Способ переработки высокоактивных графитсодержащих отходов Советский патент 1992 года по МПК G21F9/32 

Изобретение относится к области атомной техники и технологии, а именно к техно- логиипереработкитвердых

высокоактивных отходов, содержащих графит, образующихся при разгерметизации топливных элементов водографитовых или высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов.

Цель изобретения - обеспечение возможности переработки высокоактивных графитсодержащих отходов, локализации радионуклидов при одновременном обеспечении безопасности окружающей среды. :

Предварительно измельченные дые высокоактивные отходы на основе графита, содержащие в своем составе продукты деления отработавшего ядерного топлива и невыгоревшее ядерное топливо, окисляют кислородсодержащим газом при 620-680°С, унесенные потоком образовавшихся газов дисперсные частицы недоокис- ленных отходов доокисляют в том же интервале температур, после чего отходящие газы с остатком аэрозолей последовательно подвергают операциям десублимации и сублимации. Образовавшийся в результате сублимации очищенный от радионуклидов углекислый газ направляют в абсорберы с гидроокисью кальция для перевода в твердое состояние, а отделенVI

S JIO

N

xl

ный аэрозоль, содержащий радионуклиды, подпитывают газообразным кислородом и направляют на операцию окисления измельченных высокоактивных отходов на основе графита, в голову процесса.

Полнота отделения графита от высокоактивной части отходов обеспечивается путем их окисления и доокисления при 620-680°С.

При температуре окисления выше 680°С режим горения изменяется от беспламенного к пламенному, что затрудняет контроль и управление процессом. Кроме того, турбулизация потока в режиме пламенного горения увеличивает унос с отходящими газами мелкодисперсной фракции отходов. При температуре окисления ниже 620°С существенно снижается производительность процесса.

На чертеже приведена схема иллюстрирующая предлагаемый способ.

Высокоактивные отходы на основе графита подвергают дроблению 1, после чего дробленный материал по трубопроводу 2 поступает в накопитель 3, откуда по трубопроводу 4 поступает в дозатор 5 и по трубопроводу 6 в мельницу 7. Из последней по трубопроводу 8 порошок поступает в бункер-накопитель 9, снабженный питателем 10. По трубопроводу 11 порошок из питателя 10 поступает в проточный вращающийся реактор 12. Выходящий из реактора по трубопроводу 13 радиоактивный аэрозоль, содержащий недоокисленные частицы отходов, поступает в печь 14 дожита, из которой по трубопроводу 15 поступает в теплообменник 16, затем по трубопроводу 17 в систему 18 очистки аэрозоля. Из последней отделенный от крупных частиц (более 1 мкм) аэрозоль через трубопровод 19 поступает в десублиматоры-сублиматоры 20 углекислого газа, охлаждаемые жидким кислородом. После заполнения одного из десублимато- ров твердой углекислотой его отключают от трубопровода 19, углекислоту сублимируют и направляют в фильтры-абсорберы с гидрооксидом кальция (не показаны). Выходящий из десублиматоров 20 охлажденный аэрозоль подпитывается газообразным кислородом из системы охлаждения десублиматоров через трубопровод 21 до исходного давления, затем по трубопроводу 22 аэрозоль поступает в теплообменник 16, откуда по трубопроводу 23 вновь поступает в реактор 12. Твердые высокоактивные отходы, очищенные от графита, периодически извлекают из реактора 12 и системы 18 очистки аэрозоля через трубопроводы 24 и 25.

Способ реализуется следующим образом.

Твердые измельченные графитсодержа- щие высокоактивные отходы общим весом 100 кг и суммарной активностью 150 Ки загружают в проточный вращающийся реактор, где их окисляют при 620-680°С и скорости потока воздуха 0,042 м/с. Доля унесенной активности в виде аэрозолей с газовым потоком из реактора составляет 0,15% или 0,225 Ки. Продукты окисления

0 вместе с аэрозолем поступают на стадию доокисления при том же температурном режиме в печь доокисления. Степень уноса недоокисленных аэрозолей также составляет 0,15% или порядка 3, Ки. Расчетное

5 количество образовавшегося углекислого газа при сжигании 100 кг графита составляет порядка 2-Ю5 л, что соответствует концентрации радионуклидов в 1,7. Ки/л. Так как эффективность очистки на стадии

0 сублимации углекислого газа от радиоактивных аэрозолей составляет не менее 108, то концентрация радионуклидов в сублимированной углекислоте не превышает величины в 1,7 10 17 Ки/л, что на порядок ниже пре5 дельно-допустимой концентрации в воздухе в санйтарно-защитных зонах одного из самых радиотоксичных нуклидов, содержащихся в графитовых отходах (Плутония-239). Предлагаемый способ позволяет прак0 тически нацело отделить от графита и локализовать на стадии окисления продукты деления отработавшего ядерного топлива и невыгоревшего ядерного топлива, содержащие в себе весьма дорогостоящие радио5 нуклиды, обеспечить безопасность окружающей среды при проведении процесса переработки.

Формула изобретения Способ переработки твердых высокоак0 тивных графитсодержащих отходов путем отделения графита от радионуклидов, включающий окисление и доокисление графитсодержащих отходов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности пе5 реработки высокоактивных графитсодержащих отходов, локализации радионуклидов при одновременном обеспечении безопасности окружающей среды, окисление и доо- кисление твердых графитсодержащих

0 отходов проводят в режиме беспламенного горения при температуре 620-680°С, доо- кисленные отходящие газы последовательно подвергают операциям десублимации и сублимации, отделенный в результате суб5 лимации углекислый газ абсорбируют водным раствором гидроокиси кальция, а аэрозоль, содержащий высокоактивные радионуклиды, подпитывают газообразным кислородом и направляют в голову процесса, на стадию окисления.

Изобретение относится к атомной технике и технологии, а именно к технологии переработки твердых высокоактивных отходов, содержащих графит. Цель изобретения - обеспечение возможности переработки высокоактивных графитсодержащих отходов, локализации радионуклидов при одновременном обеспечении .безопасности окружающей среды. Поставленная цель достигается за счет того, что измельченные твердые высокоактивные графитсодержа- щие отходы окисляют и доокисляют в режиме беспламенного горения при температуре 620 - 680°С, отходящий аэрозольсодержа- щий газ отделяют от высокоактивного аэрозоля последовательными операциями десублимации-сублимации, очищенный углекислый газ абсорбируют раствором гидроокиси кальция, а высокоактивный аэрозоль подпитывают газообразным кислородом и направляют на стадию окисления в голову процесса. 1 ил. w Ё