СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2001 года по МПК G21F9/08 

Описание патента на изобретение RU2168222C2

Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО), а именно к способам концентрирования ЖРО методом упаривания.

В технике известны различные способы переработки ЖРО.

С точки зрения возможности максимального концентрирования ЖРО в процессе их кондиционирования наиболее рациональным способом обращения с ЖРО считается метод термической дистилляции (упаривания) и его варианты. Несмотря на относительно высокие энергозатраты, данный способ нашел широкое применение благодаря своим технологическим преимуществам /1/.

Известен способ переработки ЖРО упариванием кипящих рассолов под атмосферным давлением при передаче тепла через стенку аппарата /2/. Данный способ выбран авторами в качестве прототипа как наиболее близкий по технической сути и достигаемым результатам. Недостатками данного метода являются:
- инкрустация (осаждение солей) греющих поверхностей, что приводит к снижению производительности процесса и требует проведения периодических химических промывок выпарного аппарата;
- относительно низкая степень концентрирования солей (не более чем до 200-400 г/л);
- при глубоком упаривании ЖРО, до солесодержания 400 г/л и более возникают трудности последующего обращения с гетерогенным кубовым остатком, который практически нетекуч, его нельзя хранить во временных емкостях-хранилищах из-за выпадения осадков;
- вспенивание растворов при наличии в них детергентов (поверхностно-активных веществ), существенно затрудняющих процесс выпаривания;
- опасность развития процессов местной коррозии материала оборудования из нержавеющих сталей.

Задача, решаемая данным изобретением:
- повышение степени упаривания ЖРО;
- предотвращение инкрустации греющих поверхностей солеотложениями;
- исключение возможности развития местной коррозии нержавеющей стали;
- упрощение операций последующего обращения с кубовым остатком;
- предотвращение вспенивания упариваемых растворов при наличии в ЖРО детергентов.

Для решения поставленной задачи в выпарной аппарат помещают глицерин, подают в него ЖРО и нагревают смесь до кипения при атмосферном давлении. Скорость подачи ЖРО и количество подводимого извне тепла выбирают таким образом, чтобы обеспечить в зоне упаривания поддержание соотношения ЖРО: глицерин 1:9 - 1:1 и температуры 105 - 150oC при заданной производительности по выпару. Точку отбора пара по высоте аппарата для последующей конденсации выбирают таким образом, чтобы обеспечить необходимое разделение паров воды и глицерина и возврат последнего в зону кипения.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом позволил выявить отличительные признаки, что доказывает соответствие заявляемой совокупности признаков критерию "Новизна".

При поиске аналогов и прототипа не выявлены технические решения, сходные с отличительными признаками заявляемого способа, а обнаруженные авторами эффекты ингибирования процессов местной коррозии нержавеющей стали и инкрустации греющих поверхностей солеотложениями, а также отсутствие вспенивания растворов не следуют явным образом из уровня техники, что доказывает соответствие заявляемой совокупности признаков критерию "Изобретательский уровень".

На чертеже приведена зависимость температуры кипения глицериновых растворов от концентрации глицерина.

В табл. 1 приведен химический и радионуклидный состав ЖРО, образующихся при эксплуатации и утилизации судов с АЭУ /3/.

В табл. 2 приведены сравнительные характеристики параметров процесса упаривания растворов по прототипу и по заявляемому способам.

В табл. 3 приведены данные по коррозии сталей в насыщенных растворах хлорида натрия при 150oC.

Возможность осуществления способа поясняется на следующих примерах.

Пример 1. Раствор, соответствующий по химическому составу ЖРО типа 3 в соответствии с табл. 1, упаривают по прототипу и по заявляемому способу в одинаковых условиях (геометрия дистиллятора, количество подводимого тепла в единицу времени). В обоих случаях в слое растворов в зоне упаривания помещают образцы стали 12Х18Н10Т. Контролируют коэффициент упаривания исходных растворов (отношение объема раствора, поданного в дистиллятор, к объему кубового остатка), коэффициент очистки конденсата и поверхностную загрязненность образцов солеотложениями. Видно, что осуществление процесса упаривания по заявляемому способу позволяет повысить коэффициент очистки конденсата и предотвратить образование плотносцепленных с поверхностью металла отложений (табл. 2). Установлено, что в отличие от прототипа кристаллизация солей в процессе упаривания по заявляемому способу происходит не на теплопередающей поверхности, а преимущественно в объеме раствора, с образованием подвижной квазигомогенной системы "насыщенный раствор - кристаллы солей".

Пример 2. Образцы стали 12Х18Н10Т и стали 3 выдерживают при 150oC в растворах, состав которых приведен в табл. 3, предварительно насыщенных хлоридом натрия. Контролируют скорость общей и наличие местных видов коррозии.

Видно, что такой показатель, как скорость общей коррозии стали 12Х18Н10Т и стали 3 при контакте с упариваемыми растворами, находится в допустимых пределах как для случая использования заявляемого, так и для способа-прототипа. Отличие заявляемого заключается в отсутствии локальных видов коррозии (питтинговой коррозии) на поверхности нержавеющей стали, о чем свидетельствуют данные визуального наблюдения (табл. 3).

Пример 3. Раствор, соответствующий по химическому составу ЖРО типа 3 (табл. 1), упаривают по заявляемому способу до образования кубового остатка с содержанием солей 1000 г/л (максимально достижимое значение - 1500 г/л). Полученный кубовый остаток вытесняют из дистиллятора путем создания избыточного давления, что практически неосуществимо при использовании известного способа, для последующей переработки (например, отверждением).

Оптимальный диапазон соотношения ЖРО: глицерин следует из данных, представленных в табл. 3 и на чертеже. При увеличении соотношения выше 1:1 возможно коррозионное повреждение стали (табл. 3). Снижение соотношения ЖРО: глицерин меньше 1: 9 нецелесообразно, как с точки зрения контроля за ходом процесса, поскольку в данной области происходит резкое возрастание температура кипения смеси с ростом доли глицерина, так и с точки зрения термической устойчивости глицерина /4/. Данному соотношению ЖРО:глицерин соответствует диапазон температуры 105 - 150oC (см. чертеж).

Список источников
1. А. А. Хоникевич. Очистка радиоактивно-загрязненных сточных вод. М.: Атомиздат, 1994.

2. Никифоров А. С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Атомиздат, 19/5. С. 15-20.

3. Патент РФ N 2112289, G 21 F 9/04, В 01 J 20/02, C 02 F 9/00, 1998, бюл. N 15.

4. Чечеткин А.М. Высокотемпературные теплоносители. М.: Энергия, 1971.

Похожие патенты RU2168222C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОБРАЩЕНИЯ С ТЕПЛОНОСИТЕЛЯМИ И ТЕХНИЧЕСКИМИ РАСТВОРАМИ ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК НАУЧНЫХ ЦЕНТРОВ 1999
  • Епимахов В.Н.
  • Панкина Е.Б.
  • Олейник М.С.
  • Епимахов Т.В.
RU2168221C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ (ВАРИАНТЫ) 2007
  • Андрианов Анатолий Карпович
  • Гусев Борис Александрович
  • Ефимов Анатолий Алексеевич
  • Кривобоков Виктор Васильевич
  • Ильин Владимир Георгиевич
RU2342721C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ 2008
  • Андрианов Анатолий Карпович
  • Гусев Борис Александрович
  • Ильин Владимир Георгиевич
  • Кривобоков Виктор Васильевич
  • Ефимов Анатолий Алексеевич
RU2370836C1
СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ МАЛОМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ НИЗКОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ 2000
  • Епимахов В.Н.
  • Олейник М.С.
  • Панкина Е.Б.
  • Прохоркин С.В.
RU2195726C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАЛО- И СРЕДНЕМИНЕРАЛИЗОВАННЫХ НИЗКОАКТИВНЫХ ЖИДКИХ ОТХОДОВ 2002
  • Епимахов В.Н.
  • Смирнов В.Д.
  • Олейник М.С.
  • Глушков С.В.
  • Пащенко С.В.
  • Прохоркин С.В.
  • Вилков Н.Я.
  • Ильин В.Г.
RU2221292C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КИСЛОТНЫХ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ 2001
  • Епимахов В.Н.
  • Олейник М.С.
  • Прохоркин С.В.
  • Глушков С.В.
RU2201630C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ 2001
  • Епимахов В.Н.
  • Олейник М.С.
  • Смирнов В.Д.
  • Алешин А.М.
RU2200995C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ 2007
  • Андрианов Анатолий Карпович
  • Гусев Борис Александрович
  • Кривобоков Виктор Васильевич
RU2336584C1
Способ включения радиоактивных ионообменных смол в портландцементное связующее 2001
  • Епимахов В.Н.
  • Олейник М.С.
RU2217825C2
СПОСОБ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2002
  • Епимахов В.Н.
  • Гурленов В.А.
  • Смирнов В.Д.
  • Олейник М.С.
  • Алешин А.М.
  • Шилов В.В.
  • Владимиров С.П.
RU2218618C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 168 222 C2

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО), а именно к способам концентрирования ЖРО методом упаривания. Сущность изобретения заключается в концентрировании отходов упариванием, при этом процесс осуществляют путем подачи ЖРО в глицерин при их соотношении в зоне упаривания 1:9 - 1:1 при 105-150°С. Технический результат - повышение степени упаривания ЖРО, предотвращение инкрустации греющих поверхностей солеотложениями, исключение возможности развития местной коррозии нержавеющей стали, упрощение операций последующего обращения с кубовым остатком, предотвращение вспенивания упариваемых растворов при наличии в ЖРО детергентов. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Формула изобретения RU 2 168 222 C2

1. Способ переработки жидких радиоактивных отходов, заключающийся в концентрировании отходов упариванием, отличающийся тем, что процесс осуществляют путем подачи жидких радиоактивных отходов в глицерин при их соотношении в зоне упаривания 1 : 9 - 1 : 1. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при 105-150°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2168222C2

НИКИФОРОВ А.С
и др
Обезвреживание жидких радиоактивных отходов
- М.: Атомиздат, 1995, с.15-20
Способ концентрирования жидких радиоактивных отходов 1977
  • Жихарев М.И.
  • Кемулярия Л.Ч.
SU654010A1
RU 2066493 С1, 10.09.1996
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ АЭС С БОРНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ 1992
  • Чечельницкий Г.М.
  • Рабинович С.М.
  • Синявский П.Н.
  • Ким В.В.
  • Терещенко Л.И.
  • Бессонов О.В.
RU2012076C1
Датчик горизонта 1982
  • Ицкович Герман Александрович
  • Клопский Александр Петрович
  • Петров Леонид Павлович
SU1116319A1
US 4354954 A, 19.10.1982
Пожарный двухцилиндровый насос 0
  • Александров И.Я.
SU90A1

RU 2 168 222 C2

Авторы

Андрианов А.К.

Кривобоков В.В.

Лавров А.В.

Ильин В.Г.

Сдержиков Ю.А.

Даты

2001-05-27Публикация

1999-06-22Подача