СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2005 года по МПК G21F9/10 

Изобретение относится к области очистки жидких радиоактивных отходов (ЖРО), содержащих перманганат калия и щавелевую кислоту.

Для дезактивации оборудования ядерных энергетических установок применяется “двухванный” метод, при котором обработка ведётся последовательно щелочным раствором перманганата и раствором щавелевой кислоты /1/.

Известен способ очистки ЖРО путем восстановления в них перманганата щавелевой кислотой при создании кислой среды с последующей нейтрализацией для образования двуокиси марганца, введение ферроцианида никеля и отделение образующихся осадка с сорбированными на нем радионуклидами для последующего отверждения /2/. Данный способ по своей сущности и достигаемому эффекту является наиболее близким к заявляемому и выбран в качестве прототипа.

Ферроцианид никеля, получаемый при смешении растворов ферроцианида калия и солей никеля (при массовом соотношении ферроцианида и никеля около 1:1), является наилучшим сорбентом для радиоцезия, причем наибольшая сорбционная активность у свежеприготовленного ферроцианида никеля. При совместном использовании двуокиси марганца и ферроцианида никеля повышается очистка не только от радиоцезия, но и от остальной смеси радионуклеидов, однако при этом требуется их введение в щелочной среде (рН 10-11).При последующем отвержении отделяемого осадка двуокиси марганца - ферроцианида никеля выщелачиваемость радионуклеидов из цементных блоков снижается более чем в 10 раз.

Недостатком данного способа является сравнительно большой объем получаемых радиоактивных осадков, что удорожает их отверждение и захоронение.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в том, чтобы уменьшить объем подлежащих отверждению и захоронению радиоактивных осадков без снижения коэффициентов очистки ЖРО от радионуклидов.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе очистки ЖРО, содержащих перманганат калия и щавелевую кислоту, включающем смешение перманганатных и щавелевокислых растворов, восстановление перманганата калия в щавелевой среде с образованием двуокиси марганца при нейтрализации усредненного раствора, введениеферроцианида никеля и отделение образовавшегося осадка с сорбированными на нем радионуклидами для его последующего отверждения цементированием, после смещения перманганатных и щавелевых растворов проводят корректировку усредненного раствора до рН 10-11, а ферроцианид никеля предварительно высушивают при 100-200°С, измельчают и вводят в обрабатываемый раствор в порошкообразном виде.

Сушка приготовленного ферроцианида никеля в интервале температур 100-200°С обусловлена тем, что при температуре менее 100°С не удаляется полностью гидратированная вода, а при температуре более 200°С начинается разложение ферроцианида никеля.

Способ осуществляется следующим образом.

Ферроцианид никеля, приготовленный смешением растворов ферроцианида калия и солей никеля, выделяют из раствора, высушивают при температуре 100-200°С и измельчают. Измельченный ферроцианид никеля вводят в смесь перманганатного и щавелевокислого растворов после восстановления перманганата калия в щавелевокислой среде и образования двуокиси марганца при корректировке рН до 10-11. Радионуклиды из раствора соосаждаются с осадком двуокиси марганца - ферроцианида никеля, который отделяют и направляют на отверждение, например, цементироавнием и последующее захоронение.

По сравнению с известным методом очистки ЖРО от радионуклидов на двуокиси марганца и ферроцианиде никеля данный способ обеспечивает сокращение объема радиоактивных осадков, подлежащих захоронению, в 7 раз, что не следует явным образом из уровня техники, т.е. соответствует критерию изобретательского уровня.

Примеры конкретного исполнения.

Пример 1 (прототип). Отработанный дезактивирующий щавелевокислый раствор, содержащий 3,4 г/л H₂C₂O₄, 1,7 г/л Н₃РO₄, 3,4 г/л Н₂О₂, нейтрализовали и смешивали в массовом соотношении 3:2 с отработанным дезактивирующим перманганатным раствором, содержащим 3,4 г/л КОН и 0,8 г/л КmnO₄. После тщательного перемешивания перманганат калия восстанавливали в щавелевокислой среде (рН<2) усредненного раствора. Приготовили ферроцианид никеля путем смешения растворов ферроцианида калия и нитрата никеля в соотношении 1:1, который вводили в усредненный раствор после его нейтрализации. Образующийся осадок двуокиси марганца - ферроцианида никеля отделяли отстаиванием. Параметры процесса приведены в таблице.

Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что приготовленный ферроцианид никеля высушивали при 150°С и измельчали перед введением в усредненный раствор, предварительно скорректированный до рН 10-11.

Таблица.
Характеристика процесса очистки.Пример
№Количество препарата ферроцианда никеля, г/на 1 литр раствораСодержание в препарате сухого ферроцианида никеля, % мас.Коэффициент очистки от ¹³⁷Cs после фильтрования декантатаОбъем осадка в % от объема раствора через.    1 час4 часа24 часа1520400-50020131025100400-5002,81,61,3

Из данных, приведенных в таблице, видно, что для достижения одинаковых коэффициентов очистки расход ферроцианида никеля после термообработки возрастает в 5 раз, однако вследствие увеличения объемной сорбционной емкости осадка объем получаемых при переработке дезактивирующих растворов осадков сокращается в 7 раз.

Предлагаемый способ может осуществляться с использованием тех же реагентов и на том же оборудовании, что и прототип. Снижение объема радиоактивных осадков сокращает объем отверждаемых и захораниваемых отходов в 7 раз, что имеет важное экологическое значение. Кроме того, быстрое отстаивание осадка в предлагаемом способе позволяет значительно повысить производительность оборудования по отделению радиоактивных осадков.

Источники информации.

1. Богуславский В.Б., Груздев Н.И., Скляров В.П. - В кн.: Радиационная безопасность и защита АЭС. - М., 1977, вып.3., стр.27-34.

2. Патент Франции №2451617, МПК G 21 F 9/16, опуб. 10.10.1980.

Изобретение относится к области дезактивации жидких радиоактивных отходов. Сущность изобретения: способ очистки жидких радиоактивных отходов включает перемешивание перманганатных и щавелевокислых растворов, восстановление перманганата калия в щавелевокислой среде и образование двуокиси марганца при нейтрализации усредненного раствора. Далее осуществляют корректировку усредненного раствора до рН 10-11 и вводят в раствор ферроцианид никеля. Отделяют образовавшийся осадок с сорбированными на нем радионуклидами для последующего отверждения цементированием. Для обработки раствора используют порошкообразный ферроцианид никеля, высушенный при 100-200°С. Преимущества изобретения заключаются в уменьшении подлежащих отверждению объемов радиоактивных отходов. 1 табл.

Способ очистки жидких радиоактивных отходов, содержащих перманганат калия и щавелевую кислоту, включающий смешение перманганатных и щавелевокислых растворов, восстановление перманганата калия в щавелевокислой среде и образование двуокиси марганца при нейтрализации усредненного раствора, корректировку усредненного раствора, введение ферроцианида никеля и отделение образовавшегося осадка с сорбированными на нем радионуклидами для последующего отверждения цементированием, отличающийся тем, что после смешения перманганатных и щавелевых растворов проводят корректировку усредненного раствора до рН 10-11, а ферроцианид никеля предварительно высушивают при 100-200°С, измельчают и вводят в обработанный раствор в порошкообразном виде.