СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАФИНАТОВ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ ОБЛУЧЕННОГО ЯДЕРНОГО ГОРЮЧЕГО Советский патент 1994 года по МПК G21F9/08 

Изобретение относится к способам переработки и утилизации технологических отходов радиохимического производства после экстракционной переработки облученных твэлов АЭС.

Цель изобретения - упрощение процесса обработки рафинатов и экономичность способа.

Сущность изобретения заключается в том, что обработка горючего включает упаривание высокоактивного рафината, повторное упаривание дистиллята, причем вторая стадия упаривания отходов совмещается с ректификацией азотной кислоты, а в качестве флегмы обеих стадий процесса используют малоактивные хвостовые растворы от переработки облученного ядерного горючего, не содержащие ценных компонентов. Малоактивные хвостовые растворы, содержащие заметные количества ценных компонентов, поступающие из основного процесса в относительно небольшом объеме, направляют на упаривание в куб II стадии. Прошедший мокрую очистку дистиллят I стадии вводят в зону очистки пара II стадии, в которой одновременно осуществляется ректификация азотной кислоты.

Регенерированная азотная кислота ( ≈12 моль/л) выводится с нижней тарелки второго аппарата. В кубовом растворе этой стадии концентрация азотной кислоты составляет ≈ 13,5 моль/л. Содержание азотной кислоты в дистилляте II стадии не превышает 0,05 моль/л.

Требуемая очистка регенерированной азотной кислоты и сбросного дистиллята достигается использованием для мокрой очистки вторичного пара на обеих стадиях процесса колпачково-ситчатых тарелок (например, с туннельными колпачками). Дополнительная очистка азотной кислоты как от радиоактивных аэрозолей, так и от продуктов коррозии, обеспечивается за счет ее вывода с нижней тарелки вместо вывода из кубовой части аппарата.

П р и м е р 1. В циркуляционный контур выпарного аппарата, содержащего в сепараторе 6 колпачково-ситчатых тарелок, подается высокоактивный рафинат от переработки твэлов АЭС с концентрацией свободной кислоты 1,5 моль/л и отноcительным потоком 1. На верхнюю тарелку подается малоактивный рафинат, не содержащий ценных компонентов, с концентраций азотной кислоты 0,5 моль/л и относительным потоком 0,35. Кратность упаривания 25. Кубовый раствор поступает на дальнейшую переработку, а вторичный пар выпарки очищается на указанных 6 тарелках и конденсируется.

Дистиллят после концентрации с концентрацией азотной кислоты около 1 моль/л и относительным потоком 1,3 поступает на вторую стадию. Вторая стадия процесса проводится в аппарате, полностью аналогичном по конструкции аппарату первой стадии, но кроме того, имеющем жалюзийный каплеотбойник над верхней тарелкой. Дистиллят первой стадии поступает на третью тарелку (сверху), а на верхнюю тарелку подается малоактивный рафинат с концентрацией азотной кислоты 0,5 моль/л с относительным потоком 0,55. Регенерированная 12,5 моль/л азотная кислота с относительным потоком 0,12 выводится из куба аппарата и поступает на головные стадии основного производства, а дистиллят, содержащий до 1 г/л азотной кислоты, с относительным потоком 1,7 выводится на сброс. Обе стадии процесса проводятся при давлении 40 КПа.

Исходный высокоактивный рафинат имеет β -активность 4,5˙ 10¹² Бк/л; малоактивный рафинат, используемый как флегма обеих стадий имеет активность 5˙ 10⁷ Бк/л, кубовый раствор I стадии 10¹⁴ Бк/л, дистиллят 1 стадии 2˙ 10⁸ Бк/л, кубовый раствор II стадии (регенерированная кислота) 2˙ 10⁹ Бк/л, дистиллят II стадии (сбросной) <10⁵ Бк/л.

П р и м е р 2. Конструкция аппаратов такая же, как в примере 1. Первая стадия процесса проводится в условиях примера 1.

Дистиллят I стадии поступает на третью тарелку (сверху), на верхнюю тарелку подается малоактивный рафинат с концентрацией азотной кислоты 0,5 моль/л и относительным потоком 0,55, в куб аппарата поступает малоактивный рафинат, содержащий ценные компоненты, с концентрацией азотной кислоты 2 моль/л, относительным потоком 0,5 и β-активностью 7˙ 10⁸ Бк/л. Кратность упаривания на II стадии 60. Из куба аппарата выводится раствор с относительным потоком 0,04, концентрацией азотной кислоты 13,2 моль/л и β-активностью 1,5 ˙ 10¹⁰ Бк/л, а с ближней к кубу тарелки также выводится регенерированная кислота с концентрацией 11,8 моль/л относительным потоком 0,17 и β -активностью 1,5˙ 10⁸ Бк/л. Сбросной дистиллят, содержащий менее 1 г/л кислоты, имеет относительный поток 2,1 и β -активность < 10⁵ Бк/л.

Кубовый раствор II стадии используется, как и в примере 1, исключительно в головных стадиях основного производства, тогда как основной поток регенерированной азотной кислоты практически на всех его стадиях.

П р и м е р 3. Процесс проводится в условиях примера 2.

Увеличены концентрации азотной кислоты в исходном высокоактивном рафинате (до 3 моль/л) и в малоактивном рафинате, используемом на обеих стадиях в виде флегмы (до 1 моль/л). Как показали испытания, концентрация азотной кислоты в дистилляте, относительный поток которого равен 2,0, не превышает 1 г/л. Выход регенерированной кислоты (12 моль/л) с нижней тарелки возрастает до 0,32, тогда как поток из куба с концентрацией кислоты 13,3 моль/л остается равным 0,04.

Целесообразно сравнить расход греющего пара по известному и предлагаемому способам через сумму упариваемых объемов на всех стадиях процесса. По предлагаемому способу (пример 2) сумма относительных объемов составляет (1-0,35-0,04)˙ 2 - (0,55-0,5--0,04) - 0,17 = 3,46.

По известному способу в этом случае имеем за счет использования воды на флегму трех аппаратов:
(1-0,35-0,04) ˙ 2 - (0,35-0,55-0,5) - 0,7˙ 2 = =5,22.

Таким образом, затраты греющего пара по известному способу выше в 1,5 раза, чем в рассматриваемом примере. При этом основной качественный показатель процесса - β -активность дистиллята - остается без изменений, будучи ниже сбросных норм. В обоих случаях регенерированная азотная кислота используется в замкнутом технологическом цикле (на головных стадиях основного технологического процесса преимущественно).

Преимущество предлагаемого способа заключается в сокращении в цепочке одного выпарного аппарата из трех, а также в замене обычно используемой в качестве флегмы воды малоактивными хвостовыми растворами, что приводит к значительной экономии греющего пара, сокращению расхода на оборудование и его эксплуатацию.

Изобретение относится к способам переработки и утилизации технологических отходов радиохимического производства после экстракционной переработки облучения твэлов АЭС и содержащих азотную кислоту. Целью изобретения является упрощение процесса обработки рафинатов и экономичности способа путем снижения расхода греющего пара. Цель достигается совмещением второй стадии упаривания с ректификацией азотной кислоты, причем в качестве флегм обеих стадий используются малоактивные хвостовые растворы, содержащие до 1 моль/л азотной кислоты. Регенерированную концентрированную азотную кислоту выводят на второй стадии процесса из куба, или же, в том случае, если в куб поступают хвостовые растворы, содержащие ценные компоненты, кислоту выводят с ближней к кубу тарелки, 1 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАФИНАТОВ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ ОБЛУЧЕННОГО ЯДЕРНОГО ГОРЮЧЕГО, включающий упаривание высокоактивного рафината, повторное упаривание дистиллята совместно с малоактивными хвостовыми растворами, мокрую очистку вторичного пара обеих стадий выпарки и ректификацию азотной кислоты, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса обработки рафинатов и экономичности способа путем снижения расхода греющего пара, ректификацию азотной кислоты совмещают с второй стадией упаривания и очистки вторичного пара путем ввода сконденсированного дистиллята первой стадии в зону очистки пара второй стадии процесса, причем в качестве флегмы обеих стадий выпарки используют малоактивные хвостовые растворы от переработки облученного ядерного горючего, не содержащие ценных компонентов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения очистки регенерированной азотной кислоты малоактивные хвостовые растворы, содержащие заметные количества ценных компонентов, поступают на упаривание в куб второй стадии, причем регенерированную концентрированную азотную кислоты выводят по балансу с ближней к кубу тарелки.