Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2459296

(19)

RU

(11)

2459296

(13)

C1

(51) МПК G21F9/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011115445/07, 19.04.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

19.04.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 19.04.2011

(45) Опубликовано: 20.08.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2381579 С1, 10.02.2010. НИКИФОРОВ А.С. и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с.109-140. RU 2361299 С1, 10.07.2009. RU 2068809 С1, 10.11.1996. ЕР 192543 А, 27.08.1986.

Адрес для переписки:

620027, г.Екатеринбург, пер. Красный, 8б, кв.11, В.П. Ремезу

(72) Автор(ы):

Ремез Виктор Павлович (RU),

Сычев Геннадий Александрович (RU),

Кукиев Дмитрий Архипович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эксорб" (RU)

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАДИОАКТИВНЫХ СМОЛ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способам переработки (обезвоживания) отработавших на АЭС радиоактивных ионообменных смол (ИОС). Способ переработки радиоактивных ионообменных смол, включающий их смешивание с неорганическим материалом и последующую температурную обработку, отличающийся тем, что в качестве неорганического материала используют мелкодисперсный порошок диоксида кремния, а температурную обработку полученной смеси ведут при давлении 2000-3350 Па и температуре 35-40°С. Изобретение позволяет упростить процесс переработки ИОС, а также исключить возможность вторичного загрязнения окружающей среды продуктами термического разложения ИОС. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способам переработки (обезвоживания) отработавших на АЭС радиоактивных ионообменных смол (ИОС).

Известны способы переработки радиоактивных ИОС, включающие их разложение в автоклавах при 250°С с крепкой азотной кислотой (патент РФ 2062517, опубл. 1996 г.), крекинг ИОС при 700°С в среде азота (патент РФ 2156511, опубл. 2000 г.), сжигание ИОС в расплавах щелочей (патент РФ 2160300, опубл. 1999 г.) и т.п. технологии. Все эти способы сложны, энергоемки, многостадийны и опасны. Кроме того, при их осуществлении в процессе термической обработки образуются конденсаты, содержащие токсичные органические вещества, требующие дополнительной утилизации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и назначению является известный способ переработки радиоактивных ИОС, включающий их обезвоживание при 101-150°С в растворе органического теплоносителя и последующее отверждение гранул смолы с использованием этиленгликоля и фталиевого ангидрида (патент РФ 2381579, опубл. 10.02.2010). Недостатком данного способа, выбранного в качестве прототипа, является образование большого количества (более 60% от массы перерабатываемой смолы) конденсата, содержащего различные токсичные органические компоненты.

Авторами заявляемого способа экспериментально установлено, что ИОС, хранящиеся более 2-х лет в виде пульпы, при нагревании свыше 60°С выделяют различные органические вещества, которые поступают в образующийся при сушке смол конденсат и создают большие проблемы при его утилизации.

Целью заявляемого изобретения является разработка эффективного, экологически безопасного, простого и недорогого способа переработки (обезвоживания) ИОС.

Поставленная цель достигается тем, что влажную ИОС смешивают с мелкодисперсным порошком двуокиси кремния (SiO 2 ) в соотношении на 1 объем смолы 0,1-0,2 объема SiO 2 . Размер частиц SiO 2 не должен быть больше 15 мк, тогда при равномерном смешении ИОС и SiO 2 объем всей массы, направляемой на переработку, не увеличится, так как частицы SiO 2 заполнят пустоты между гранулами смолы. Полученную смесь ИОС и SiO 2 помещают в вакуумируемую нагреваемую камеру, где создают давление 2000-3350 Па (15-25 мм рт.ст.). При давлении 2000-3350 Па температура кипения воды находится в интервале 10-20°С, что позволяет удалять воду из ИОС при 35-40°С за 8-10 минут.

При этом получаемый конденсат не содержит органических продуктов деструкции смолы, которые образуются при температурах обработки ИОС более 60°С.

Мелкодисперсный порошок SiO 2 , имея развитую поверхность (до 300 м 2 /г), объем пор дл 1 см 3 /г и высокую влагоемкость, заполняя пространство между гранулами смолы, значительно повышает эффективность сушки ИОС и ускоряет процесс удаления воды из смолы.

Ниже приведены примеры осуществления заявляемого способа.

Пример 1.

100 мл влажной ИОС смешивают с 15 мл мелкодисперсного SiO 2 с исходной влажностью 5% и помещают в герметичный подогреваемый контейнер, соединенный с охлаждаемым сборником конденсата и вакуумным насосом. В контейнере создают давление 2000 Па и температуру 40°С. Через 8 минут конденсат перестает поступать в сборник, что говорит о завершении процесса сушки. Химический анализ конденсата на наличие продуктов деструкции смолы (по перманганатной окисляемости - ПО) показал отсутствие органических веществ в конденсате.

В Таблице 1 представлены результаты проведенных исследований, полученные в различных режимах при осуществлении заявляемого способа.

Таблица 1

Режимы

Объем смолы, мл

Объем SiO 2 , мл

Размер частиц SiO 2 , микрон

Температ. сушки, °С

Давление в контейнере, Па

Время сушки, мин

Убыль веса ИОС, %

Снижение объема ИОС, %

ПО, мг О 2 /дм 3

1

100

15

10

40

2000

8

68

46

0

2

100

10

10

35

3000

10

67

45

0

3

100

5

10

40

2000

60

59

34

0

4

100

15

50

35

2000

46

58

30

0

5

100

20

15

40

3350

10

66

45

0

6

100

15

10

35

5000

56

55

43

0

7

100

15

15

62

3000

34

59

44

83

8

100

15

10

20

3500

53

52

40

0

Как видно из приведенных в таблице данных, оптимальные соотношение объемов смешиваемых ИОС и SiO 2 находится в интервале 0,1-0,2. При их меньшем соотношении (режим 3) резко увеличивается время сушки. При соотношениях объемов ИОС и SiO 2 более 0,2, как показали эксперименты, увеличивается объем высушенной смеси ИОС и SiO 2 , направляемой на отверждение или долговременное хранение. Увеличение размера частиц более 15 микрон (режим 4) ухудшает показатели сушки, поскольку у такого силикагеля меньше поверхность и влагоемкость, а уменьшение размера частиц менее 10 микрон потребует дополнительных затрат.

Температура сушки менее 35°С (режим 8) приводит к замедлению процесса, а повышение температуры более 40°С (режим 7) вызывает термическую деструкцию ИОС и загрязнение конденсата органическими веществами (появление высокой перманганатной окисляемости ПО).

Сушка под давлением более 3350 Па (режим 6) увеличивает время процесса, а снижение давления менее 2000 Па требует дополнительных энергозатрат.

Формула изобретения

1. Способ переработки радиоактивных ионообменных смол, включающий их смешивание с неорганическим материалом и последующую температурную обработку, отличающийся тем, что в качестве неорганического материала используют мелкодисперсный порошок диоксида кремния, а температурную обработку полученной смеси ведут при давлении 2000-3350 Па и температуре 35-40°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер частиц порошка диоксида кремния не должен превышать 15 мкм, а соотношение объемов диоксида кремния и ионообменной смолы находится в интервале 0,1-0,2.