Способ переработки радиоактивных отходов

Способ переработки радиоактивных отходов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 01) (51) 4 G 21 F 9/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3774149/24-25 (22) 20,07,84 (46) .29.02.88. Бюл, В 8 (72) М.П.Воробей -и В.А.Ермаков (53) 621.039.7 (088.8 ) (56) Патент США 1) 3993579, кл. 252-301,1, 1967, Патент ФРГ Р 2212574, кл, 21 g 21/33, 1974.

Авторское свидетельство СССР

1) 556665, кл. G 21 F 9/04, 1976.

Авторское свидетельство СССР

1) 550040, кл, G 21 F 9/16 ° 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 999836, кл, G 21 Р 9/16, 1983. (54)(57) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ .РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ, включающий смешивание радиоактивных сыпучих отходов с органическим связующим, сушку, охлаждение, о тли ч ающий ся тем, что, с целью повышения водоус-. тойчивости и радиационной безопасности при хранении радиоактивных отходов, в качестве органического связующего используют радиоактивные высококипящие продукты радиолиза органического теплоносителя — замедлителя, которые смешивают с массовой долей от 40 до 60Х с радиоактивными сыпучими отходами, смесь сушат в течение

2-16 ч при температуре 180-220 С, разлагают органическое связующее в смеси пиролитически до углерода в течение 0,5-12 ч при температуре

400-600 С, охлаждают, после чего образовавшийся продукт снова смешивают с новой.порцией органического а связующего с массовой долей от 40 Q до 60Х смесь сушат в течение 2—

l6 ч при температуре 180-220 С и охлаждают до образования монолитного компаунда..1222123

Изобретение относится к способам переработки радиоактивных отходов, низкого и среднего уровней активности (до 10 Ки/л) и может быть исполь зовано при подготовке порошкообраэных и гранулированных радиоактивных материацов к захоронению или контролируемому хранению.

Целью изобретения является повышение водоустойчивости и радиационной безопасности при хранении радиоактивных отходов, Способ позволяет заключить в монолитные твердые компаунды радиоактивные высококипящие продукты радиолиэа органического теплоносителязамедлителя и радиоактивные сыпучие отходы.

Жидкие высококипящие (BK} продукты радиолиза, представляющие собой остатки от дистилляции органического теплоносителя-замедлителя ядерного реактора и содержащие около 10-15% этого теплоносителя,.используют в качестве органического связующего, Процесс дистилляции части теплоносителя осуществляется для того, .чтобы поддерживать концентрацию ВКпродуктов в 1-м контуре ядерного реактора на заданном уровне. ВК-продукты являются радиоактивными, поскольку .содержат радиоактивные нуклиды продуктов коррозии конструкционных материалов 1-го контура, В качестве сыпучих радиоактивных отходов (наполнителя) используют, например, отработавшие в 1-м контуре с органическим теплоносителем неорганические минеральные или синтетические гранулированные или дробленые сорбенты.

Чтобы обеспечивать смачивание всего объема.наполнителя жидкими

: ВК-продуктами, массовая доля наполнителя не должна превышать 607., В то же время она не должна быть и менее 40Х, поскольку получаемый компаунд будет иметь повышенную вязкость

Время сушки смеси зависит от величины отношения площади ее поверхности к объему (S/V) а также от температуры, При S/V 0,3 см и температуре 180 С время термообработо ки составляет 4 ч, а при 220 С вЂ” 2 ч.

При S/V=0,12 см и температурах 180 и 220 С время термообработки значительно больше и составляет 16 н 12ч

0,5-12 ч, в результате которого образуется углерод. Этот углерод

2p - покрывает тонким слоем поверхность

30

40

5

15 соответственно, Процесс получения компаунда при более низких $/Ч будет более продолжительным и, следовательно, нецелесообразным. Аналогичный результат будет получен и при о использовании температур ниже I80 С.

Сокращения времени сушки смеси можно было бы достигнуть путем использовао ния более высоких, чем 220 С, температур, но при этом смесь может вспыхнуть и начать интенсивно гореть.

После сушки смеси при 180-220 С

ВК«продукты радиолиза органического теппоносителя в полученном продукте подвергают термическому разрушению (пиролиэу) при 400-600 С в течение сыпучих радиоактивных отходов, а также поверхность их пор, делая ее гидрофобной, т.е. не смачиваемой водой, Повторное смешивание обработанных таким образом сыпучих радиоактивных отходов с ВК-продуктами радиолиза при указанных соотношениях S/V и условиях и последующая сушка. смеси при температуре 180-220 С в течение

2-16 ч позволяет получить монолитный компаунд, обладающий высокой водоустойчивостью в сочетании с дос таточной термической и механической прочностью, По своим характеристикам такой компаунд удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к аналогичным компаундам, получаемым с помощью других органических связующих.

При температурах ниже 400 С термическое разрушение (пиролнэ) ВК-продуктов радиолиза с образованием углерода происходит очень медленно. С заметной скоростью пиролиз этих продуктов протекает при температурах выше

400 С, Использование температур выше о

600 С нецелесообразно, поскольку продукт пиролиза — углерод — в атмосфере воздуха начинает сгорать до дву-. окиси углерода, что приводит к медленному разрушению углеродной пленки на поверхности сыпучих радиоактивных отходов и потере гидрофобных свойств.

Кроме тего, использование более высоких, чем 600 С, температур невыгоДно экономически, Пиролиз нескольких граммов ВК-проо дуктов при 400-600 С заканчивается за 0,5 ч. Однако для пиролиза больших масс ВК-продуктов в смеси их с

1222323

Составитель Е.Захарова

Редактор 0.Орловская Техред И.Попович Корректор М.Пожо

Заказ 776

Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная,4 сыпучими радиоактивными отходами, когда необходимо прогреть до одинаковой температуры весь объем смеси, время увеличивается до 12 ч, Смешивание компонентов, сушку и охлажде-. ние смеси производят на воздухе, Пример 1, В емкость диаметром 12,5 см вносят при комнатной температуре жидкие ВК-продукты радиолиза дитолилметана (ДТМ) массой 0,5 кг.

Затем в эту же емкость вносят 0,33 кг (40 ) отработавшего в 1-м контуре атомной станции теплоснабжения (АТС-1) гранулированного сорбента А-4 (экстру-35 датдиометром 1,5 мм), изготовленного из глины 4-го слоя Дашуковского месторождения Черкасской области. Содержимое нагревают до 180 с, перемешивают и выдерживают при этой температуре 20 в течение 16 ч, Повышают температуру до 500 С и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч, после чего полученный продукт охлаждают в произ. вольном режиме, добавляют к нему 25

0,5 кг (60 ) жидких BK-продуктов радиолиза ДТМ, перемешивают до получения однородной по всему объему массы, нагревают до температуры 180 С, выдерживают при этой температуре в течение 16 ч и охлаждают до образования твердого монолитного компаунда.

Пример 2, В емкость диаметром 12,5 см вносят при комнатной температуре жидкие ВК-продукты радиоли35 за ДТМ массой 0.,5 кг, Затем в эту же емкость вносят 0,75 кг (60 ) отработавшего в 1-и контуре АСТ-1 гранулированного сорбента А-4 (экструдат . диаметром 1,5 мм), "îäåðæèìîå наг- 40 ревают до 220 С,- перемешивают и выдерживают при этой температуре в течение 12 ч, Повышают температуру до 500 С и выдерживают при этой тем+ пературе в течение 2 ч, после чего по. лученный продукт охлаждают в произвольном режиме, добавляют к нему

0,5 кг (40 ) жидких BK-продуктов радиолиза ДТМ, перемешивают до полу чения однородной по объему массы, о нагревают до температуры 220 С, вы" держивают при этой температуре в тече. ние 12 ч и охлаждают до образования твердого монолитного компаунда.

Пример 3. В емкость диаметром 1.7,5 см вносят при комнатной температуре жидкие ВК-продукты радио-: лиза ДТМ массой 0,5 кг (50X). Затем в эту же емкость вносят 0,5 кг отработавшего s. I-м контуре АСТ-1 гранулированного сорбента А-4 (экструдат диаметром 3 5 мм). Содержимое нагревают до 220 С, перемешивают и выдерживают при этой температуре в течение 2 ч. Повышают темпера гуту до

500 С и выдерживают при этой темпера-, .туре в течение 2 ч, после чего полученный продукт охлаждают в произвольном режиме, добавляют к нему 0,5 кг (50 ) жидких ВК-продуктов радиолиза

ДТМ, перемешивают до получения однородной по объему массы, нагревают о до температуры 220 С, выдерживают при этой температуре в течение 2 ч и охлаждают до образования твердого монолитного компаунда.

Компаунды, полученные предлагаемым способом, имеют следующие показатели.

Скорость выщелачивания, характеризующая его водоустойчивость, 1,1 ° 10 г/см сут, Температура вспьппки 257 С, Температура размягчения около 90 С.

Химическое взаимодействие связующего с наполнителем не обнаруженр,