Способ получения композиции для долговременного хранения изотопа йод-129
Использование: охрана окружающей среды, переработка отработавшего ядерного топлива, подготовка материалов, содержащих радионуклеиды, к долговременному захоронению. Сущность: способ получения композиции для долговременного хранения изотопа йод-129 заключается в том, что содержащийся в исходном азотнокислом растворе йод переводят в молекулярную форму, извлекают молекулярный йод в органический растворитель и в полученный раствор вносят избыток порошка металлической меди. Смесь интенсивно перемешивают до обесцвечивания раствора, а затем осадок отделяют и отправляют его на захоронение. Достигаемый по способу технический результат: исключение потерь йода-129 в процессе приготовления композиции для хранения.
Изобретение относится к обращению с долгоживущими радиотоксичными нуклидами, образующимися в ядерно-топливном цикле, и к области охраны окружающей среды. Предлагается использовать способ при переработке отработавшего ядерного топлива (ОЯТ).
В процессе переработки ОЯТ по принятой в настоящее время технологии йод-129 выводится в отдельную фракцию отходов при растворении топлива. Он переводится в газовую фазу, удаляется из раствора ОЯТ на 95-98% и количественно удерживается в регенерированной азотной кислоте, образующейся при улавливании оксидов азота. По принятой схеме йод-129 путем отдувки воздухом при температуре приблизительно 80oC и содержании пероксидов водорода приблизительно 2 мас. переводится в устойчивую композицию, пригодную для долговременного контролируемого хранения или захоронения. /Орлова Э.К. Очистка отходящих газов при переработке облученного топлива. Вып.1 Улавливание йода. Обзорная информация АИФ 493. ЦНИИатоминформ, 1979 г. Поведение и улавливание йода в процессе переработки облученного топлива. Материалы по двустороннему сотрудничеству. Ленинград, 1982 г./. Существующие в настоящее время разработанные конечные формы йода-129 и предлагаемые для долговременного хранения или захоронения этого радионуклида методы, обеспечивающие получение этих форм, не могут удовлетворять возрастающие экологические требования. К ним можно отнести химические формы HJO3(J2O5)-Ba(JO3)2 образующиеся при использовании йодокс-процесса, Hg2J2 и HgJ2, образующееся в случае использования Меркурекс-процесса. Все эти методы и соответственно конечные формы, подлежащие захоронению, обладают целым рядом недостатков, отмеченных в технической литературе. Наиболее близкой к предлагаемому способу является технология, предложенная для завода РТ-2 и заключающаяся в переводе йода-129 из щелочного раствора в устойчивую композицию (CuJ + Cu). Технология состоит в следующем. Из регенерируемой азотной йодсодержащей кислоты йод-129 потоком воздуха при температуре 80oC и содержании H2O2не менее 2 мас. выносится и улавливается раствором гидроксида натрия (4 М NaOH). Образующийся йодсодержащий щелочной раствор поступает на переработку с целью выделения йода-129 в химической форме CuJ + Cu. Для этого в щелочной раствор добавляют надстехиометрическое количество раствора гидразина азотнокислого для восстановления формы IO-3 в J-, и раствор перемешивают приблизительно 30 мин. Затем после проведения анализа на присутствие в растворе химической формы IO-3 раствор подкисляют до pH приблизительно равного 2, вводят последовательно порошок металлической меди (рассчитанное количество с учетом конечного содержания в конечной композиции), а затем избыток (приблизительно 20% над стехиометрическим) концентрированного раствора азотнокислой меди Cu(NO3)2. Добавление раствора азотнокислой меди осуществляют постепенно, по каплям при интенсивном перемешивании всего раствора. После внесения осадителя Cu(NO3)2 и образования белого осадка оставляют раствор на 2-3 часа для созревания осадка, а затем путем фильтрации отделяют осадок. Подробное описание технологии получения осадка CuJ + Cu описано в работе: Отчет о НИР. Инв. N 1956-И. С.-Петербург, 1993 г. "Исследования по комплексной очистке газовых выбросов завода РТ-2". Основные недостатки описанного способа заключаются в следующем: отдувка йода из регенерированной азотной кислоты длительный процесс, протекающий при температуре раствора не ниже 80oC ( из этого вытекает большой расход энергии на нагревание кислоты); использование значительного количества химических операций: анализа на отсутствие IO-3 подкисление, введение осадителя; использование опасных реагентов (гидразина); потери йода на операции отдувки и последующего улавливания йода, при недостаточном восстановлении химической формы IO-3 осаждении J- осадителем Cu(NO3)2 и возможном протекании реакции Cu+++I-_![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/295/2959815.gif)
Освобожденный от йода растворитель вновь направляется на операцию экстракции йода-129 из регенерированной азотной кислоты. Таким образом не образуются вторичные жидкие отходы. Степень очистки органического растворителя от йода
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8805.gif)
полностью исключается потери йода-129 в процессе получения композиции;
исключается весьма длинная цепочка получения композиции и большой перечень необходимых химических реагентов, в том числе небезопасных (гидразина);
сокращается время получения осадка;
существенно упрощается аппаратурная схема установки для получения композиции;
отпадает необходимость разработки и создания локальных цепочек очистки воздуха от йода-129;
резко уменьшается вероятность возникновения аварийных ситуаций (кроме пролива и воспламенения органического раствора с йодом);
полностью исключается образование вторичных объемов жидких отходов йода-129. С другой стороны, в композиции CuJ + Cu поступающей на длительное хранение (или захоронение), дополнительно создается еще один барьер, препятствующий возможному выходу элементарного йода в газовую фазу, за счет его растворения в остатках органической фазы и последующей реакции с порошком меди с образованием CuJ. Таким образом, йод-129 вводится в замкнутый химический цикл через посредство порошка металлической меди и остатков органического растворителя. Вероятность выхода йода-129 в газовую фазу сводится к нулю. Пример 1. К 100 см3 0,5 М HNO3, содержащим 500 мг йода в окисленной форме, меченного изотопом йод-125, добавляют 30 см3 бензола, несколько капель концентрированной H2O2 и проводят экстракцию выделяющегося по реакции (J- + H2O2 _
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8594.gif)
Формула изобретения