СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНОГО БИТУМНОГО КОМПАУНДА ИЗ БИТУМОХРАНИЛИЩА Российский патент 2010 года по МПК G21F9/34 

Изобретение относится к области утилизации твердых радиоактивных отходов.

Одним из наиболее распространенных методов фиксации жидких радиоактивных отходов (ЖРО) низкого и среднего уровней активности является отверждение путем включения их в битум (битумирование), см., например, патент РФ №534138 от 28.05.75, МПК G21F 09/16.

Как правило, процесс битумирования включает выпаривание воды из жидких отходов и смешение оставшихся солей (кубового остатка) с битумом при повышенной температуре. При охлаждении смеси образуется битумный компаунд с однородно распределенными в нем частицами отходов. При этом используется как битум мягких марок, такой как БНК-II, так и битум с включением в него растворимых полимерных материалов, отличающийся повышенной вязкостью, водостойкостью и возможностью большего наполнения радиоактивными отходами (см. авторское свидетельство СССР №550040 от 24.04.75 МПК G21F 9/16).

Для радиоактивных битумов мягких компаундов известен способ их подготовки к разливке в охлаждаемые контейнеры по авторскому свидетельству СССР №502558 от 24.06.74, МПК G21F 9/16 с целью дальнейшего захоронения. Сущность данного способа заключается в преобразовании мягкого битумного компаунда в твердые блоки, предназначенные для непосредственного захоронения в могильники без использования жесткой тары.

Битумные компаунды с включениями полимерных материалов, образующиеся при иммобилизации в них отвержденных ЖРО на стадии предварительной переработки (выпаривания жидкости), относятся к категории ТРО (твердых радиоактивных отходов).

К настоящему времени на ряде АЭС РФ в станционных хранилищах наливного типа накоплено значительное количество битумного компаунда в виде ТРО. Это представляет значительную экологическую угрозу из-за повышенной пожароопасности и биологической коррозии битума. Предпочтительнее организация хранения битумного компаунда с иммобилизованными отходами в общих хранилищах ТРО в специальных транспортируемых упаковках (металлических контейнерах-бочках емкостью 0,2 м³), что позволяет в дальнейшем без особых усилий извлекать упаковки с отходами из общих временных хранилищ и отправлять их на захоронение.

Однако извлечение битумного компаунда из наливных хранилищ АЭС, его расфасовка в транспортируемые упаковки представляет определенную проблему, поскольку в битумохранилищах для этих целей специальных мероприятий не предусмотрено.

Были проанализированы возможные способы извлечения битумного компаунда из станционных хранилищ. В частности, была рассмотрена возможность придания битумному компаунду низкой вязкости (текучести), что позволит перекачивать его из битумохранилища для дальнейшей переработки. Это, в принципе, можно осуществить двумя путями:

- разжижением компаунда до вязкого состояния легкими растворителями типа уайт-спирита;

- разогревом компаунда до технологических температур разжижения 100-200 град.

Первый путь приводит к увеличению объема конечного продукта на 10-30% (в зависимости от количества растворителя) и требует значительного времени для его испарения. Окончательная прочность материала устанавливается только после полного испарения растворителя, что ведет к загрязнению атмосферного воздуха и к повышенной пожароопасности при производстве работ.

Второй путь вне зависимости от типа теплового воздействия (нагрев паром, электронагревателями, СВЧ-излучениями т.п.) также является пожароопасным, а кроме того, происходит выделение газообразных радиоактивных веществ.

В качестве прототипа способа извлечения компаунда из битумохранилищ выбран способ гидрорезки, реализованный в установке для гидравлического удаления кокса из реакторов замедленного коксования по патенту РФ №2138534 от 15.07.97, МПК С10В 33/02. В принципе, указанный способ можно использовать для извлечения битумов, но с низкой эффективностью. Дело в том, что высоконапорные водяные струи в данной установке могут оказывать разрушающее воздействие на твердый или вязкий материал битумной композиции, но остается нерешенной проблема извлечения отделенного материала.

Поставленная задача состоит в создании безопасного и эффективного способа извлечения радиоактивного битумного компаунда повышенной вязкости из стационарного хранилища большой площади.

Поставленная задача решается тем, что в способе удаления радиоактивного битумного компаунда из битумохранилища с помощью гидрорезки, согласно изобретению, гидрорезку осуществляют сходящимися струями жидкости, направленными на контур поверхности отделяемого участка без погружения струеформирующих сопл в битумный компаунд, отделяют вырезанный участок, например, отрывом, который после стекания жидкости погружают в контейнер для последующего хранения, и повторяют многократно операцию гидрорезки, перемещая гидрорезак со струеформирующими соплами над поверхностью битумохранилища.

Технический результат способа состоит в отделении участков материала определенной формы без нагрева и больших механических усилий и незатрудненного перемещения гидрорезака над поверхностью битумохранилища, т.к. сопла, в отличие от прототипа, не вступают в контакт с разрезаемым материалом.

Управление всеми описанными операциями осуществляется дистанционно, что исключает контакт персонала с радиоактивным излучением.

Кроме того, жидкость, используемую при гидрорезке и накапливаемую в процессе работы, отводят и используют многократно для формирования режущих струй.

На чертеже схематически показан принцип гидрорезки радиоактивного битумного компаунда 1, находящегося в битумохранилище 2. Струеформирующие сопла 3 размещены по периметру донной части корпуса гидрорезака 4 с заданным наклоном навстречу друг другу. По оси корпуса гидрорезака 4 перемещается дистанционно управляемый захват 5 с зацепом 6.

Способ реализуется следующим образом.

С помощью стрелы крана (не показан) гидрорезак 4 подводят к поверхности битумохранилища 2 таким образом, чтобы струеформирующие сопла 3 оставались на некотором расстоянии над поверхностью битумного компаунда 1. В толщу материала погружают захват 5 и фиксируют его в нем с помощью зацепа 6. Производят гидрорезку струями, направленными навстречу друг другу, при этом линии реза сходятся к вершине конуса или пирамиды симметрично относительно захвата. По завершении резки захват 5 перемещают вверх. Кусок 7 битумного компаунда, за счет ослабления связи с основной массой по линиям реза 8, отрывается и выводится за пределы битумохранилища 2. После стекания жидкости под него подводят специальную тару (не показана) и высвобождают захват 5, стряхивая в тару отделенный кусок. Тару сдвигают в сторону, а гидрорезак 4 перемещают к следующей зоне реза. Так постепенно, в несколько заходов, освобождают весь объем битумохранилища 2, за исключением тех остатков, которые невозможно удалить с помощью гидрорезака и которые несложно удалить другим способом. Жидкость 9, которая скапливается на поверхности битумохранилища, постоянно откачивается и после фильтрации многократно используется для гидрорезки.

Таким образом, предлагаемый способ позволит решить назревшую проблему освобождения переполненных битумохранилищ на АЭС наиболее безопасно в сравнении с использованием нагрева и откачки битумного компаунда и экономично по сравнению с использованием механического бурения.

Изобретение относится к области утилизации твердых радиоактивных отходов. С помощью гидрорезки, которую осуществляют сходящимися струями жидкости, направленными на контур поверхности отделяемого участка без погружения струеформирующих сопл в битумный компаунд, вырезают кусок битумного компаунда. Затем отделяют вырезанный кусок, например, отрывом с помощью специального захвата с зацепом. После стекания жидкости помещают отделенный кусок в контейнер для последующего хранения. Эту операцию повторяют многократно, перемещая гидрорезак со струеформирующими соплами над поверхностью битумохранилища. Способ позволяет освободить битумохранилище без нагрева радиоактивного битумного компаунда и больших механических усилий. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ удаления радиоактивного битумного компаунда из битумохранилища с помощью гидрорезки, отличающийся тем, что гидрорезку осуществляют сходящимися струями жидкости, направленными на контур поверхности отделяемого участка без погружения струеформирующих сопл в битумный компаунд, отделяют вырезанный участок, например отрывом, который после стекания жидкости погружают в контейнер для последующего хранения, и повторяют многократно операцию гидрорезки, перемещая гидрорезак со струеформирующими соплами над поверхностью битумохранилища.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что управление операциями осуществляют дистанционно.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что жидкость, используемую при гидрорезке, накапливаемую в процессе работы, отводят и используют многократно для формирования режущих струй.