Способ керамизации радиоактивных отходов Советский патент 1986 года по МПК G21F9/16 

о Изобретение относится к способу гфевращения радиоактивных отходов в керамику. Цель изобретения - упрощение спо соба, повышение его экономичности ггутем применения простой технологии и недорогих, легкодоступнь К исходны материзлов, например обычных исходных материалов керамической промьшленности, а также улучшение связыва ния радиоактивных отходов я керамическом материале. Сущность способа состоит в том, что радиоактивные отходы ил раствора связывают в неорганическом ионообменникв), неорганический ионнообме ник с отходами смешивают с керамическим веществом, отходы, сме:иан1ше с керамическим веществом, добавляют воду до содержания 23-27 мас.% и об жигают для получения конечного продукта.

Способ керамизадии неорганических ионообменников основан на недорогих и легкодоступных исходных материалах на обычных исходных материгшак керамической промьппленности и на простой технологии, пригодной для т-1зко и высокоактивных отходов. Исходные материалы для кирпичей и черепиц являются дешевыми и легкодоступными. Технология изготовления черепиц проста и температура обжига череш-гд сравнкгтельно ьшзка и, таким образом, предотвращается испарение радиоактивных веществ во время облшга. К черепицам можно добавлять синтетические и натуральны добавки, такие как вермт- кулит или апатит,- которые повышают стабильность некоторых веществ в черепице При обжиге черепиц не требуются слолсные прессовые устройства и это значительно снижает стс-кность i-: упрощает способ. Глиняные черепицы, содержап;:ие титанат, глазуруются во время обжига и становятся слаборастворимыми. Они могут быть покрыты пассивным поверхностным сгхоем В результате этого отпадаэт в:еобходиместь в металлическом контейнере для черепицы со cpeднeaктивны и отходам По сравнению с битумныьш и бетонными продуктами предлагаемый способ дает значительную экономию объема максимальное уменьшение объема того же порядка величиныj что и для остекловаиньтх продуктов „

После смешивания с черепичной

глиной смесь тщатапъно размешивают, чтобы сделать ее обзкигаемой Затем ее формуют в черепицу. Черепица может прессоваться для уменьшения пористости и сушится три комнатной

температуре. После этого ее сушат при 150 С по меньшей мере 4 ч и охлаждают.

Обжиг череш цы проводят с;:едующнм образом,

Печь

нагревают с(з скоростью приiOOc/ч.до 1020-1060 С и вымерно

дарлсивают при максимальной температуре 4-10 ч. После обжига черепица охлаждается в печи о

Наиболее важным фактором качества черепицы в свете конечного хранения является растворимость из нее изотопов отходов. Скорости выщелачивания Sr, Cs и Со из титамата натрия или

ZrOj/KpacHaa глина (в виде черепиц) с концентратом отходов испарителя составляет 10 -10 г/см. Д. Растворимость из черетщы тинанат натрия./красная глина с высокоактивными

отходai-iH на порядок выше, Добавление вер№1кулита (2%) в черепицу вызывает уменьшение растворимости. Таким образом.-, скорости выщелачивания соответствуют лучшим боросилккатным стекла -..

Характеристики рс.створимости черепицы могут быть улуппе1 ьг глазуровкой поверхности или спеканием неактиякого слоя на поверхгости черепи1 1 12 Согласно пре;плагаемому способу радиоактивные отходы в виде раствора связывают в неорганическом ионообменнике,, таком как титанат, жюбат, дирконат или диоксид циркония. Для лучшего связывания некоторых радиоизотопов например Cs, в черепиды вводят синтетические или н/1туральные присадки, такие как вермикулит, лаумонит или апатит. При диклическом продессе ионообменгшк не должен высушиваться и дробиться, а черепичная глина добавляется к смеси ионообменника с отхода№1 после насыщения, так что содержание во.гда в смеси будет 23--27%, Массовое отиощение ионообмекш-1ка к черепичной глине составляет П-25%. Материалы5 исполъ.чуег-ые в качестве керамических веществ, включают красную глинз каолмн,, монмориллонит, полевой шпатр иллит и кварцо из черепичной глины. Добавление титаната к черепичным глинам вызывает глазурование черепицы, и черепицы титанат/красная глина обладают меньшей пористостью,, чем черепицы только из красной глины. Черепица идеальна когда ее растворимость позволяет ее хранение без каких-либо специальных оболочек. Черепица имеет очень высокую меха1Шческую прочность, что важно для транспортировки иобращеютя с ней (прочность на изгиб порядка 2030 МН/м, Когда количество ионообменгшков в черепице не больше 15%, испарение металлов из черепицы минимально самое .большое 2.% при температуре обжига 020°С, При увеличении количестна иойообменника или температуры усиливается испарение. Оптимальные значения для минимального испарения 15% ионообмешшка в черепице, температура обжига 1020°С и время обжига 4ч. Способ может использоваться для превращения в керамику наиоолее важных отходов, таких как концентраты отходов выпаривания, отходы изотопов из отработанных смол реакторов, высокоактивные отходы переработки топлива. Ф о р м у л а изобретения 1, Способ керамизации радиоактивных отходов, состоящий в том, что отходы из раствора радиоактивных отходов связывают в неорганическом ионообменнике, который смешивают затем с керамизующим материалом и отжигают для получения конечного продукта, отличающийся тем, что, с целью упрол(ения и повьшгения экономичности способа, в качестве керамизующего материала используют материал из ряда4 красная глина, каолин, монмориллонит, полевой шпат, иллит, , кварц или их смесь, а в качестве неорга шческого ионосбменника - синтетические неоргазздческие ионообменники из-:ряда; тнтанат, ниобат, цирконат, двуокись циркония или их смеси, при смешивании конообменника с отходами с керамизующнм материалом добавляют воду до содержания ее в сме си 23-27 мас.%, при этом отношение количества ионообменника с отходами к количеству керамизующего материала составляет 11-25%, отжиг ведут при нормальном давлении и при температуре керамизации смеси синтетического неорганического ионообменника с отходами и керамизующего материла. 2. Способ ПОП.1, отличающ и и с я тем, что, с целью улуч- шения связывания радиоактивных отходов в керамическом материале, при смешивании компонентов в смесь дополнительно вводят вермикулит в количестве 2 мас.%.

Изобретение относится к переработке радиоактивных отходов в керамику и может быть использовано дпя керамизации низко- и высокоактивных отходов ядерного цикла. Цель изобретения - упрощение способа и повышение его экономичности, достигается применением простой технологии и недорогих, легкодоступных исходных материалов. Радиоактивные отходы из раствора связывают в синтетическом неор-. ганическом ионообменнике, смешивают с керамизующим веществом при отношении 11-25%, добавляют воду до содержания 23-27 мае.ч. и обжигают для получения черепицы. Дпя улучшения связывания цезия в смесь компонентов вводят вермикулит в количестве 2 g мас.%. Упрощение способа достигается тем, что отжиг ведут при нормальном сл давлении и невысокой температуре керамизации смеси, а применение в качестве керамизующего материала красной глины, каолина, полевого шпата, монмориллонита, иллита, кварца позволяет получить дешевый конечный продукт. 1 з.п. ф-лы.