СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1997 года по МПК G21F9/16 

Изобретение относится к технологии переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) путем их отверждения.

Известен способ переработки ЖРО путем смешения их с кальциевым связующим портландцементом при водоцементном соотношении 0,35^oC0,70, т.е. при расходе на 1 мас.ч. отходов требуется 1,43^oC2,86 мас.ч. цемент [1]
Недостатком этого способа является высокий расход дорогостоящего портландцемента.

Известен способ переработки ЖРО путем смешения с измельченным доменным шлаком или смесью шлака с портландцементом [2] Данный способ по своей технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близок к заявляемому и выбран в качестве прототипа. ЖРО смешивают со смесью портландцемента (20%) и доменного шлака, измельченного до удельной поверхности не менее 2800 см²/г (80% ), при водовяжущем соотношении 0,2 0,6 (оптимальное 0,4) и отверждают. При этом на 1 мас.ч. ЖРО расходуется 1,33^oC4,0 мас.ч. шлака и 0,33^oC1,00 мас.ч. портландцемента.

Недостатком данного способа является низкая степень наполнения отвержденных продуктов по радиоактивным отходам (17,0 37,5%) и сравнительно высокие из-за использования в смеси портландцемента затраты.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в увеличении степени наполнения отвержденных продуктов по радиоактивным отходам и снижении затрат на связующее.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе переработки жидких радиоактивных отходов, включающем их смешение со смесью измельченного доменного шлака и кальциевого связующего и последующее отверждение, в качестве кальциевого связующего используют смесь оксида кальция и зольного остатка от сжигания твердых горючих радиоактивных отходов в массовом соотношении жидкие отходы: данный шлак% оксид кальция: зольный остаток равном 1,0 0,7^oC2,5 0,07^oC0,25 0,4^oC0,7.

По сравнению с известными способами включения радиоактивных отходов в доменный шлак, являющийся наиболее дешевым связующим, использование смеси оксида кальция с золотым остатком от сжигания горючих твердых радиоактивных отходов (ТРО) позволяет не только повысить степень наполнения отвержденных продуктов по радиоактивным отходам, но и при соответствующих водовяжущих соотношениях снизить расход шлака почти в 2 раза, что не следует явным образом из уровня техники (окись кальция уступает портландцементу по всем показателям), т.е. соответствует критерию изобретательского уровня.

Способ осуществляется следующим образом. 1 мас. ч. ЖРО смешивают с 0,7^oC2,5 мас. ч. измельченного доменного шлака, 0,7^oC0,25 мас.ч. оксида кальция и 0,4^oC0,7 мас. ч. пылевидных частиц зольного остатка от сжигания горючих ТРО до получения однородной массы. Через 28 сут хранения отвержденные продукты набирают водостойкость и прочность на сжатие, необходимую для их безопасной транспортировки (не менее 5 МПа). Суммарная степень наполнения отвержденных продуктов по радиоактивным отходам (ЖРО и зольному остатку) 38,2^oC64,5 мас.

Пример 1. 100 г ЖРО кубовых концентратов АЭС (содержащих 100 г/л NaNO₃, 5 г/л NaCl, 6 г/л Na₂SO₄, 15 г/л Na₂C₂O₄ и 5 г/л Na₃PO₄) смешивали с 70 г гранулированного доменного шлака, измельченного до удельной поверхности 4000 см²/г, 7 г оксида кальция и 40 г пылевидных частиц зольного остатка от сжигания горючих ТРО (бумаги, дерева, х/б тканей) до получения однородной массы. Через 28 сут хранения во влажной атмосфере отвержденные продукты проверяли на прочность при сжатии и водостойкости (сохранение прочности после выдержки в воде).

Примеры 2 5. Отличаются от примера 1 соотношением компонентов в смеси.

Характеристика отвержденных продуктов приведена в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что при расходе на 1 мас.ч. ЖРО более 2,5; 0,25 и 0,7 мас.ч. шлака, оксида кальция и зольного остатка степень наполнения отвержденных продуктов по радиоактивным отходам не превосходит прототип, а при расходе менее 0,7; 0,07 и 0,4 мас.ч. не обеспечивается их достаточная прочность (менее 5 МПа).

Необходимым и достаточным для достижения поставленной задачи является смешение ЖРО с доменным шлаком, оксидом кальция и зольным остатком от сжигания горючих ТРО в массовом соотношении 1:0,7 ^oC 2,5:0,07 ^oC 0,25:04 ^oC 0,7, что обеспечивает повышение степени наполнения отвержденных продуктов по сумме радиоактивных отходов (ЖРО и зольного остатка ТРО) до 38,2 ^oC 64,5 мас. при сохранении достаточной прочности и водостойкости. Расход шлака, по сравнению с прототипом, при этом снижается в 2 раза, что значительно уменьшает затраты на переработку отходов.

Данный способ может осуществляться на том же оборудовании, что и цементирование ЖРО, а связующее выпускается в крупных масштабах, т.е. способ является промышленно применимым.

Использование: переработка жидких радиоактивных отходов путем их отверждения. Сущность: Способ заключается в том, что жидкие радиоактивные отходы смешивают с измельченным доменным шлаком, оксидом кальция и зольным остатком от сжигания горючих твердых радиоактивных отходов при массовом соотношении 1: (0,7 - 2,5):(0,07 - 0,25): (0,4 - 0,7), соответственно. Полученную смесь отверждают в течение 28 суток. Достигаемый по способу технический результат: высокая степень наполнения отвержденного блока радиоактивными отходами, высокая водостойкость и прочность отвержденного блока. 1 табл.

Способ переработки жидких радиоактивных отходов, включающий смешение жидких радиоактивных отходов со смесью измельченного доменного шлака с кальциевым связующим и последующее отверждение, отличающийся тем, что в качестве кальциевого связующего используют смесь оксида кальция и зольного остатка от сжигания горючих радиоактивных отходов, при этом массовое соотношение жидких отходов, доменного шлака, оксида кальция и зольного остатка составляет 1 0,7 2,5 0,07 0,25 0,4 0,7.