СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2021 года по МПК G21F9/32 

Изобретение относится к способу переработки хранящихся в контейнере радиоактивных отходов. Также изобретение относится к системе для переработки хранящихся в контейнере 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 контейнере. При этом существует возможность, что емкости со своей стороны уложены, например, в бетон или залиты в бетоне. Также контейнер может включать в себя бочку с состоящим из бетона вкладышем, в котором заключен радиоактивный материал с матрицей.

Вне зависимости от этого 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.

Исходя из этого, задача данного изобретения подвергать эффективному пиролизу хранящиеся в контейнере радиоактивные отходы в реакционной камере.

Для решения задачи предлагается

способ переработки хранящихся в контейнере радиоактивных отходов при помощи выполняемого в реакционной камере пиролиза, включающий в себя этапы способа:

- разделение контейнера, по меньшей мере, на две части контейнера,

- введение частей контейнера в реакционную камеру, в которой установлена или устанавливается содержащая водяной пар атмосфера с температурой T с T≥200°C,

- выполнение пиролиза,

- отведение газов (отбросного газа) из реакционной камеры,

- извлечение приемных элементов из реакционной камеры,

причем дополнительно выполняется, по меньшей мере, один этап способа из группы:

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

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

- регулировка (настройка) 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.

Согласно изобретению контейнер сначала разделяется, для того чтобы обеспечивать то, что пиролиз радиоактивных отходов может выполняться без проблем, также в том случае, если радиоактивные отходы находятся в контейнере, который имеет, например, с наружной стороны бетонную оболочку и/или с внутренней стороны вкладыш, то есть облицовку из бетона, причем предпочтительно сами радиоактивные отходы заключены в матрице, которая со своей стороны размещена, например, в емкости, которая окружена бетонной стенкой, без того чтобы речь при этом шла об обязательном признаке.

Контейнер является, например, оболочкой, такой как бочка, которая окружена при необходимости состоящей из бетона или другого экранирующего материала покрытием (кожух, рубашка) или имеет таковое внутри в качестве облицовки (вкладыша), и в которой находится заключенный в матрицу радиоактивный материал. Также контейнер может быть состоящим из бетона или другого экранирующего материала приемным элементом, в котором хранится матрица с радиоактивным материалом. Также бочка без бетонного экранирования является контейнером, в котором хранится матрица с радиоактивными отходами.

При этом предусмотрено в частности то, что контейнер разделяется, например режущим тросом, в расположенном перед реакционной камерой предварительном пространстве (предкамера), таком как загрузочное пространство (загрузочная камера).

При этом разделение может осуществляться в осевом и/или радиальном направлении, предпочтительно в осевом направлении. Имеющиеся таким образом в распоряжении части контейнера позиционируются затем своей поверхностью разреза на приемном элементе, который имеет проемы. При этом речь может идти о грохоте или решетке, которая со своей стороны перекрывает ванну. Выполненный таким образом приемный элемент подается затем в реакционную камеру.

Далее 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, 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 подводится к области или областям в реакционной камере, то есть внутри печи, в которой или которых находятся радиоактивные отходы.

Далее водяной пар может целенаправленно направляться в контуре циркуляции 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.

В частности, предусмотрено то, что перерабатываются радиоактивные отходы, которые заключены в органической матрице, такой как битум, эпоксидная смола, карбамидная 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 залит, в частности, матрицей в емкости, такой как стандартная бочка, например 200-литровая бочка, то могут также разделяться и 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.

Наиболее предпочтительно газообразная текучая среда, такая как водяной пар и/или O₂ и/или CO₂, подается к поверхности разреза части контейнера. Для этого может использоваться, например, имеющее сопло или распылительную головку копье, через которое текучая среда направленно выдается в направлении дна приемного элемента, так что затем текучая среда отклоняется дном в направлении поверхности разреза. Обозначаемые также как носители приемные элементы для части или частей контейнера должны иметь геометрию ванны, которая выполнена в отношении объема таким образом, что может приниматься все содержимое размещенной части или частей контейнера, таких как половины емкостей или бочек, которые могут быть окружены по периметру бетоном.

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 газообразная текучая среда, такая как, по меньшей мере, 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 могут работать как сопла Вентури.

Существуют дальнейшие возможности, для того чтобы проводить, как например смешивать, атмосферу внутри реакционной камеры. Могли бы даже использоваться вентиляторы, которые приводятся в движение самой газообразной текучей средой, такой как, по меньшей мере, водяной пар.

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% объемных процентов, в частности на 6% объемных процентов. 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 содержание 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 газообразной 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.

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

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 регулировка включает также отключение пиролиза.

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 регулировка также включает отключение пиролиза.

Изобретение отличается, в частности, также системой для переработки заключенных в матрице радиоактивных отходов, которые имеются в распоряжении в контейнере, причем система включает в себя реакционную камеру для выполнения пиролиза, причем в реакционной камере может устанавливаться атмосфера и температура T≥200°C, в частности T>400°C, предпочтительно 400°C<T<800°C, и причем перед реакционной камерой расположено предварительное или загрузочное пространство, а за реакционной камерой расположено сортировочное пространство. При этом изобретение отличается тем, что в предварительном пространстве имеется разделительное устройство для разделения контейнера, а также имеющий проемы приемный элемент, на котором размещается поверхности разделения части контейнера, что предусмотрено транспортное устройство для транспортировки приемного элемента в реакционную камеру, и что в реакционной камере предусмотрено, по меньшей мере, одно устройство, при помощи которого атмосфера может приводится в циркуляцию внутри реакционной камеры, и/или газообразная текучая среда, такая как водяной пар и/или CO₂ и/или O₂, может целенаправленно подаваться через проемы на поверхность разделения.

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 приемный элемент имеет решетку или грохот с проемами, которая или который проходит на расстоянии от ваннообразной подкладки или опоры, и что устройством является стержневое тело, такое как копье, с соплом и/или распылительной головкой, через которое или которую газообразная текучая среда может проводиться в направлении подкладки или опоры.

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 подключение для подаваемого в реакционную камеру кислорода и/или диоксида углерода в предпочтительно субстехиометрическом, при необходимости максимально стехиометрическом количестве. Это подключение может быть тем, 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 чертежах показаны:

фиг.1 - принципиальное изображение расположенного перед реакционной камерой пространства, такого как загрузочное пространство;

фиг.2 - разрез окружающей реакционную камеру печи для выполнения пиролиза;

фиг.3 - принципиальное изображение для разделения стоячего контейнера;

фиг.4 - принципиальное изображение для разделения лежащего контейнера в осевом направлении;

фиг.5 - принципиальное изображение лежащего контейнера для радиального разделения;

фиг.6 - первый контур регулирования; и

фиг.7 - второй контур регулирования.

Изобретение относится к способу и системе для переработки имеющихся в контейнере и 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 включает в себя предоставляющую в распоряжение реакционную камеру 40 печь 12, в которой выполняется гидропиролиз. Печь 12 нагревается до температуры предпочтительно между 400°C и 800°C. Через подающие линии в печь 12 вводится затем перегретый водяной пар, причем водяной пар обладает при вводе температурой, которая должна соответствовать температуре внутри печи, то есть в реакционной камере 40. Перед печью 12 пиролиза расположено загрузочное пространство (камера) 14, а за ней сортировочное пространство, которые оба экранированы.

В примере осуществления перерабатываемые радиоактивные отходы заключены в матрице, которая находится в бочке 18, которые образуют вместе контейнер, не ограничивая вследствие этого соответствующее изобретению техническое решение. Другие органические материалы матрицы или даже неорганические материалы матрицы равным образом принимаются в расчет.

В качестве контейнера или его частей рассматриваются также ячейки (секции) или состоящие из бетона емкости, для того чтобы назвать лишь в качестве примера контейнера.

Говоря о бочках, речь может идти о стандартных бочках. Вне зависимости от этого бочки могут быть окружены бетонной оболочкой.

Для того чтобы эффективно выполнять пиролиз, необходимо, чтобы радиоактивный материал был хорошо доступен для перегретого водяного пара. Согласно изобретению для этого предусмотрено, что контейнер - обозначаемый далее просто как бочка 18 - разделяется перед введением в печь 12. Это осуществляется, в частности, в предварительном или загрузочном пространстве 14, как это принципиально изображено на фиг.1. Так бочка 18 подается на разделительное устройство 20, говоря о котором, речь идет о режущем тросе 22 или другом позволяющем разделение бочки 18 разделительном устройстве. Согласно фиг.1 бочка 18 разделяется в стоячем положении в осевом направлении, так что затем имеются две половины 24, 26 бочки. Для того чтобы при разделении предотвращать слипание половин 24, 26, осуществляется разведение или раздвигание разделенных участков друг от друга. Половины бочки укладываются затем своей поверхностью разреза на грохот или решетку 30, который или которая перекрывает ваннообразный приемный элемент 32. Приемный элемент 32 подается затем в печь 12, для того чтобы выполнять пиролиз.

При этом можно увидеть согласно фиг.2, что бочка 18 или половины 24, 26 бочки окружены оболочкой 19, в частности из бетона.

Приемный элемент 32 может транспортироваться при помощи транспортного средства, такого как тележка 35, из загрузочного пространства 14 в печь 12.

Фиг.3 разъясняет чисто в качестве примера, что бочка 18 разделяется в стоячем положении в осевом направлении при помощи режущего троса 22. Режущий трос 22 проводится в виде бесконечного троса через отклоняющие ролики и резательные приводы или устройства 23, 25 таким образом, что бочка 18 может разделяться в осевом направлении.

На фиг.4 бочка 18 разделяется в лежащем положении в осевом направлении.

Однако существует также возможность радиального разделения в лежащем положении, как это можно увидеть на фиг.5.

Перед введением половин 24, 26 бочки в печь 12 существует при необходимости возможность расплавлять матрицу. Расплавленный материал матрицы сжигается затем отдельно.

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, предусмотрено согласно фиг.2 то, что водяной пар попадает при помощи так называемых копий 34, 36 через решетку 30, то есть через ее отверстия, на поверхность 28 разреза. Для этого копья 34, 36, которые на конце могут иметь сопла или распылительные головки, направлены в направлении поверхности дна ванны 32, так что вследствие этого водяной пар отклоняется в направлении поверхности 28 разреза.

Существует далее возможность приводить водяной пар в циркуляцию в реакционной камере 40, то есть внутри печи 12. Так водяной пар может подаваться через сопло Вентури, через которое засасывается атмосфера из реакционной камеры 40, так что возникает циркуляция.

Также водяной пар может обычным образом вводиться через отверстия в реакционную камеру 40. Для поддержки этого могут быть предусмотрены вентиляторы.

Далее существует возможность вводить наряду с водяным паром кислород и/или CO₂ в реакционную камеру 40. При этом доля кислорода является предпочтительно субстехиометрической, для того чтобы предотвращать опасность возгорания или взрыва.

При помощи фиг.6 и 7 разъясняются контуры регулирования, для того чтобы устанавливать (настраивать), соответственно, регулировать подаваемое в реакционную камеру 40 количество водяного пара и/или кислорода и/или диоксида углерода или температуру в реакционной камере 40.

Так на фиг.6 и 7 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 количество подаваемого по линии 76 воздуха устанавливается таким образом, что содержание кислорода выходящего газа постоянно или почти постоянно. Содержание кислорода должно составлять примерно 6% объемных процентов.

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.

В ведущей к камере 74 дожигания линии 42 отбросного газа пиролиза может иметься дальнейшее измерительное устройство 86 (фиг.7), для того чтобы, например, измеряющим тепловой эффект реакции при окислении датчиком 86 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 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 половины бочки в сортировочное пространство, в котором происходит сортировка оставшихся неорганических компонентов и дальнейшая резка бочек манипуляторами. Эти компоненты передаются согласно определенной радиоактивности в емкости, которые согласно соответствующим предписаниям утилизируются.

Ваннообразные носители 32 возвращаются обратно подающим устройством в загрузочное пространство 14 для приема новых половин бочки 18.

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

Изобретение относится к способу переработки хранящихся в контейнере радиоактивных отходов при помощи выполняемого в реакционной камере пиролиза. Контейнер делят, по меньшей мере, на две части контейнера. Вводят части контейнера в реакционную камеру, в которой установлена содержащая водяной пар атмосфера с температурой T≥200°C. Выполняют пиролиз, отведение газов (отбросного газа) из реакционной камеры, извлечение приемных элементов из реакционной камеры. Дополнительно выполняется, по меньшей мере, один шаг способа из группы: введение кислорода и/или CO₂, регулировка вводимого в реакционную камеру водяного пара, регулировка вводимого в реакционную камеру кислорода и/или CO₂, выключение пиролиза в зависимости от имеющейся в отбросном газе окисляемой субстанции, введение водяного пара и/или кислорода и/или CO₂ в радиоактивные отходы, проведение водяного пара и/или кислорода и/или CO₂ внутри реакционной камеры. Группа изобретений позволяет повысить эффективность пиролиза. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ переработки хранящихся в контейнере радиоактивных отходов при помощи выполняемого в реакционной камере (40) пиролиза, включающий в себя этапы:

- разделение контейнера, по меньшей мере, на две части (24, 26) контейнера,

- введение частей контейнера в реакционную камеру, в которой установлена или устанавливается содержащая водяной пар атмосфера с температурой T больше или равной 200°C,

- выполнение пиролиза,

- отведение газов (отбросного газа) из реакционной камеры,

- извлечение приемных элементов из реакционной камеры,

причем дополнительно выполняют по меньшей мере один этап из группы:

- введение кислорода и/или CO₂ в реакционную камеру (40) во время пиролиза в субстехиометрическом или максимально стехиометрическом количестве,

- регулировка вводимого в реакционную камеру (40) водяного пара в зависимости от окисляемой субстанции в отбросном газе,

- регулировка вводимого в реакционную камеру (40) 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 (40).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контейнер разделяют в осевом направлении и/или радиальном направлении.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что контейнер разделяют в стоячем или лежащем положении.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что радиоактивные отходы хранят в матрице в контейнере, в частности в органической матрице, в частности в матрице из группы: битум, эпоксидная смола, карбамидная смола.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что контейнер разделяют за пределами реакционной камеры (40), причем часть (24, 26) контейнера позиционируют его поверхностью разреза на имеющем проемы приемном элементе (30), таком как грохот или решетка, и вводят в реакционную камеру (40).

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что поверхность разреза нагружают проходящим через проемы водяным паром.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что водяной пар вводят в реакционную камеру (40) через засасывающее атмосферу из реакционной камеры сопло, такое как сопло Вентури.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что атмосферу в реакционной камере (40) перемешивают по меньшей мере одним вентилятором, который приводят в действие поданным во внутреннее пространство водяным паром.

9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что водяной пар проводят внутри реакционной камеры (40) таким образом, что целенаправленно радиоактивные отходы или матрица нагружаются водяным паром.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что отбросный газ подается на дожигание, причем перед дожиганием отбросного газа определяется его окисляемая составляющая, и в зависимости от окисляемой составляющей регулируется подача водяного пара, и/или подача кислорода и/или CO₂ в реакционную камеру (40), и/или температура в реакционной камере, причем регулировка включает отключение пиролиза.

11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что дожигание выполняется в камере (74) дожигания, в которую подается отбросный газ, а также воздух, и что в зависимости от поданного в камеру дожигания воздуха регулируется подача водяного пара, и/или подача кислорода и/или CO₂ в реакционную камеру (40), и/или температура в реакционной камере, причем регулировка также включает отключение пиролиза.

12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что регулировка поданного в реакционную камеру (40) водяного пара, и/или подачи O₂ и/или CO₂, и/или температуры в реакционной камере выполняется избыточно и многообразно.

13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что водяной пар заменяется посредством CO₂.

14. Система (10) для переработки хранящихся в контейнере радиоактивных отходов, включающая в себя принимающую контейнер реакционную камеру (40) для выполнения пиролиза, причем в реакционной камере обеспечивается возможностью установки атмосферы и температуры T больше или равной 200°C, в частности больше 400°C, предпочтительно 400°C<T<800°C, максимум 950°C, и причем перед реакционной камерой расположено предварительное, такое как загрузочное, пространство (14), а за реакционной камерой расположено сортировочное пространство,

отличающаяся тем, что в указанном предварительном пространстве (14) имеется разделительное устройство (20) для разделения контейнера, а также имеющий проем приемный элемент (30, 32) для размещения поверхности разделения части (24, 26) контейнера, что предусмотрено транспортное устройство (35) для транспортировки приемного элемента в реакционную камеру (40), и что в реакционной камере (40) предусмотрено по меньшей мере одно устройство, при помощи которого атмосфера может приводиться в циркуляцию внутри реакционной камеры, и/или газообразная текучая среда, такая как водяной пар, и/или CO₂, и/или O₂, может целенаправленно подаваться через проемы приемного устройства на поверхность разделения части (24, 26) контейнера.

15. Система по п.14, отличающаяся тем, что устройством является сопло, через которое газообразная текучая среда может подаваться извне в реакционную камеру (40) при одновременном отсасывании атмосферы из реакционной камеры (40).

16. Система по п.14, отличающаяся тем, что приемный элемент (32) имеет решетку или грохот с проемами (30), которая или который проходит на расстоянии от подкладки или опоры, и что устройством является стержневое тело (34, 36), такое как копье, с соплом и/или распылительной головкой, через которое или которую газообразная текучая среда может проводиться через проемы в направлении подкладки или опоры.

17. Система по любому из пп.14-16, отличающаяся тем, что газообразная текучая среда, в частности перегретый водяной пар, может подаваться через подключение в реакционную камеру (40), причем через это подключение или по меньшей мере одно другое подключение может подаваться диоксид углерода и/или кислород в количестве от субстехиометрического до максимально стехиометрического.

18. Система предпочтительно по любому из пп.14-17, отличающаяся тем, что реакционная камера (40) соединена линией (42) газа пиролиза с камерой (74) дожигания, что линия газа пиролиза соединена с первым измерительным устройством (86) для определения окисляемых составляющих в газе пиролиза, и/или что от камеры дожигания отходит вторая линия (78), в которой вторым измерительным устройством (80) может измеряться содержание кислорода, отведенного из камеры дожигания газа, что в зависимости от измеренного содержания кислорода может регулироваться количество поданного в камеру дожигания воздуха, и что количество воздуха и/или содержание окисляемых составляющих в газе пиролиза является или являются, по меньшей мере, одной установочной или регулирующей величиной для подаваемой в реакционную камеру газообразной текучей среды, и/или кислорода, и/или диоксида углерода.