактивные вещества в твердом теле. 11 н. и ф-лы, 11 з.п. ф-лы, 9 ил., 17 табл.
Наверх