Способ обращения с жидкими радиоактивными отходами
Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов. Сущность изобретения: способ обращения с жидкими радиоактивными отходами, включающий сбор отработанных вод спецпрачечных, щелочных растворов от регенерации ОН--анионитового фильтра, кислотных растворов от регенерации Н+-катионитовых фильтров, усреднение и концентрирование отходов в выпарных аппаратах. При этом до усреднения растворов периодически через выпарной аппарат последовательно пропускают смеси отработанных вод спецпрачечной со щелочными и кислотными растворами. Преимущества изобретения заключаются в повышении эффективности обращения с жидкими радиоактивными отходами и уменьшении количества вторичных отходов, образующихся в процессе химической очистки выпарных аппаратов. 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и может быть использовано на атомных станциях или на производствах, связанных с переработкой радиоактивных материалов.В процессе эксплуатации ядерных энергетических установок образуется значительное количество ЖРО, которые образуются из-за протечек реакторного оборудования, проведения дезактивации помещений и оборудования, регенерации ионообменных смол, обработки спецодежды и т.д. Объем образующихся ЖРО на современных атомных станциях составляет до 500000 м3/год. Для уменьшения объема ЖРО их подвергают переработке. Известны способы обращения с ЖРО, включающие сбор, усреднение отдельных потоков ЖРО и последующее концентрирование с использованием осадительных методов очистки, ионного обмена, электродиализа, обратного осмоса [1, 2]. Недостатком данных методов является зависимость методов концентрирования от солевого и радионуклидного состава отходов, удельной активности ЖРО, колебаний примесного состава.Наиболее близким аналогом является способ обращения с ЖРО, включающий сбор отработанных вод спецпрачечной, щелочных растворов, от регенерации ОН--анионитовых фильтров и кислотных растворов от регенерации H+-катионитовых фильтров, усреднение отдельных потоков ЖРО и концентрирование отходов в выпарных аппаратах [3].Концентрирование ЖРО путем их выпаривания требует периодического проведения химических очисток выпарных аппаратов. Это обусловлено тем, что в процессе упаривания усредненных ЖРО на поверхности выпарных аппаратов образуется значительное количество радиоактивных отложений, ухудшающих теплопередачу, увеличивающих гидравлическое сопротивление и вызывающих развитие подшламовой коррозии. На основании рентгеноструктурного анализа установлено, что отложения, образующиеся на поверхности выпарных аппаратов АЭС, можно разделить на 4 основные группы:1. Кальцевые и магниевые накипи, в составе которых преобладают до (90%) СаСО3, CaSO4, Ca(PO4)2, Mg(OH)2.2. Оксалатные отложения: оксалаты кальция СаС2O4, оксалаты железа FeC2O4. Наличие на поверхности выпарных аппаратов оксалатов связано с использованием на АЭС для дезактивации растворов щавелевой кислоты.3. Железокислые - FeOOH, Fe2O3, Fе3O4 и железофосфатные - Fе3(РO4)2, NaFePO4 отложения.4. Силикатные накипи. Наряду с двуокисью кремния в состав силикатных накипей могут входить ферросиликаты и алюмосиликаты.Недостатком ближайшего аналога является необходимость использования при проведении химических очисток специально приготовленных растворов, что ведет к образованию дополнительного количества ЖРО.Задачей, решаемой заявленным изобретением, является повышение эффективности обращения с ЖРО, уменьшение количества вторичных жидких радиоактивных отходов, образующихся в процессе химической очистки выпарных аппаратов.Сущность изобретения состоит в том, что в способе обращения с жидкими радиоактивными отходами, включающем операции сбора, усреднения, концентрирования отходов в выпарных аппаратах, предложено периодически часть щелочных и кислотных отходов, до их смешения, использовать в качестве щелочных и кислотных растворов для химической очистки, последовательно пропуская их через выпарной аппарат, предназначенный для концентрирования усредненных отходов, причем в качестве щелочного раствора используют смесь регенерата ОН- - анионитового фильтра с отработанной водой спецпрачечной при объемном соотношении между ними 1:(0,8-1), а в качестве кислотного раствора используют смесь регенерата Н+-катионитовых фильтров с отработанной водой спецпрачечной при их объемном соотношении 1:(0,1-0,8).В предложенном способе использованы следующие отличительные признаки:Признак 1 - изменена последовательность обращения с ЖРО, заключающаяся в том, что часть отходов, минуя стадию усреднения, периодически направляют в выпарной аппарат, используя их в качестве растворов для проведения химической промывки. Признак 2 - в качестве растворов для химической очистки используются ЖРО: для щелочной обработки используют смесь регенерата ОН--анионитового фильтра с отработанной водой спецпрачечной, а для кислотной обработки - смесь регенерата Н+-катионитового фильтра с отработанной водой спецпрачечной. Признак 3 - щелочной и кислотный растворы, используемые для кислотной очистки, содержат регенераты ионообменных фильтров и отработанные воды спецпрачечной в определенных соотношениях, позволяющих наиболее эффективно удалять отложения с поверхности выпарных аппаратов.В порядке обоснования соответствия заявленной совокупности признаков изобретения критериям новизна, изобретательский уровень приводим следующее:По первому признаку: в способе ближайшего аналога все потоки ЖРО, до проведения процесса выпарки, усредняют путем их смешения, а для удаления отложений из выпарных аппаратов периодически проводят химическую очистку специально приготовленными растворами, что приводит к образованию дополнительного количества ЖРО. В предлагаемом способе химическая очистка проводится ЖРО, образующимися в процессе эксплуатации атомной станции. Для этого изменена последовательность обращения с ЖРО (см. чертеж): часть отходов, до операции усреднения, периодически направляют в выпарные аппараты для проведения химической очистки. Таким образом, в отличие от способа - ближайшего аналога - при реализации предлагаемого способа не образуется дополнительного количества ЖРО. По второму признаку: в предлагаемом способе для химической очистки выпарных аппаратов, выполненных из нержавеющей хромоникелевой стали, впервые используются смеси отдельных потоков ЖРО: для щелочной обработки применяется смесь регенерата ОН--анионитового фильтра с отработанной водой спецпрачечной, а для кислотной обработки - смесь регенерата Н+-катионитового фильтра с отработанной водой спецпрачечной. На современных АЭС для регенерации ОН--анионитового фильтра используют 4-5% раствор NaOH, регенерации Н+-катионитового фильтра 4-5% раствор НNО3. После проведения регенерации в щелочном регенерате наряду с NaOH присутствуют карбонат-, хлорид-, фторид-, сульфат-, нитрат- ионы. В кислотном регенерате - HNO3 и катионы металлов. Отработанные воды спецпрачечной содержат поверхностно-активные вещества (ПАВ), комплексообразователи: трилон Б, гексаметафосфат натрия и т.д. Каждый из компонентов щелочного и кислотного растворов выполняют определенную функцию в процессе удаления отложений. Присутствие ПАВ способствует отделению частиц отложений от поверхности металла, образовывая эмульсии или суспензии, что не дает возможности отделенным частицам повторно осаждаться на обрабатываемой поверхности. Наличие NaOH в щелочном промывочном растворе способствует растворению и эмульгированию масляных включений, которые всегда присутствуют в отложениях выпарных аппаратов и затрудняют растворение основной массы отложений. Кроме этого, обработка щелочным раствором ведет к частичному растворению отложений.Так, для соединений кремния, которые существуют в отложениях в виде nSiO2![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
Формула изобретения
1. Способ обращения с жидкими радиоактивными отходами, включающий сбор отработанных вод спецпрачечных, щелочных растворов от регенерации ОН--анионитового фильтра, кислотных растворов от регенерации H+-катионитовых фильтров, усреднение и концентрирование отходов в выпарных аппаратах, отличающийся тем, что до усреднения растворов периодически через выпарной аппарат последовательно пропускают смеси отработанных вод спецпрачечной со щелочными и кислотными растворами.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что щелочной раствор пропускают через выпарной аппарат совместно с отработанной водой спецпрачечной при объемном соотношении 1:(0,8-1).3. Способ по п.2, отличающийся тем, что кислотный раствор пропускают через выпарной аппарат совместно с отработанной водой спецпрачечной при объемном соотношении 1:(0,1-0,8).РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4