СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2020 года по МПК G21F9/30 

Изобретение относится к способу переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов. Также изобретение относится к системе для переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов.

В ядерной технике, как например в атомных электростанциях или других использующих радиоактивные материалы производственных помещениях, возникают неорганические и органические радиоактивно загрязненные отходы, которые должны утилизироваться. К ним относятся, например, ионные обменники, выпарные концентраты, осадок, металлические конструктивные элементы, резина, пластик или даже предметы одежды.

Для утилизации соответствующих радиоактивно загрязненных отходов они, как правило, помещаются в емкость, в которой радиоактивные отходы окружены матрицей, то есть заключены в ней. При этом в прошлом исходили из того, что при использовании битума в качестве матрицы может осуществляться беспроблемное окончательное захоронение.

Существует также возможность отходы и битум смешивать снаружи, например при помощи экструдера, и затем загружать в бочки.

Битум используется также в том случае, если отходы хранятся не в бочках, а, например, в контейнерах или камерах, так называемых ячейках.

Повторные проверки бочек показали теперь то, что вопреки ожиданию отходы разлагаются благодаря радиолизу, так что возникающий при этом газ приводит к тому, что вследствие повышения давления бочки могут выпучиваться и при определенных обстоятельствах лопаться. Таким образом, является необходимым, чтобы заключенные соответствующим образом радиоактивные отходы перерабатывались. Для этого известно выполнять переработку при помощи пиролиза и водяного пара, так называемого гидропиролиза, вследствие чего битум и органические компоненты, а также нитраты подвергаются в печи, то есть в реакционной камере, пиролизу, то есть превращаются в газ, для того чтобы подавать затем отбросный газ на дожигание.

Однако известные способы обнаруживают тот недостаток, что соответствующий гидропиролиз продолжается относительно много времени, для того чтобы удалять весь органический заливочный материал, а также органические компоненты радиоактивных отходов.

DE 26 41 264 A1 относится к способу утилизации органических радиоактивных отходов при помощи пирогидролитического озоления. Подвергаемые пирогидролизу продукты транспортируются при этом ковшами через печь. Водяной пар рециркулирует в закрытой системе труб. При этом в закрытой печи осуществляется обработка водяным паром при температуре между 600 и 1100°C.

Предметом документа DE 600 24 306 T2 является способ обработки радиоактивного графита посредством реакции при температуре выше 350°C содержащими перегретый пар или водяной пар газами.

Из DE 28 19 059 A1 можно позаимствовать печь для озоления ядерных отходов делящегося и воспроизводящего вещества. В качестве реакционного газа для пирогидролиза используется перегретый водяной пар.

Из DE 26 28 169 A1 известен способ и устройство для преобразования радиоактивных ионообменных смол в пригодную для хранения форму. Для этого осуществляется термическое разложение ниже температуры испарения или сублимации связанных вредных веществ, причем не превышается температура в 500°C.

Предметом документа US 2008/0039674 A1 является способ переработки опасных отходов, которые хранятся в бочках. Для испарения имеющихся в бочках органических веществ выполняется пиролиз, для того чтобы затем возникающие газы удалять при помощи потока продувочного газа, который проходит сквозь камеру пиролиза, и подавать в печь парового риформинга.

US 6,280,691 B1 относится к одностадийному способу удаления соединений оксида азота в частности из радиоактивных отходов. Для этого используется реактор, который разделен на несколько зон, причем согласно примеру осуществления в самой нижней зоне преобладают окислительные условия благодаря подаче перегретого пара с кислородом, в средней зоне сильно восстановительные условия и в верхней зоне окислительные условия.

Предметом документа US 4,628,837 является способ переработки отработанных ионообменных смол, включающий в себя первый шаг, на котором отработанная ионообменная смола подвергается пиролизу в атмосфере инертного газа, и созданный во время первого пиролиза газ разложения отделяется, и второй шаг, на котором отработанная ионообменная смола, которая прошла первый шаг, подвергается пиролизу в окислительной атмосфере, и созданный во время второго пиролиза газ разложения отделяется.

В документе DE 602 16 731 T2 раскрыто устройство для переработки отходов с распределительной смесительной камерой. При этом отходы, подлежащие пиролизу, вводятся непосредственно в реакционную камеру, которая расширяется ко дну в виде усеченного конуса.

Техническое решение согласно документу DE 28 19 059 A1 представляет собой печь для переведения в золу отходов радиоактивных и воспроизводящих ядерных материалов, которые вводятся в кольцевой зазор печи с помощью транспортирующего устройства для их переведения в золу с помощью пирогидролиза.

Для плавления углеродсодержащих, радиоактивно загрязненных, материалов в WO 94/22604 A1 предусмотрено, что углеродсодержащие материалы вводятся в реакционную камеру, причем непосредственно в шлак, образующийся при плавлении, может быть введен кислород с помощью кислородной фурмы.

Исходя из этого, задача данного изобретения способ переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов при помощи пиролиза, включающий в себя этапы:

- введение находящихся в приемнике радиоактивных отходов в реакционную камеру, в которой установлена или устанавливается содержащая водяной пар атмосфера температуры T с T≥200°C,

- выполнение пиролиза,

- отведение газов (отбросного газа) из реакционной камеры,

- извлечение приемников из реакционной камеры,

усовершенствовать таким образом, что может выполняться в высшей степени эффективный пирогидролиз.

Для решения задачи предлагается то, что дополнительно выполняется, по меньшей мере, один этап из группы:

- введение кислорода и/или CO₂ в реакционную камеру во время пиролиза предпочтительно в субстехиометрическом количестве, при необходимости в максимально стехиометрическом количестве,

- регулировка вводимого в реакционную камеру водяного пара в зависимости от окисляемой субстанции в отбросном газе,

- регулировка вводимого в реакционную камеру кислорода и/или CO₂ в зависимости от окисляемой субстанции в отбросном газе,

- выключение пиролиза в зависимости от имеющейся в отбросном газе окисляемой субстанции,

- целенаправленное введение водяного пара и/или кислорода и/или диоксида углерода в радиоактивные отходы или в их область,

- целенаправленное проведение водяного пара и/или кислорода и/или диоксида углерода внутри реакционной камеры.

Согласно изобретению предусмотрена одна или несколько дополнительных мер при пирогидролизе, для того чтобы превращать в газ испаряющиеся радиоактивные отходы, а также органический заливочный материал. При этом в частности предусмотрено, что вводится кислород и/или CO₂ в реакционную камеру во время пиролиза, причем доля кислорода является предпочтительно субстехиометрической, при необходимости до максимально стехиометрической.

Существует возможность, что вводимый водяной пар, который должен иметь температуру, которая соответствует температуре в реакционной камере, регулируется в зависимости от окисляемой субстанции в отбросном газе (газе пиролиза). Создаются условия для процесса регулировки.

Соответствующая регулировка может также осуществляться для вводимой доли кислорода и/или CO₂.

Для того чтобы исключать опасность в частности взрыва, дополнительно или альтернативно может быть предусмотрено, что пиролиз выключается в зависимости от имеющейся в отбросном газе окисляемой субстанции.

В частности может быть предусмотрено, что перегретый водяной пар или перегретый водяной пар с O₂ и/или CO₂ целенаправленно вводится в области реакционной камеры, то есть вовнутрь печи, в которой находятся радиоактивные отходы. В частности предусмотрено, что в том случае, если отходы находятся в емкости, такой как стандартная бочка, водяной пар вводится непосредственно в емкость, а именно предпочтительно через выполненные перед введением емкостей в реакционную камеру отверстия для перфорирования емкостей или через другое выполненное в стенке емкости отверстие или, например, через отверстие емкости без крышки.

Далее водяной пар может целенаправленно рециркулировать внутри реакционной камеры, вследствие чего создается объемный поток, который соответствует многократной подаче.

Изобретение отличается также тем, что атмосфера в реакционной камере завихряется одним или несколькими вентиляторами. Вентилятор или вентиляторы могут приводиться во вращательное движение в реакционной камере введенной газообразной текучей средой, такой как водяной пар и/или O₂ и/или CO₂.

Далее следует отметить, что реакционная камера может быть внутренним пространством простой камерной печи.

В частности предусмотрено то, что перерабатываются радиоактивные отходы, которые заключены в органической матрице, такой как битум, эпоксидная смола, амино-альдегидная смола.

Существует также возможность перерабатывать отходы в неорганической матрице, такой как цемент. И хотя при этом не осуществляется полный пиролиз, то есть превращение в газ матрицы. Тем не менее, отходы благодаря пиролизу становятся инертными.

Изобретение естественно не ограничено тем, что имело место гомогенное смешивание радиоактивных отходов с битумом. Также гетерогенное заключение в матрице может быть осуществлено. Это относится в частности к металлам, конструкционным материалам, тушам животных или стеклу, которые залиты материалом матрицы, таким как битум.

Если радиоактивный материал заливается в частности матрицей в емкости, такой как стандартная бочка, например 200-литровая бочка, то могут также подвергаться пиролизу части больших хранилищ, так называемых ячеек, которые расположены в реакционной камере на подходящих приемных элементах.

Существует также возможность расплавлять или удалять сначала перед пиролизом, по меньшей мере, часть матрицы, которая затем сжигается отдельно.

Независимо от того, что при использовании бочек они перфорируются перед введением в реакционную камеру.

Емкости с заключенными радиоактивными отходами, как правило, сначала доставляются в экранированное загрузочное пространство, для того чтобы в нем манипуляторами снимать крышку емкости и выполнять перфорацию в окружной стенке. Для этого емкости находятся на носителях, при помощи которых емкости подаются через загрузочное пространство, следующую за ним реакционную камеру (печь) и затем в следующее за ней сортировочное пространство. Впоследствии носители могут использоваться заново.

При этом носители, которые имеют геометрию ванны, выполнены с такими размерами, что может вмещаться все содержимое емкостей или бочек.

Внутри реакционной камеры устанавливается температура в частности в диапазоне между 200°C и предпочтительно 800°C. В камеру подается затем перегретый водяной пар.

Согласно изобретению в реакционную камеру может подаваться дополнительно кислород и/или CO₂. Содержание кислорода является в частности субстехиометрическим, при необходимости до максимально стехиометрического.

Чтобы пиролиз осуществлять целенаправленно в области радиоактивных отходов, согласно частному предложению изобретения предусмотрено, что газообразная текучая среда, такая как водяной пар и/или O₂ и/или CO₂, целенаправленно проводится в реакционной камере. Для этого могут использоваться так называемые паровые мундштуки, которые выполняются в виде сопел, через которые водяной пар вводится в реакционную камеру. Сопла одновременно отсасывают атмосферу из реакционной камеры, так что создается внутренняя циркуляция и таким образом объемный поток, который соответствует многократной подаче.

Сопла работают как сопла Вентури.

Дополнительно или альтернативно существует возможность вводить водяной пар или водяной пар и O₂ и/или CO₂ через сопла или распылительные головки непосредственно в емкости, то есть туда, где находятся радиоактивные отходы. Для этого могут использоваться стержневые элементы, такие как копья, которые на конце имеют выдающее газообразную текучую среду сопло или распылительную головку, которая через отверстие бочки вводится в нее вовнутрь.

Само собой разумеется, существуют дальнейшие возможности, для того чтобы проводить, как например смешивать, атмосферу внутри реакционной камеры. Могли бы даже использоваться вентиляторы, которые приводятся в движение самим водяным паром.

От реакционной камеры отходит линия отбросного газа, которая ведет к дожиганию. Перед входом отбросного газа в дожигание определяется доля окисляемых субстанций. Чем выше эта доля, тем выше содержание еще не подвергнутых пиролизу органических веществ. Это может устанавливаться, например, при помощи определения теплового эффекта реакции при окислении отбросного газа. В зависимости от содержания органических веществ может затем регулироваться подача водяного пара или температура в реакционной камере или подача кислорода или CO₂.

В самом дожигании отбросный газ смешивается с воздухом и сжигается. После выхода из дожигания измеряется кислород. Он должен удерживаться на постоянном значении, как например от 5% до 7%, в частности на 6%. Для того чтобы устанавливать постоянное значение содержания кислорода выходящего из дожигания газа, регулируется соответствующим образом поданный на дожигание воздух. Согласно изобретению в этом случае предусмотрено, что в зависимости от поданного воздуха регулируется температура и/или подача водяного пара и/или подача кислорода или CO₂ в реакционную камеру, то есть вовнутрь печи, или даже происходит выключение, для того чтобы исключать, например, опасность взрыва.

Количество поданного на дожигание воздуха является мерой имеющейся в газе пиролиза сжигаемой составляющей, такой как органика, H₂, CO.

Согласно частному исполнению изобретение отличается, следовательно, способом регулировки подаваемого в реакционную камеру водяного пара и/или O₂ и/или CO₂ и/или температуры в реакционной камере за счет определения подаваемого на дожигание воздуха, причем кислород извлеченного из дожигания газа удерживается постоянным или почти постоянным.

Также изобретение отличается способом регулировки подаваемого в реакционную камеру водяного пара и/или O₂ и/или CO₂ и/или температуры в реакционной камере за счет определения содержащейся в газе пиролиза сжигаемой субстанции.

В частности изобретение отличается согласно частному исполнению тем, что регулировка подаваемой в реакционную камеру текучей среды выполняется избыточно и многообразно, то есть с одной стороны в зависимости от подаваемого на дожигание воздуха, а с другой стороны от содержания кислорода в газе пиролиза.

Газообразная текучая среда включает в себя при этом водяной пар и/или O₂ и/или CO₂, причем при необходимости вместо водяного пара может использоваться CO₂.

Изобретение отличается также тем, что перерабатываются заключенные в органической матрице, такой как битум, эпоксидная смола, амино-альдегидная смола, радиоактивные отходы.

Альтернативно предусмотрено то, что перерабатываются заключенные в неорганической матрице, такой как цемент, радиоактивные органические отходы.

В частности изобретение предусматривает, что радиоактивные отходы введены в открытую, в частности в имеющую с окружной стороны отверстия, тару, такую как емкость, в частности 200-литровая стандартная бочка, причем при помощи проходящего сквозь отверстие, имеющего распылительную головку или сопло стержневого элемента, такого как копье, водяной пар вводится непосредственно в область радиоактивных отходов.

Дальнейшая возможность предусматривает, что газообразная текучая среда, такая как, по меньшей мере, водяной пар, вводится в реакционную камеру через засасывающее атмосферу из реакционной камеры сопло, такое как сопло Вентури.

Дополнительно или альтернативно предусмотрено то, что газообразная текучая среда, такая как, по меньшей мере, водяной пар, проводится внутри реакционной камеры таким образом, что целенаправленно радиоактивные отходы или матрица нагружаются водяным паром.

В частности изобретение отличается также тем, что отбросный газ подается на дожигание, причем перед дожиганием отбросного газа определяется его окисляемая составляющая, и в зависимости от окисляемой составляющей регулируется подача газообразной текучей среды, такой как водяной пар, и/или подача кислорода и/или CO₂ в реакционную камеру и/или температура в реакционной камере, причем при регулировке также отключают пиролиз.

Альтернативно или дополнительно в частности предусмотрено, что дожигание выполняется в камере дожигания, в которую подается отбросный газ, а также воздух, и что в зависимости от содержащегося в выходящем из камеры дожигания газе кислорода регулируется подача воздуха, и в зависимости от подачи воздуха регулируется подача водяного пара и/или подача кислорода и/или CO₂ в реакционную камеру и/или температура в реакционной камере, причем при регулировке также отключают пиролиз.

Изобретение отличается в частности также системой для переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов, включающей в себя реакционную камеру для выполнения пиролиза, причем в реакционной камере может устанавливаться атмосфера и температура T с T≥200°C, в частности T>400°C, предпочтительно 400°C<T<800°C, и причем перед реакционной камерой расположено загрузочное пространство, а за реакционной камерой расположено сортировочное пространство, причем в реакционной камере предусмотрено, по меньшей мере, одно устройство, при помощи которого атмосфера может рециркулировать внутри реакционной камеры, или атмосфера может целенаправленно вводиться в радиоактивные отходы.

Атмосферой является в частности пароводяная атмосфера, в которую при необходимости целенаправленно вводится кислород и/или диоксид углерода.

Однако альтернативно существует также та возможность, что водяной пар заменяется CO₂.

По причинам упрощения в дальнейшем принципиально говорится о водяном паре, несмотря на то, что - как было разъяснено выше - также другие газообразные текучие среды могут образовывать атмосферу.

Устройством может быть сопло, через которое водяной пар может при одновременном отсасывании пароводяной атмосферы из реакционной камеры подаваться снаружи в реакционную камеру. Используется принцип Вентури.

Альтернативно существует та возможность, что устройством является стержневое тело, такое как копье, с соплом и/или распылительной головкой, через которое или которую радиоактивные отходы направленно нагружаются водяным паром.

Перемешивание или завихрение имеющейся в реакционной камере атмосферы при помощи одного или нескольких вентиляторов равным образом возможно.

Изобретение отличается также тем, что реакционная камера имеет ввод для подаваемого в реакционную камеру кислорода и/или диоксида углерода в предпочтительно субстехиометрическом, при необходимости максимально стехиометрическом количестве. Этот ввод может быть тем вводом, через который подается водяной пар в реакционную камеру.

Существует также та возможность, что реакционная камера соединена с камерой сгорания отбросного газа, перед которой расположено измерительное устройство для определения окисляемых составляющих в отбросном газе, и/или за которой расположено измерительное устройство для определения содержащегося в выходящем из камеры дожигания газе кислорода, причем при помощи измерительного устройства регулируется подаваемое в камеру дожигания количество воздуха, которое со своей стороны является регулирующей величиной для подаваемой в реакционную камеру газообразной текучей среды и/или для устанавливаемой температуры в реакционной камере.

Дальнейшие подробности, преимущества и признаки изобретения проистекают не только из формулы изобретения и заимствуемых из нее признаков - по отдельности и/или в комбинации -, но и из последующего описания заимствуемых из чертежа предпочтительных примеров осуществления.

На чертеже показаны:

фиг. 1 - принципиальная схема системы для переработки радиоактивных отходов;

фиг. 2 - первый вариант осуществления подачи водяного пара в реакционную камеру;

фиг. 3 - второй вариант осуществления подачи водяного пара в реакционную камеру;

фиг. 4 - третий вариант осуществления подачи водяного пара в реакционную камеру;

фиг. 5 - четвертый вариант осуществления подачи водяного пара в реакционную камеру:

фиг. 6 - пятый вариант осуществления подачи водяного пара в реакционную камеру;

фиг. 7 - первый контур регулирования; и

фиг. 8 - второй контур регулирования.

На фиг. 1 чисто принципиально изображена установка или система 10 для переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов при помощи пиролиза. При этом изобретение описывается на основе гидропиролиза, то есть пиролиза с водяным паром. Однако вместо водяного пара может также использоваться CO₂. По причинам упрощения говорится, тем не менее, в дальнейшем о водяном паре, несмотря на то, что в этом отношении водяной пар можно также понимать как синоним для CO₂.

Система 10 включает в себя предоставляющую в распоряжение реакционную камеру 40 печь 12, в частности простую камерную печь, в которой выполняется гидропиролиз. Печь 12 нагревается до температуры предпочтительно между 400°C и 800°C. Через описанные в дальнейшем подающие линии в печь 12 вводится затем перегретый водяной пар, причем водяной пар обладает при вводе температурой, которая должна соответствовать температуре внутри печи. Перед печью 12 пиролиза расположено загрузочное пространство 14, а за ней сортировочное пространство 16, которые оба экранированы.

В частности печь 12 рассчитана таким образом, что, по меньшей мере, одновременно, по меньшей мере, для четырех бочек 18 может выполняться гидропиролиз.

В примере осуществления перерабатываемые радиоактивные отходы заключены в матрице, которая находится в бочках 18, не ограничивая вследствие этого соответствующее изобретению техническое решение. Другие органические материалы матрицы или даже неорганические материалы матрицы равным образом принимаются в расчет. Заполненные соответствующим образом бочки 18 позиционируются в переднем пространстве 20 на ваннообразных носителях 22, для того чтобы затем в загрузочном пространстве перфорироваться манипуляторами 24, 26. Также снимается верхняя крышка.

Соответствующим образом открытие и перфорированные емкости 28 транспортируются затем транспортером через загрузочное пространство 14 во внутреннее пространство печи 12, то есть в реакционную камеру 40, в которой выполняется гидропиролиз. Реакционная камера и внутреннее пространство печи обозначаются ссылочной позицией 40.

При необходимости существует также возможность расплавлять матрицу заранее, для того чтобы перемещать затем емкость в печь 12. Расплавленный материал матрицы сжигается отдельно.

Выше печи 12 находится линия 30 подвода водяного пара, от которой отходят линии 32, 34, 36, 38, через которые при необходимости вентиляторами 33, 35, 37, 39 водяной пар подается во внутреннее пространство 40 печи. Далее от печи 12 отходит линия 42 отбросного газа, по которой газ пиролиза подается на дожигание.

Важно, чтобы водяной пар поступал близко к радиоактивным отходам, чтобы могли подвергаться пиролизу, то есть превращаться в пар, органические составляющие. При этом речь идет об органических составляющих, таких как соли органических кислот, комплексообразующие вещества, ионообменные вещества и т.д. Неорганические составляющие не вступают в реакцию, за исключением нитратов. К неорганическим инертным материалам относятся твердые материалы, например, из солевых концентратов, фосфатов, сульфатов или боратов натрия, кальция и т.д.

Чтобы водяной пар поступал достаточно близко к превращаемым в газ отходам, предусмотрены в частности меры, которые можно позаимствовать из фиг. 2 по 4.

Так существует возможность через копье 44 или действующий аналогичным образом элемент, который на своем свободном конце имеет сопло или распылительную головку 46, вводить водяной пар непосредственно вовнутрь емкости 28, то есть, например, с проведением через отверстие перфорации, как это можно увидеть на фиг. 2.

Согласно примеру осуществления с фиг. 4 соответствующее копье вводится через освобожденное от крышки отверстие емкости 28 в нее вовнутрь, так что имеет место непосредственная выдача водяного пара.

Из фиг. 5 можно позаимствовать меру, при которой водяной пар вводится через отверстия 48, 49 во внутреннее пространство 40 печи 12 и выдается в самой печи 12 соплом 50, 51, которые соответствуют по функции примерно соплу Вентури, то есть протекающий сквозь сопла 50, 51 водяной пар засасывает атмосферу из внутреннего пространства 40 печи 12, так что возникает циркуляция, которая обозначена стрелками 52. Таким образом, большое количество водяного пара поступает в непосредственную область перфорированных и открытых емкостей 28, так что пиролиз может выполняться оптимально.

Изобретение не покидается, само собой разумеется, также в том случае, если водяной пар вводится обычным образом через отверстия 54, 56 во внутреннее пространство 40 печи 12. Для содействия этому могут использоваться вентиляторы 33, 37 (фиг. 3).

Согласно фиг. 6 имеющаяся в печи 12 атмосфера может завихряться одним или несколькими вентиляторами 70. Вентилятор или вентиляторы 70 приводятся во вращательное движение в печи 12 введенным, например, через отверстие 72 водяным паром.

Далее существует возможность вводить через неизображенный ввод или через ввод, через который вводится водяной пар в камеру 40, кислород или CO₂ во внутреннее пространство 40 (реакционную камеру) печи 12. При этом доля кислорода является предпочтительно субстехиометрической, для того чтобы предотвращать опасность возгорания или взрыва.

При помощи фиг. 7 и 8 разъясняются контуры регулирования, для того чтобы устанавливать или регулировать подаваемое во внутренне пространство 40 количество водяного пара и/или кислорода и/или диоксида углерода или температуру в реакционной камере 40.

Так на фиг. 8 чисто принципиально изображена печь 12, которая линией 42 отбросного газа соединена с камерой 74 дожигания, в которую по линии 76 подается воздух.

Содержание кислорода покидающего камеру 74 дожигания газа (линия 78) определяется первым измерительным устройством 80, причем воздух, который подается по линии 76, устанавливается таким образом, что содержание кислорода выходящего газа постоянно или почти постоянно. Содержание кислорода должно составлять примерно 6%. В зависимости от поданного в камеру 74 дожигания количества воздуха регулируется в свою очередь поданное в печь 12 количество газообразной текучей среды, то есть водяного пара, причем также доля O₂ и CO₂ может регулироваться. Это показывается соединением 84.

На ведущей к камере 74 дожигания линии 42 отбросного газа пиролиза имеется дальнейшее измерительное устройство 86, для того чтобы, например, измеряющим тепловой эффект реакции при окислении датчиком определять долю окисляемых составляющих в газе пиролиза. Эта доля может равным образом использоваться в качестве регулирующей величины (соединение 88) для подаваемого в печь 12 водяного пара и/или кислорода и/или CO₂ и/или для установления температуры в печи 12.

В частности в качестве регулирующих величин используется и подаваемое в камеру 74 дожигания количество воздуха, и доля содержащихся в газе пиролиза окисляемых составляющих, так что возможна избыточная и многообразная регулировка.

Соответствующая установка или регулировка может также осуществляться в зависимости от поданного на дожигание воздуха.

После того, как пиролиз был выполнен, печь 12 охлаждается, для того чтобы подавать затем бочки в сортировочное пространство 16, в котором происходит сортировка оставшихся неорганических компонентов и резка бочек манипуляторами 60, 62. Эти компоненты передаются согласно определенной радиоактивности в емкости 64, 66, 68, которые согласно соответствующим предписаниям затем утилизируются.

Ваннообразные носители 22 возвращаются обратно подающим устройством 70 в загрузочное пространство 14 для приема новых бочек 18, как это следует из изображения.

Изобретением также охватывается тот случай, если вместо водяного пара используется CO₂ для пиролиза.

Группа изобретений относится к способам переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов. Способ переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов при помощи пиролиза включает в себя введение находящихся в приемнике радиоактивных отходов в реакционную камеру, в которой установлена или устанавливается содержащая водяной пар атмосфера температуры T≥200°C, выполнение пиролиза, отведение газов из реакционной камеры, извлечение приемников из реакционной камеры. Дополнительно выполняют один этап из группы: введение кислорода и/или CO₂ в реакционную камеру, регулировка вводимого в реакционную камеру водяного пара, регулировка вводимого в реакционную камеру кислорода, выключение пиролиза в зависимости от имеющейся в отбросном газе окисляемой субстанции. Имеется также система для переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов. Группа изобретений позволяет повысить эффективность пирогидролиза. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов при помощи пиролиза, включающий в себя этапы:

- введение находящихся в приемнике радиоактивных отходов в реакционную камеру, в которой установлена или устанавливается содержащая водяной пар атмосфера температуры T с T≥200°C,

- выполнение пиролиза,

- отведение газов (отбросного газа) из реакционной камеры,

- извлечение приемников из реакционной камеры,

причем дополнительно выполняют по меньшей мере один этап из группы:

- введение кислорода и/или CO₂ в реакционную камеру во время пиролиза в субстехиометрическом или максимально стехиометрическом количестве,

- регулировка вводимого в реакционную камеру водяного пара в зависимости от окисляемой субстанции в отбросном газе,

- регулировка вводимого в реакционную камеру кислорода и/или CO₂ в зависимости от окисляемой субстанции в отбросном газе,

- выключение пиролиза в зависимости от имеющейся в отбросном газе окисляемой субстанции,

- целенаправленное введение водяного пара, и/или кислорода, и/или CO₂ в радиоактивные отходы или в их область,

- целенаправленное проведение водяного пара, и/или кислорода, и/или CO₂ внутри реакционной камеры.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перерабатывают радиоактивные отходы, заключенные в органической матрице, такой как битум, эпоксидная смола, амино-альдегидная смола.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что перерабатывают радиоактивные отходы, заключенные в неорганической матрице, такой как цемент.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что радиоактивные отходы введены в открытую, в частности в имеющую отверстия, тару, такую как емкость, в частности 200-литровая стандартная бочка, причем при помощи проходящего сквозь отверстие, имеющего распылительную головку или сопло, стержневого элемента, такого как копье, в радиоактивные отходы вводят по меньшей мере водяной пар, при необходимости дополнительно O₂ и/или CO₂.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что водяной пар вводят в реакционную камеру через засасывающее атмосферу из реакционной камеры сопло, такое как сопло Вентури.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что атмосферу во внутреннем пространстве перемешивают по меньшей мере одним вентилятором, который приводится в действие поданным во внутреннее пространство водяным паром.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что водяной пар проводят внутри реакционной камеры таким образом, что радиоактивные отходы или матрица целенаправленно нагружаются водяным паром.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что отбросный газ подают на дожигание, причем перед дожиганием отбросного газа определяют его окисляемую составляющую, и в зависимости от окисляемой составляющей регулируют подачу водяного пара, и/или подачу кислорода, и/или CO₂ в реакционную камеру и/или температуру в реакционной камере, причем при регулировке отключают пиролиз.

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что дожигание выполняют в камере дожигания, в которую подают отбросный газ, а также воздух, причем в зависимости от поданного в камеру дожигания воздуха регулируют подачу водяного пара, и/или подачу кислорода, и/или CO₂ в реакционную камеру и/или температуру в реакционной камере, причем при регулировке также отключают пиролиз.

10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что регулировку поданного в реакционную камеру водяного пара, и/или подачи O₂, и/или CO₂ и/или температуры в реакционной камере выполняют избыточно и многообразно.

11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что водяной пар заменяют CO₂.

12. Система для переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов, включающая в себя реакционную камеру, для выполнения пиролиза, причем реакционная камера выполнена с возможностью установки в ней атмосферы и температуры T с T≥200°C, в частности T>400°C, предпочтительно 400°C<T<800°C, максимум 950°C, причем перед реакционной камерой расположено загрузочное пространство, а за реакционной камерой расположено сортировочное пространство,

отличающаяся тем, что

в реакционной камере предусмотрено по меньшей мере одно устройство, при помощи которого обеспечивается возможность рециркулирования атмосферы внутри реакционной камеры, и/или возможность целенаправленного введения газообразной текучей среды, такой как водяной пар, и/или CO₂, и/или O₂, в радиоактивные отходы, заключенные в матрицу и находящиеся в приемнике.

13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что устройством является сопло, через которое обеспечивается возможность подачи газообразной текучей среды снаружи в реакционную камеру при одновременном отсасывании атмосферы из реакционной камеры.

14. Система по п. 12 или 13, отличающаяся тем, что устройством является стержневое тело, такое как копье, с соплом и/или распылительной головкой, через которое или которую обеспечивается возможность направленного нагружения радиоактивных отходов газообразной текучей средой.

15. Система по любому из пп. 12-14, отличающаяся тем, что предусмотрена возможность подачи газообразной текучей среды, в частности перегретого водяного пара, через ввод в реакционную камеру, причем через этот ввод или по меньшей мере один дополнительный ввод предусмотрена возможность подачи диоксида углерода и/или кислорода в количестве от субстехиометрического до максимально стехиометрического.

16. Система по любому из пп. 12-15, отличающаяся тем, что реакционная камера соединена линией газа пиролиза с камерой дожигания, причем линия газа пиролиза соединена с первым измерительным устройством для определения окисляемых составляющих в газе пиролиза, и/или от камеры дожигания отходит вторая линия, на которой вторым измерительным устройством предусмотрена возможность измерения содержания кислорода, отведенного из камеры дожигания газа, причем в зависимости от измеренного содержания кислорода регулируется количество поданного в камеру дожигания воздуха, при этом количество воздуха и/или содержание окисляемых составляющих в газе пиролиза является или являются установочной или регулирующей величиной или установочными или регулирующими величинами для подаваемой в реакционную камеру газообразной текучей среды, и/или кислорода, и/или диоксида углерода.