СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКИХ ОРГАНИЧЕСКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2019 года по МПК G21F9/16 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки жидких органических радиоактивных отходов (ЖОРО), их изоляции. Заявляемый способ может быть использован при переработке токсичных органических веществ в химической промышленности, ликвидации отравляющих веществ.

Деятельность предприятий ядерного топливного цикла по переработке отработавшего ядерного топлива приводит к накоплению большого количества жидких радиоактивных отходов, в том числе органических, например, отработавших экстракционных смесей на основе трибутилфосфата (ТБФ) в инертном углеводородном или хлоруглеродном разбавителе, представляющих собой опасность как для оборудования, так и для окружающей среды.

Известны различные способы переработки жидких органических радиоактивных отходов, основанных на использовании различных физических и/или химических процессов, например, сжигание, цементирование, отверждение в полимерную матрицу.

Известен способ переработки жидких органических радиоактивных отходов, содержащих ТБФ в смеси с керосином, путем их сжигания в псевдоожиженном слое катализатора при температуре 600-750°С с последующим включением радиоактивного остатка в стабильную матрицу, пригодную для длительного и безопасного хранения (патент RU №2130209, МПК G21F 9/32, G21F 9/14, опубл. 10.05.1999).

Известен способ переработки ЖОРО, согласно которому в аппарат, с находящимся в нем алюмофосфатным расплавом радиоактивных отходов, подают смесь ТБФ и н-парафинов. Одновременно в реакционную зону вводят окислитель-кислород. В результате реакции образуются пары воды, оксиды углерода и твердая фаза, содержащая оксиды фосфора и радионуклидов (патент RU №2186433, МПК G21F 9/04, опубл.27.07.2002).

Недостатком методов, основанных на сжигании ЖОРО, является пожароопасность процессов и сложность оборудования, особенно для систем газоочистки, т.к. оксиды фосфора имеют достаточно низкую температуру кипения или возгонки в диапазоне 175-360°С и, как следствие, высокое коррозионное воздействие на конструкционные материалы.

Известен способ цементирования жидких радиоактивных отходов (ЖРО), содержащих минеральные масла и/или органические жидкости, заключающийся в получении цементного раствора путем перемешивания ЖРО с цементным материалом, способным сорбировать масло или органические жидкости, с получением пригодного для хранения компаунда (патент RU №2317605, МПК G21F 9/16, опубл.20.02.2008). Согласно описанию предварительно путем интенсивного перемешивания готовят суспензию из ЖРО, содержащих органические жидкости, и ЖРО, представляющих собой водные солевые растворы, с частью цементного материала, затем суспензию перемешивают с остальной массой цементного материала, содержащего комплексные и полимерные добавки.

Недостатком способа являются сложный реагентный состав, необходимость проведения нескольких технологических операций, сложность аппаратурного оснащения.

Известен способ иммобилизации жидких углеводородных отходов в матрицу на основе полимера «Nochar» (Helen Cassidy, Dennis Kelley. Oil immobilization program at Sellafield: an innovative approach. Waste Management Conference, 25 Feb.-1 March, 2007, Tucson, Arizona, USA).

По технической сущности и достигаемому положительному эффекту этот способ является наиболее близким к заявляемому способу и выбран в качестве прототипа.

Недостаток прототипа заключается в том, что токсичные и радиоактивные вещества с поверхности полимерной матрицы мигрируют в окружающую среду и требуют принятия дополнительных мер по обеспечению безопасного хранения.

Задачей изобретения является исключение поступления токсичных веществ в окружающую среду при длительном хранении отвержденных жидких органических радиоактивных отходов на основе трибутилфосфата в углеводородном или хлоруглеродном разбавителе, например, гексахлорбутадиене (ГХБД).

Поставленная задача решается тем, что в способе, включающем отверждение жидких органических радиоактивных отходов путем добавления к отходам полимеров, для изоляции от окружающей среды поверхность отвержденной полимерной композиции покрывают защитным слоем вещества-протектора.

В качестве вещества-протектора используют парафиновые углеводороды или их смеси с числом атомов углерода не менее 18, карбоновые кислоты парафиновых углеводородов или их смеси с числом атомов углерода в радикале не менее 11. Вещество-протектор имеет температуру плавления не ниже 40°С. Преимуществом заявляемого вещества - протектора является пластичность и высокая адгезия к поверхности компаунда и стенок контейнера, обеспечивающая надежную изоляцию от окружающей среды. Температура вспышки вещества-протектора значительно выше температуры вспышки углеводородного разбавителя.

Заявляемый способ проверен в лабораторных условиях.

К раствору, состоящему из экстракционной смеси 30% раствор трибутилфосфата в гексахлорбутадиене, добавили при перемешивании твердый полимер «Nochar» №910; массовое соотношение жидкое-твердое составило 5:1. Приготовили два образца (№1 и №2) объемом 50 мл каждый. Поверхность образца №2 покрыли защитным слоем вещества-протектора, в качестве которого использовали расплавленный нефтяной парафин (смесь предельных углеводородов с числом атомов углерода от 18 до 35; температура плавления 40-65°С), толщиной 3 мм.

Каждый образец поместили в индивидуальный контейнер объемом 1000 см и закрыли крышкой для исключения обмена газовой фазы с атмосферой. Конструкция контейнера предусматривала отбор газовой фазы без нарушения герметичности контейнера. По истечении 15 дней измерили газохроматографическим методом концентрацию ГХБД в каждом контейнере, которая для образцов №1 и №2 составила 610 мг/м³ и менее 0,01 мг/м³ соответственно, что свидетельствует о практически полной изоляции поверхности образца от окружающей среды. Длительные наблюдения в течение 5 лет при хранении образца №2 при атмосферном давлении и интервале температур от минус 15 до плюс 30°С показали, что целостность защитного слоя вещества-протектора не нарушена, поступление ГХБД в объем контейнера не зафиксировано. Парафиновый слой устойчив в течение длительного времени и выполняет свою изолирующую функцию.

Изобретение относится к способу переработки жидких органических радиоактивных отходов и изоляции их от окружающей среды. Способ переработки жидких органических отходов включает отверждение жидких отходов путем добавления к отходам полимеров. Для изоляции от окружающей среды поверхность отвержденной полимерной композиции покрывают защитным слоем вещества-протектора. В качестве вещества-протектора используют парафиновые углеводороды или их смеси с числом атомов углерода не менее 18. Изобретение позволяет исключить миграцию токсичных и пожароопасных веществ из отвержденной композиции в окружающую среду. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ переработки жидких органических отходов, включающий отверждение жидких отходов путем добавления к отходам полимеров, отличающийся тем, что для изоляции от окружающей среды поверхность отвержденной полимерной композиции покрывают защитным слоем вещества-протектора, в качестве вещества-протектора используют парафиновые углеводороды или их смеси с числом атомов углерода не менее 18.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вещества-протектора используют карбоновые кислоты парафиновых углеводородов или их смеси с числом атомов углерода в радикале не менее 11.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вещество-протектор имеет температуру плавления не ниже 40°C.