Способ концентрирования жидких радиоактивных отходов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ря654О1 О (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 01.02.77 (21) 2447819/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

С 21 F 9/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 ° 039. 7 (088.8) Опубликовано 30.12.79- 6 оллетень Nо 48

Дата опубликования описания 3012.79 (72) Авторы

ИЗОбрЕтЕНИя М.И. Жихарев и Л.Ч. Кемулярия (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЖИДКИХ

РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Изобретение касается переработки жидк их радиоактив ных отходов (ЖРАО) атомных электростанций (АЭС) .

В процессе эксплуатации АЭС образуются воды, загрязненные солями, opraническими и радиоактивными веществами, Эти воды собирают, очищают от загрязнений и либо возвращают на повторное использование, либо сбрасывают в открытые водоемы. Сконцентрированные примеси направляют на хранение в хранилище жидких отходов (XEO) илт на отверждение .

Существуют несколько способов перераб отк и подобных вод: ионный обмен, механическая фильтрация, химическое осаждение, метод обратного осмоса и другие.

Однако все эти способы не универсальны и могут быть использованы лишь для переработки вод определенных составов или концентраций, в то время как последние меняются обычно в весьма широких пределах в зависимости от вида работ, проводимых на АЭС, Солевой состав жидких радиоактивных отходов атомных элек трос та нций (ЖРАО AЭС) г/л:

ИаЫО+ 1,0-7,0

Ыа сга„ 0,05 — 1,0 )а В4 От 0 — 1,0 аз РО4. 0,05-0,3

ИаСО 0,05-0,3

Остальные соли 0,05-0р5

"Основным катионом ЖРАО АЭС является натрий.

Наиболее близким к изобретению является способ концентрирования радиоактивных отходов упариванием, который не имеет ограничений по характеристикам перерабатываемых растворов.

Упаривание проводится в щелочной или нейтральной средах до солесодержания 400-500 г/л (до 30 вес.%) .

Однако при данных способах упаривания концентрирование загрязнений невысокое, и это требует больших объемов хранилищ или установок отверждения.

Это обусловлено наличием в водах солей с ограниченной растворимостью— оксалатов, карбонатов, фосфатов и боратов, которые, выпадая в осадок при достижении ими предела растворимости, инкрустируют греющие пов ерх—

654010 ности доупаривателя или отлагаются в коммуникациях при транспортировке концентрата из выпарногo аппарата.

Цель изобретения — сокращение объ.емов концентратов .

Это достигается тем, что после 5 достижения в упариваемом растворе с оле содержа ни я 1 30-1 50 г/л упарива— ние проводят при рН 3, 5-4,0.

Такая область рН соответствует максимуму растворимости солевой системы, имитирующей EPAO АЭС, который обусловлен разрушением ограниченно растворимых солей с образованием нитрата натрия (оксалаты и карбонаты) или переходом их в более растворимую (фосфаты) или летучую форму (бораты).

Меньшее подкисление будет недостаточным для протекания этих процессов, а большее приведет к уменьшению растворимости из-эа высаливающего действия азотной кислоты на нитрат натрия. 20

Концентрат, выдаваемый иэ выпарного аппарата, будет представлять собой раствор нитрата и кислого фосфата натрия — для АЭС без жидкого борного регулирования мощности реактора, и 25 раствор нитрата, кислого фосфата и борной кислоты — для АЭС с борным регулированием, В последнем случае помимо повышения концентрирования упаривание сопровождается также от- 3Q гонкой борной кислоты, что позволяет регенерировать более половины от ее общего количества. В настоящее время вся борная кислота теряется вместе с концентратами. 35

Солесодержание кислого концентрата лимитируется растворимостями нитрата и кислого фосфата натрия (борная. кислота иэ-за улетучивания кристаллизуется при более глубоком концентрировании) и с учетом некоQ торого охлаждения при транспортировке составляет 800-1000 г/л.

Если упаривание EPAO проводится в многокорпусной выпарной установке, то подкисление проводится в послед- 45 нем корпусе, в который из предпоследнего напраВляется раствор с солесодержанием 130-150 г/л.

Пример 1. Растворы, имитирующие EPAO АЭС, упаривают при различных >О значениях рН в лабораторном выпарном аппарате из кварца до начала выпадения солей в осадок. Азотную кислоту подкисляют непосредственно в выпарном аппарате и контролируют отбором проб 55 упариваемого раствора. В конденсате от упаривания боросодержащих растворов определяют также концентрацию борной кислоты.

Ниже приведены составы упариваемых 60 растворов, г/л:

Раствор 1 NANO> 5.0: Na>CzO< 0 8

Na>PO4 0,3; Ба СОи 0,3; NazSO 0,1.

Раствор 2. NANO> 3,0; Na В О» 1,0;

На чертеже в виде кривой представлены результаты опытов.

Количество борной кислоты, отогнанной при упаривании раствора 2, составило 52% от ее исходного количества.

Пример 2. Предлагаемый способ доупаривания был опробован для сокращения объема концентратов щелочного упаривания, хранящихся в

ХЖО Белоянской АЭС . Состав концентратов, г/л:

NaNOq 90

Na СО 25

NazSO4.

Иа РО4 13

Na С,О4

12 мыло 6

ОН 10

opr . в-ва 5 рН 11,6

Данный раствор при непрерывном перемешивании подкисляют в специальной емкости азотной кислотой (55%) и упаривают в выпарном аппарате типа ВН с поверхностью нагрева 3 м.

Величину подкисления варьируют в пределах 3,5-4,0 единиц рН. Расход кислоты на подкисление составляет

0,07 л кислоты на 1 л щелочного концентрата.

В ходе опытов, проводившихся в течение 200 ч, осуществлялась выдача из выпарного аппарата концентрата с солесодержанием 800 r/ë.

Эа время работы зарастание греющих поверхностей не наблюдалось..

Иопольэование предлагаемого способа позволит в два раза сократить объем концентратов, поступающих в настоящее время на хранение или отверждение, а для АЭС с борным регулированием даст воэможность регенерировать свыше половины присутствующей в жидких отходах борной кислоты.

Формула изобретения

Способ концентрирования жидких радиоактивных отходов, образующихся при эксплуатации АЭС, упариванием, отличающийся тем, что, с целью сокращения объемов концентратов, после достижения в упариваемом растворе солесодержания 130150 г/л упаривание проводят в азотнокислой среде при рН 3,5-4,0.

654010

Составитель В . Макаров

Редактор Т. Колодцева Техред О.Андрейко ЕорректорЕ П шй

Тираж 516 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35с Раушская наб. д. 4 5

Заказ 8273/49

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная,4

Ъ

Ь

Pr.

Х

E wo E

" 6N

ВК

Ф,б ъ ФИ

Ю лш

1 2 3 9 5 б 7 В 9 рН

Q pacmkpl

Л-ристйр2