Способ концентрирования жидких радиоактивных отходов Советский патент 1979 года по МПК G21F9/04 

(54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Изобретение касается переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРАО) атомных электростанций (АЭС). В процессе эксплуатации АЭС обра зуются воды, загрязненные солями, органическими и радиоактивньоми веще ствами. Эти воды собирают, очищают от загрязнений и либо возвращают на повторное использование, либо сбрасывают в открытые водоемы. Сконцентрированные примеси направляют на хранение в хранилище жидких отходов (ХЖО) илп на отверждение. существуют несколько способов переработки подобных вод: ионный об мен, механическая фильтрация, химическое осаждение, метод обратного осмоса и другие. Однако все эти способы не универ сальны и могут быть использованы лишь для переработки вод определенных составов или концентраций, в то время как последние меняются обычно в весьма широких пределах в зависимости от вида работ, проводимых на АЭС. Солевой состав жидких радиоактив ных отходов атомных электростанций (ЖРАО АЭС) г/л: 1,0-7,0 0,05-1,0 , Na PO 0,05-0,3 Na2C05, 0,05-0,3 Остальные соли0,05-0,5 Основным катионом ЖРАО АЭС является натрий. Наиболее близким к изобретению является способ концентрирования радиоактивных отходов упариванием, который не имеет ограничений по характеристикам перерабатываемых растворов . Упаривание проводится в щелочной или нейтральной средах до :олесодержания 400-500 г/л (до 30 вес.%) . Однако при данных способах упаривания концентрирование загрязнений невысокое, и это требует больших объемов хранилищ и.пи установок отверждения. Это обусловлено наличием в водах сомлей с ограниченной растворимостью - оксалатов, карбонатов, фосфатов и боратов, которые, выпадая в осадок при достижении ими преде.па растворимости, инкрустируют греюшие поверхности доупаривателя или отлагаются коммуникациях при транспортировке концентрата из выпарного аппарата. Цель изобретения - сокращение объ .емов концентратов. Это достигается тем, что после достижения в упариваемом растворе солесодержания 130-150 г/л упаривание проводят при рН 3,5-4,0. Такая область рН соответствует максимуму растворимости солевой системы, имитирующей ЖРАО АЭС, который обусловлен разрушением ограничен но растворимых солей с образованием нитрата натрия (оксалаты и карбонаты или переходом их в более растворимую (фосфаты) или летучую форму (бораты) Меньшее подкисление будет недоста точным для протекания этих процессов а большее приведет к уменьшению раст воримости из-за высаливающего действ азотной кислоты на нитрат натрия. Концентрат, выдаваемый из выпарно аппарата, будет представлять собой раствор нитрата и кислого фосфата натрия - для АЭС без жидкого борного регулирования мощности реактора, и раствор нитрата, кислого фосфата и борной кислоты - для АЭС с борным регулированием. В последнем случае помимо повышения концентрирования упаривание сопровождается также отгонкой борной кислоты, что позволяет регенерировать более половины от ее общего количества. В настоящее время вся борная кислота теряется вмес те с концентратами. Солесодержание кислого конце трата лимитируется растворимостями нитрата и кислого фосфата натрия (борная, кислота из-за улетучивания кристаллизуется при более глубоком концентрировании) и с учется некоторого охлаждения при транспортиров ке сос5тавляет 800-1000 г/л. Если упаривание ЖРАО проводится в многокорпусной выпарной установке то подкисление проводится в последнем корпусе, в который из предпоследнего направляется раствор с соле держанием 130-150 г/л. Пример 1. Растворы, имитир щие ЖРАО АЭС, упаривают при различн значениях рН в лабораторном выпарном аппарате из кварца до начала выпаде солей в осадок. Азотную кислоту под кисляют непосредственно в выпарном аппарате и контролируют отбором про упариваемого раствора. В конденсате от упаривания боросодержащих раство ров определяют также концентрацию борной кислоты. Ниже приведены составы упариваем растворов, г/л: Раствор 1. NaNO 5,0; Na2. 0,8; ЫазРО4 0,3; 0,3; 0,1. Раствор 2. NaNO 3,0; .Oj. 1,0; Na2C,0 l,0;Na.,2;Na2CO,ti,2. ;, Ha чертеже в виде кривой представлены результаты опытов. Количество борной кислоты,отогнанной при упаривании расТвора 2, составило 52% от ее исходного количества. Пример 2. Предлагаемый способ доупариваниябыл опробован для сокращения объема концентратов щелочного упаривания, хранящихся в ХЖО Белоянской АЭС. Состав концентратов , г/л: NagCO,25 . 20 Na,P04 - Na,,CjO мыло6 он10 орг.в-ва5 рН11,6 Данный раствор при непрерывном перемешивании подкисляют в специальной емкости азотной кислотой (55%) и упаривают в выпарном аппарате 2 типа ВН с поверхностью нагрева 3 м. Величину подкисления варьируют в пределах 3,5-4,0 единиц рН. Расход кислоты на подкисление составляет 0,07 л кислоты на 1 л щелочного концентрата. В ходе опытов, проводившихся в течение 200 ч, осуществлялась выдача из выпарного аппарата концентрата с солесодержанием 800 г/л. За время работы зарастание греющих поверхностей не наблюдалось.. Иопользование предлагаемого способа позволит в два раза сократить объем концентратов, поступающих в настоящее время на хранение или отверждение, а для АЭС с борным регулированием даст возможность регенерировать свыше половины присутствующей в жидких отходах борной кислоты. Формула изобретения Способ концентрирования жидких радиоактивных отходов, образующихся при эксплуатации АЭС, упариванием, отличающийс я тем, что, с целью сокращения объемов концентратов, после достижения в упариваемом растворе солесодержания 130- 150 г/л упаривание проводят в азотнокислой среде при рН 3,5-4,0,

рН

5 е

O-pacmSpp1 A-pacmfp,o2