СПОСОБ ХРАНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК G21F9/22 

Изобретение относится к области хранения радиоактивных жидкостей, образующихся при регенерации облученного ядерного топлива, а именно к способам хранения радиоактивных азотнокислых растворов, содержащих органические соединения.

В процессе регенерации облученного ядерного топлива образуются азотнокислые растворы, которые подлежат временному хранению в емкостях для снижения уровня активности. Вследствие растворимости многих органических соединений в азотнокислых растворах, а также образования эмульсий возможно неконтролируемое поступление органических соединений в емкость, где происходит окисление органических соединений азотной кислотой. При хранении таких растворов скорость реакции окисления органических соединений увеличивается во времени с выделением значительного объема газов, что может привести к увеличению давления и температуры в емкости с последующей разгерметизацией, а также выбросу радиоактивных веществ в окружающую среду.

Поэтому в процессе хранения радиоактивных азотокислых растворов предусмотрен контроль за состоянием системы.

Известен способ хранения радиоактивных азотокислых растворов, в котором путем измерения температуры раствора осуществляют контроль за состоянием всей системы (см. Ядерная технология / В.П. Шведов, В.М. Седов, И.Л.Рыбальченко, И.Н. Власов. - Атомиздат, 1979. - 336 с.)
К причинам, препятствующим достижению необходимого технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе недостатком является инерционность метода измерения, а также малая надежность контроля в процессе хранения растворов. Кроме того, при резком повышении температуры раствора процессы взаимодействия азотной кислоты с органическими соединениями протекают очень бурно, а потому предупредить взрывоопасную ситуацию маловероятно.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ хранения радиоактивных азотнокислых растворов, содержащих органические соединения, в котором путем отбора проб газовой фазы и определения компонентов, образующихся при радиолизе, а также химическом воздействии соединений в растворе, осуществляют контроль за состоянием системы. Описанный способ (см. Beaujean H.W., Specht S., Wiese H. G 21 F 9/22 Bestimmung der Radiolyse Wasserstoffkonzentration im Gasraum eines Tank zur Lagerung hochaktiver Flussing - Abfalle in der Wiederabfarbeitungsanlage Kalrsruhe, Jahrestag. Kerntechn. 80. Peaktortag. Kerntechn. Ges. Und Dtsch. Atomforum e.V., Berlin, 1980. Bonn, 1980, 263-266) принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе надежность контроля за процессом хранения относительна, а увеличение давления и газовыделение свидетельствуют о протекании реакции окисления, например, органических соединений с азотной кислотой, что требует организации срочных мер по предупреждению взрывоопасной ситуации.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - обеспечение безопасности хранения радиоактивных азотнокислых растворов, содержащих органические соединения, и предотвращение взрывоопасной ситуации.

Технический результат, который получен при осуществлении данного изобретения, - повышение надежности контроля за состоянием радиоактивных азотнокислых растворов, содержащих органические соединения, при их хранении в емкостях.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе хранения радиоактивных азотнокислых растворов, содержащих органические соединения, включающем контроль параметров системы, непосредственно контроль осуществляют путем непрерывного измерения окислительно-восстановительного потенциала раствора.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил выявить источники, содержащие сведения об аналогах заявленного изобретения, а также установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, по мнению заявителя представленное изобретение соответствует критерию "новизна".

Результаты дополнительного поиска известных решений показали, что данное техническое решение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из него заявителем не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Это позволяет заявителю сделать вывод, что заявленное техническое решение соответствует условию "изобретательский уровень".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, представлены в таблице, отражающей результаты опытов контроля за параметрами систем по прототипу и предлагаемому способу.

Примеры
В лабораторных условиях проводили испытания известного и заявляемого способов хранения радиоактивных азотнокислых растворов, содержащих органические соединения. Для этого подготовили установку, с помощью которой сравнивали показатели по известному и заявляемому способам.

Испытания по взаимодействию азотной кислоты и органических компонентов в радиоактивных азотнокислых растворах проводили в стеклянной ячейке, в которой располагали электролитический ключ, электрод сравнения, проволочный электрод из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и патрубок для вывода газообразных продуктов реакции. Патрубок был снабжен резиновой мембраной для отбора пробы, а также газоотводной трубкой, через которую газы, проходя гидрозатвор, попадали в мерный сборник.

В процессе испытаний производили непрерывную регистрацию потенциала стали самопишущим потенциометром КСП-4, при помощи блока катодного вольтметра потенциостата П-5848 измеряли объем выделившихся газов.

Испытания проводили при температуре азотнокислого раствора или его смеси 95^oC. В качестве органических соединений использовали карбоновые кислоты и трибутилфосфат. Бета-активность азотнокислых растворов составляла 0,02 Ku/л.

Результаты испытаний показывают, что в экстремальных условиях хранения радиоактивных азотнокислых растворов (температура 95^oC и значительная концентрация органических соединений) газовыделению предшествует изменение окислительно-восстановительного потенциала, в данном случае нержавеющей стали. Так, в системе азотная кислота - карбоновые кислоты (опыт 1) за два часа величина окислительно-восстановительного потенциала изменилась с 280 мВ до 770 мВ. При этом не происходит образования газообразных продуктов. Далее с увеличением продолжительности контакта азотной кислоты и карбоновых кислот наблюдается интенсивное газовыделение с возвратом величины окислительно-восстановительного потенциала в сторону начального значения. Аналогичная зависимость наблюдается в системе азотная кислота-трибутилфосфат (опыт 2), незначительное газовыделение в течение 0,1 часа сопровождается значительным изменением величины окислительно-восстановительного потенциала с 980 мВ до 1120 мВ. Отличие в продолжительности периода, предшествующего интенсивному газовыделению, в указанных системах обусловлено различием механизмов воздействия рассмотренных органических соединений с азотной кислотой.

Таким образом, для каждой системы существует определенный период, сопровождающийся изменением окислительно-восстановительного потенциала до начала газовыделения, в течение которого возможно предотвратить аварийную ситуацию выполнением специальных мероприятий, предусмотренных при хранении радиоактивных азотнокислых растворов на радиохимических производствах.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, преимущественно в атомной;
- для заявленного способа в том виде, в каком он охарактеризован независимым пунктом изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;
- способ хранения радиоактивных азотнокислых растворов, содержащих органические соединения, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно: повысить безопасность процесса хранения радиоактивных азотнокислых растворов на радиохимических производствах. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Способ относится к разделу хранения радиоактивных жидкостей, образующихся при регенерации облученного ядерного топлива, и используется для контроля за состоянием содержащих органические соединения радиоактивных азотнокислых растворов при их хранении в емкостях. Контроль за системой осуществляют путем непрерывного измерения окислительно-восстановительного потенциала раствора, что повышает безопасность процесса хранения этих растворов, так как изменение окислительно-восстановительного потенциала до начала газовыделения позволяет предотвратить аварийную ситуацию выполнением специальных мероприятий, предусмотренных при хранении радиоактивных азотнокислых растворов. 1 табл.

Способ хранения радиоактивных азотнокислых растворов, содержащих органические соединения, включающий контроль параметров системы, отличающийся тем, что контроль параметров системы осуществляют путем непрерывного измерения окислительно-восстановительного потенциала раствора.