Химический реактор для переработки радиоактивного щелочного металла

Изобретение относится к химическому реактору для переработки радиоактивного щелочного металла. Заявленное устройство включает корпус реактора (5), полость которого разделена газопроницаемой перегородкой (2) на нижнюю камеру (8) и верхнюю камеру (1). При этом нижняя камера оснащена трубопроводом подачи в нее газа-реагента (14); верхняя камера оснащена трубопроводом подачи в нее расплавленного щелочного металла (15). Для охлаждения корпуса реактора в заявленном устройстве предусмотрена рубашка (11). Напротив трубопровода подачи расплавленного щелочного металла (15), в верхней части верхней камеры (1), с зазором от трубопровода установлен отбойник струи щелочного металла (9) и патрубок (10) с шибером (16). В частных случаях исполнения химического реактора под отбойником струи щелочного металла может быть установлена жалюзийная решетка (3) с изменяемым углом наклона ее жалюзи. Отбойник струи щелочного металла может быть оснащен электроприводом и может быть также соединен с генератором ультразвуковых колебаний. Шибер патрубка может быть оснащен электроприводом. Кроме того, в состав химического реактора могут входить запорный вентиль (4), манометр (6), напорный трубопровод (7) охлаждающей жидкости, сливной трубопровод (13) вытяжной вентиляции. Техническим результатом является возможность периодической переработки щелочного металла при исключении уноса радиоактивных частиц. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к аппаратам для радиохимической переработки радиоактивных щелочных металлов.

Известно устройство для жидкофазного окисления щелочного металла (Na, K, Rd, Cs), подаваемого в химический реактор в виде струи, вытекающей под давлением инертного газа через капиллярное отверстие на слой (для натрия и калия) или под слой (для рубидия и цезия) интенсивно перемешиваемой воды или щелочного раствора соответствующего металла, (Локшин Э.П., Громов О.Г., Кузьмин А.П. Получение гидроксидов щелочных металлов // Теплофизика - 2002. Тепломассоперенос и свойства жидких металлов: Тез. докл. Рос. межотрасл. конф. 29-31 октября 2002 г. - Обнинск, 2002. - Матер. конф. - T.1. - С.237.). Устройство применяется для получения особо чистых гидроксидов K, Rb, Cs.

Недостаток известного устройства заключается в отсутствие апробации применительно к радиоактивным отходам щелочных металлов.

Наиболее близким по технической сущности является химический реактор, описание которого изложено в патенте США №6,120,745. Дата патента: 19 сентября 2000.

Известное устройство предназначено для окисления расплавленного радиоактивного натрия смесью кислорода и углекислого газа в кипящем слое оксидных частиц, находящемся в нижней части верхней камеры химического реактора, с получением карбоната Na2CO3. Распыление расплавленного натрия производят распылителем с калиброванными отверстиями. Для образования кипящего слоя через реактор прокачивают аргон.

В состав известного устройства входят корпус реактора, полость которого разделена газопроницаемой перегородкой на нижнюю камеру, оснащенную трубопроводом подачи в нее газа-реагента, и верхнюю камеру, оснащенную трубопроводом подачи в нее расплавленного щелочного металла, и рубашка охлаждения корпуса.

Недостатки известного реактора:

- известный реактор разработан для реализации циклического способа переработки, имеющего низкую производительность;

- калиброванные отверстия распылителя могут забиваться окисными продуктами, которые зачастую содержатся в радиоактивном щелочном металле;

- возможен унос радиоактивных частиц кипящего слоя из химического реактора потоком аргона, размер которых меньше 5 микрометров.

Технический результат изобретения заключается в разработке химического реактора с периодической переработкой щелочного металла, в котором используется отбойник струи щелочного металла для его распыления, из которого нет уноса радиоактивных частиц.

Для достижения технического результата в химическом реакторе для переработки радиоактивного щелочного металла, в состав которого входят корпус реактора, полость которого разделена газопроницаемой перегородкой на нижнюю камеру, оснащенную трубопроводом подачи в нее газа-реагента, и верхнюю камеру, оснащенную трубопроводом подачи в нее расплавленного щелочного металла, и рубашка охлаждения корпуса, предлагается:

- в верхней части верхней камеры, напротив трубопровода подачи расплавленного щелочного металла, установить с зазором от трубопровода отбойник струи щелочного металла, поперечный размер которого больше диаметра проходного отверстия трубопровода;

- корпус реактора над газопроницаемой перегородкой оснастить патрубком с шибером.

В частных случаях исполнения химического реактора предлагается:

- под отбойником струи щелочного металла установить жалюзийную решетку с изменяемым углом наклона ее жалюзей,

- отбойник струи щелочного металла оснастить электроприводом,

- отбойник струи щелочного металла соединить с генератором ультразвуковых колебаний,

- шибер патрубка оснастить электроприводом.

Сущность изобретения поясняется чертежом возможной конструкции химического реактора, фиг.1.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1 - верхняя камера химического реактора, 2 - газопроницаемая перегородка, 3 - жалюзийная решетка, 4 - запорный вентиль, 5 - корпус химического реактора, 6 - манометр, 7 - напорный трубопровод охлаждающей среды, 8 - нижняя камера химического реактора, 9 - отбойник струи щелочного металла, 10 - патрубок, 11 - рубашка охлаждения, 12 - сливной трубопровод охлаждающей среды, 13 - трубопровод вытяжной спецвентиляции, 14 - трубопровод подачи газа-реагента, 15 - трубопровод подачи расплавленного щелочного металла, 16 - шибер с электроприводом.

На фиг.1 представлен химический реактор для переработки радиоактивного щелочного металла, в состав которого входят корпус 5 реактора, полость которого разделена газопроницаемой перегородкой 2 на нижнюю камеру 8, оснащенную трубопроводом 14 подачи в нее газа-реагента, и верхнюю камеру 1, оснащенную трубопроводом 15 подачи в нее расплавленного щелочного металла, рубашка 11 охлаждения корпуса 5, установленный верхней части верхней камеры 1 напротив трубопровода 15 с зазором от трубопровода 15 отбойник струи щелочного металла 9, поперечный размер которого больше диаметра проходного отверстия трубопровода 15, и патрубок 10 с шибером 16, которым оснащен корпус 5 реактора над газопроницаемой перегородкой 2.

Корпус 5 химического реактора предназначен для локализации химической реакции. Газопроницаемая перегородка 2 предназначена для разделения нижней 8 и верхней 1 камер и для распределенной подачи газа-реагента в верхнюю камеру 1 из нижней камеры 8. Нижняя камера 8 предназначена для распределенной подачи через нее газа-реагента в верхнюю камеру 1. Трубопровод 14 предназначен для подачи газа-реагента в нижнюю камеру 8. Верхняя камера 1 предназначена для взаимодействия в ней расплавленного щелочного металла и газа-реагента. Трубопровод 15 предназначен для подачи через него расплавленного щелочного металла в верхнюю камеру 1. Рубашка 11 предназначена для циркуляции через ее проточную часть среды, охлаждающей корпус 5 реактора. Отбойник 9 струи щелочного металла, установленный в верхней части верхней камеры 1 напротив трубопровода 15 с зазором от трубопровода 15, предназначен для распыления расплавленного щелочного металла с целью увеличения площади его контакта с газом-реагентом в верхней части верхней камеры 1. Патрубок 10 с шибером 16, которым оснащен корпус 5 реактора над газопроницаемой перегородкой 2, предназначен для накопления продуктов переработки в нижней части верхней камеры 1 и извлечения их из химического реактора в конце переработки.

В частных случаях исполнения химического реактора:

- под отбойником 9 струи щелочного металла может быть установлена жалюзийная решетка 3 с изменяемым углом наклона ее жалюзей,

- отбойник 9 струи щелочного металла может быть оснащен электроприводом,

- отбойник 9 струи щелочного металла может быть соединен с генератором ультразвуковых колебаний,

- шибер 16 патрубка 10 может быть оснащен электроприводом.

Кроме того, в состав химического реактора могут входить запорный вентиль 4, манометр 6, напорный трубопровод 7 охлаждающей среды, сливной трубопровод 12 охлаждающей среды, трубопровод 13 вытяжной спецвентиляции.

Жалюзийная решетка 3 с изменяемым углом наклона ее жалюзей, установленная под отбойником 9 струи щелочного металла, предназначена для увеличения времени контакта щелочного металла с газом-реагентом. Оснащение отбойника 9 струи щелочного металла электроприводом предназначено для более эффективного распыления расплавленного щелочного металла в верхней части верхней камеры 1 за счет вращения отбойника 9. Соединение отбойника 9 с генератором ультразвуковых колебаний предназначено для распыления расплавленного щелочного металла ультразвуковыми колебаниями генератора. Оснащение шибера 16 патрубка 10 электроприводом предназначено для дистанционного управления извлечением радиоактивных продуктов переработки из химического реактора. Запорный вентиль 4 и трубопровод 13 предназначены для подключения внутренней полости химического реактора к вытяжной спецвентиляции. Манометр 6 предназначен для контроля над наличием избыточного давления газа-реагента в химическом реакторе. Напорный 7 и сливной 12 трубопроводы предназначены для обеспечения циркуляции охлаждающей среды через проточную часть рубашки 11 охлаждения корпуса 5.

Пример конкретного исполнения химического реактора для переработки радиоактивного щелочного металла.

В качестве материала для корпуса 5, отбойника 9, рубашки 11 охлаждения корпуса 5 выбрана сталь 12Х18Н10Т. В качестве материала для газопроницаемой перегородки 2 выбрана пористая керамика с открытой пористостью. Объем верхней камеры 1 химического реактора 180 л, объем нижней камеры 4 подачи газа-реагента примерно 20 л.

Пример конкретного применения химического реактора для переработки радиоактивного щелочного металла с окисными продуктами.

Устанавливают избыточное давление закиси азота, взятой в качестве газа-реагента, в верхней камере 1, равное 0,5×105 Па. Подают струю расплавленного радиоактивного щелочного металла на вращающийся отбойник 9. Пыль расплавленного щелочного металла вступает в плотный контакт с газом-реагентом в верхней части верхней камеры 1. Смесь нитрата MeNO3, нитрита MeNO2 и оксида Me2O, образующаяся в результате химической реакции в виде порошка, оседает в нижней части верхней камеры 1 и накапливается в ней. В процессе переработки постоянно поддерживают избыточное давление газа-реагента в верхней камере 1. После наполнения нижней части камеры 1 прекращают подачу щелочного металла и газа-реагента в химический реактор, сбрасывают избыточное давление газа-реагента в спецвентиляцию, открывают дистанционно шибер 16 и высыпают твердый продукт переработки из химического реактора через патрубок 10.

Получен технический результат изобретения. Разработан химический реактор с периодической переработкой щелочного металла, в котором используется отбойник струи щелочного металла для его распыления, из которого нет уноса радиоактивных частиц.

1. Химический реактор для переработки радиоактивного щелочного металла, в состав которого входят корпус реактора, полость которого разделена газопроницаемой перегородкой на нижнюю камеру, оснащенную трубопроводом подачи в нее газа-реагента, и верхнюю камеру, оснащенную трубопроводом подачи в нее расплавленного щелочного металла, и рубашка охлаждения корпуса, отличающийся тем, что:
- в верхней части верхней камеры, напротив трубопровода подачи расплавленного щелочного металла, установлен с зазором от трубопровода отбойник струи щелочного металла, поперечный размер которого больше диаметра проходного отверстия трубопровода;
- корпус реактора над газопроницаемой перегородкой оснащен патрубком с шибером.

2. Химический реактор по п.1, отличающийся тем, что под отбойником струи щелочного металла установлена жалюзийная решетка с изменяемым углом наклона ее жалюзей.

3. Химический реактор по п.1, отличающийся тем, что отбойник струи щелочного металла оснащен электроприводом.

4. Химический реактор по п.1, отличающийся тем, что отбойник струи щелочного металла соединен с генератором ультразвуковых колебаний.

5. Химический реактор по п.1, отличающийся тем, что шибер патрубка оснащен электроприводом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится способу переработки радиоактивного щелочного металла. Заявленный способ включат подачу газа-реагента в нижнюю камеру (6) химического реактора, заполнение верхней камеры (1) химического реактора газом-реагентом из нижней камеры (6) через газопроницаемую перегородку (2) и подачу радиоактивного расплавленного щелочного металла в верхнюю камеру (1) химического реактора.

Изобретение относится к области коммунального хозяйства и может использоваться для сортировки твердых отходов, преимущественно бытового, промышленного и коммерческого контейнерного мусора.

Изобретение относится к области коммунального хозяйства и может использоваться для сортировки твердых отходов, преимущественно бытового, промышленного и коммерческого контейнерного мусора.

Изобретение относится к радиохимии. Способ получения стронция-82 включает выполнение следующих операций: облучение в потоке ускоренных заряженных частиц мишени, представляющей собой стальную оболочку, заполненную металлическим рубидием, вскрытие оболочки облученной мишени в среде газа, не взаимодействующего с металлическим рубидием, плавление облученного металлического рубидия в оболочке и подачу его расплава в химический реактор, подачу в химический реактор закиси азота порциями, по меньшей мере, до прекращения роста температуры в химическом реакторе при подаче свежей порции закиси азота, растворение в химическом реакторе образовавшихся взрывобезопасных и пожаробезопасных солей рубидия и находящегося в них стронция-82 1,5÷4,5 М раствором азотной кислоты, выделение стронция-82 из полученного раствора сорбцией.
Изобретение относится к области радиоактивных источников, в частности к радионуклидным источникам гамма-излучения, и может найти применение для радиационной гамма-дефектоскопии.

Изобретение относится к радиохимии и может быть использовано для получения радиофармпрепарата на основе радионуклида рений-188. .

Изобретение относится к области технологии изготовления закрытых радионуклидных источников фотонного и бета-излучений. .

Изобретение относится к ядерной технике, а именно к промышленной гамма-дефектоскопической аппаратуре. .

Изобретение относится к области ядерной техники и радиохимии. .

Изобретение относится к средствам получения источников ионизирующего излучения. Заявленный способ герметизации источника ионизирующего излучения (ИИИ) включает герметизацию ИИИ, помещенного в капсулу (19), загерметизированную аргонодуговой сваркой. В качестве ИИИ используется заготовка из кобальта, при этом капсула выполнена в виде стакана из нержавеющей стали (4). Герметизация капсулы производится герметичной крышкой (20) из нержавеющей стали, приваренной по окружности стыка капсулы и крышки. Аргонодуговая сварка производится неплавящимся электродом без присадок в среде защитного газа в радиационно-защитных «горячих» камерах. Заявленное устройство включает капсулу с ИИИ и устройство аргонодуговой сварки, закрепленное в сварочной головке (10), которая закреплена в механизме перемещения (6). Сварочная головка состоит из корпуса (11), устройства для подачи электричества (12), штуцера (13) для подвода защитного газа и сварочного сопла (14). Техническим результатом является возможность дистанционного использования способа и устройства герметизации источника ионизирующего излучения в радиационно-защитных «горячих» камерах. 2 н. и 5 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области изготовления двусторонних герметичных изотопных источников осколков деления на основе калифорния-252, применяемых в ядерно-физических экспериментах, основанных на время-пролетном методе. В заявленном изобретении для того, чтобы двусторонний источник осколков деления был герметичным и в то же время спектрометрическим, т.е. с энергетическим спектром осколков деления, в котором возможно выделить тяжелую и легкую группы, предусмотрено использование в качестве подложки (1) прозрачной для осколков деления (~0,15 мкм) пленки из окиси алюминия, на которую наносят активное пятно (2) из радиохимически чистого раствора калифорния-252. При этом полученный источник вначале упрочняют с обеих сторон тонкими слоями золота (3) толщиной 50-100 мкг/см2, а затем герметизируют слоями никеля (4). При этом энергетические спектры осколков деления, вылетающих с обеих сторон, идентичны. Техническим результатом является обеспечение возможности использования в экспериментах герметичного двустороннего спектрометрического источника источника, в том числе во время-пролетных экспериментах. 2н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способу получения высокочистых соединений 177Lu, свободных от носителя, для медицинских целей и/или диагностических целей. Способ получения соединений 177Lu из соединений l76Yb, облучаемых тепловыми нейтронами, включает введение в первую колонку, заполненную катионообменным материалом, исходных веществ, растворенных в минеральной кислоте и содержащих l77Lu и 176Yb в примерном массовом соотношении от 1:102 до 1:1010, замену протонов катионообменного материала на ионы аммония с использованием раствора NH4Cl, промывку катионообменного материала водой, соединение выходного отверстия первой колонки и входного отверстия второй колонки, введение воды и хелатообразующего агента во входное отверстие первой колонки, чтобы элюировать соединения 177Lu из первой и второй колонок, определение уровня радиоактивного излучения на выходе второй колонки для подтверждения элюирования соединений 177Lu, сбор первого элюата 177Lu из выходного отверстия второй колонки в сосуд, протонирование хелатообразующего агента, загрузка конечной колонки путем непрерывной подачи полученного элюата l77Lu во входное отверстие конечной колонки, промывку от хелатообразующего агента разбавленной минеральной кислотой, удаление следов ионов других металлов из раствора l77Lu путем промывки катионообменного материала конечной колонки минеральной кислотой в разных концентрациях и элюирование ионов 177Lu из конечной колонки с помощью высококонцентрированной минеральной кислоты. Изобретение позволяет получать миллиграммовые количества высокочистых соединений 177Lu, свободных от носителя. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.
Наверх