Способ уничтожения отходов щелочных металлов

 

Союз Советских

Социалистических республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Звявлено15 ° 06.78 (21) 2628837/22-02 с присоедииеиием заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 231080, Бюллетень № 39

Дата опубликоваиияописаиия 27.10.80

«i>7731)4

Ф г (51)М. Клз

С 22 В 7/00

С 22 В 26/10

С 23 G 5/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 669.88. .002.68(088.0) (72) Авторы изобретения

А. Н ° Алексеев, A. М. Анисимов и В. В. Герасимова (71) Заявитель (54)СПОСОБ УНИЧТОЖЕНИЯ ОТХОДОВ ШЕЛОЧНЫХ

МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к металлур гической, химической промышленности и атомной энергетике, в частности к эксплуатации атомных станций с реактором на быстрых нейтронах.

Известен способ уничтожения отходов щелочных металлов с поверхности оборудования с использованием воды. для чего вначале емкость продувают аргоном, а затем снизу вместе с аргоном подают воду до полного заполнения емкости, и давление аргона в емкости подцерживают на 0,15-0,20 мм вод.ст. выше давления столба воды при ее верхнем уровне в емкости (11

Этот способ имеет ряд существенных недостатков: нейтрализация натрия происходит мгновенно, при этом натрий плавится и разбрызгивается по стенкам емкости вместе с раствором . щелочи; выше уровня воды на стенках емкости образуется концентрированная щелочь, а стенки емкости разогреваются до температуры выше 150 С, что приводит к щелочной хрупкости аустенитных нержавеющих сталей» для проведения процесса цейтрализации натрия водой внутренние стенки емкости необходимо плакировать материалом типа "инконель", так как неплакированные емкости, изготовленные из аустенитных сталей, выходят из строя из-за коррозионного воздействия;про5 дувка емкости аргоном и поддержание в ней избыточного давления приводит к расходу большого количества аргона и требует полной герметичности, увеличивая вероятность выхода из ем1р кости и попадания в воздух рабочего помещения радиоактивных аэрозолей.

Известен способ уничтожения щелочных металлов с использованием воды, согласно которому растворение

15 щелочного металла производят под слоем инертной жидкости, имеющей температуру кипения ниже 40 С. Такой инертной жидкостью является эфир (2) . Данный способ применим для растворения малых количеств щелочных ме таллов и в основном используется при химическом анализе, для растворения же килограммовых количеств щелочных металлов способ не приемлем в виду

25 необходимости использования больших количеств сравнительно дорогостоящего эфира.

Известен также способ уничтожения отходов щелочных металлов с испольЗр зованнем воды и минерального масла.

773114 для чего подлежащие .уничтожению остатки щелочного металла должны быть слиты в специальную емкость с минеральным маслом, перемешаны с ним до крупнодисперсной массы, затем на специальной площадке для уничтожения ,щелочных металлов эта масса засыпается четырехкратным количеством песка, заливается водой и выдерживается 68 ч )3j.

Недостатком способа является необходимость предварительного удаления остатков щелочного металла с поверхности емкости и оборудования, специального места для уничтожения и захоронения продуктов разложения отходов °

Цель изобретения — упрощение процесса, обеспечение пожаровзрывобезопасности процесса и устранение щелочной хрупкости материала оборудования.

Цель достигается тем, что вначале на поверхность заливают масло слоем не менее 50 мм, после чего емкость заполняют водой, а накапливающийся над маслом водород разбавляют до взрывобезопасной концентрации.

Таким образом нейтрализуется натрий на стенках емкости, на деталях, поданных в корзине сверху через слой масла, или загрузкой в масло непосредственно кусками крупностью до 50 мм и выше.

С водой натрий реагирует на границе фаэ масла и воды. Куски натрия, аэрируемые выделяющимся водородом, поднимаются в слое масла на высоту не более 50мм, теряют водород и медленно опускаются снова к поверхности воды. Как только на поверхности натрия образуется участок, свободный от пленки масла, в этом месте выделяется водород и кусок натрия мигрирует в органическую фазу. Реакция нейтрализации идет не мгновенно, без плав-, ления натрия, и продолжается в зависимости от крупности кусков до 2 ч.

Образовавшийся в процессе нейтрализации водород проходит через слой масла и раэбавляется газом или воз.духом до взрывобезокасной концентрации. Тепло, выделяющееся при нейтрализации, быстро распределяется по всей массе воды и масла. Воздействив щелочи при температуре ниже 90 С бе« зопасно в"коррозионном отношении.

Пример 1. Нейтрализация натрия проводится в баке емкостью 250л, изготовленном из нержавеющей стали марки 1Х18Н10Т.

Первоначально на стенках бака находится натрий и продукты его окисления толщиной 1-10 мм. На дно бака наливают слой веретенного масла тол" щиной 50 мм, а потом снизу подают воду до полного его заполнения.

Процесс нейтрализации натрия,контролируемый по выделению водорода, заканчивается в течение 10 мин. Процесс проходит весьма спокойно, тем4

tO

2$

S$

6S пература масла и воды практически остается на исходном уровне — 2030 С.

Пример 2. В том же баке,после очистки его стенок от натрия,отмываются детали различной конфигурации от натрия и продуктов его окисления. Толщина натрия на деталях не превышает 10 мм.Детали помещаются в корзинку размером 250х300х200 мм и медленно опускаются через слой масла в воду. Процесс проходит весьма спокойно, температура масла и воды практически остается на том же уровне.

Пример 3. В том же баке, после очистки деталей, уничтожаются отходы металлического натрия. Пять ки лограммов отходов измельчаются на куски крупностью 10-50 мм. В течение

1 ч натрий загружается сверху в емкость. Растворение его проходит спокойно и заканчивается через 2 ч. Температура гидроокиси натрия в емкости к концу процесса не превышает 45бС.

Использование предлагаемого способа нейтрализации.остатков щелочных металлов под слоем масла обеспечивает, по сравнению с известными, следующие преимущества: этим способом можно безопасно нейтрализовать большое количество отходов натрия; можно отказаться от использования дорогостоящего аргона и проводить процесс беэ избыточного давления в емкоати, что уменьшает вероятность аэроэольного загрязнения воздуха рабочих помещений; проведение процесса нейтрализации спокойно,беэ разбрызгивания жидкого натрия и концентрированной щелочи по стенкам емкости позволяет. избежать недозволенного корроэионного воздействия на конструктивные материалы емкости.

Формула изобретения

Способ уничтожения отходов щелочных металлов с поверхности оборудования с использованием воды и минерального масла, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, обеспечения пожаровэрывобезопасности процесса и устранения щелочной хрупкости материала оборудования, вначале на поверхность заливают масло слоем не менее 50 мм, после чего емкость заполняют водой, а накапливающийся. над маслом водород разбавляют до вэрывобеэопасной концентрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 550439, кл. С 23 G 5/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 441929 кл. С 22 В 26/10, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР, 9 475402, кл. С 22 В 26/10, 1973.