Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2474898

(19)

RU

(11)

2474898

(13)

C1

(51) МПК G21F9/04 (2006.01)

G21F9/28 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 07.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011126408/07, 27.06.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

27.06.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 27.06.2011

(45) Опубликовано: 10.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2111562 C1, 20.05.1998. RU 2111562 C1, 20.05.1998. RU 96110730 A, 27.08.1998. FR 2346817 A1, 28.10.1977. EP 0475635 A1, 18.03.1992.

Адрес для переписки:

662972, Красноярский край, г. Железногорск, ул. Ленина, 53, Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (ФГУП "ГХК")

(72) Автор(ы):

Гаврилов Пётр Михайлович (RU),

Ревенко Юрий Александрович (RU),

Бычков Сергей Иванович (RU),

Алексеенко Владимир Николаевич (RU),

Поляков Игорь Евгеньевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" (RU)

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКСАЛАТНЫХ МАТОЧНЫХ РАСТВОРОВ И ПУЛЬПООБРАЗНЫХ ОТХОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ ТРАНСУРАНОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области переработки жидких и пульпообразных радиоактивных отходов (РАО), образующихся при регенерации облученного ядерного топлива (ОЯТ), и может быть использовано в радиохимической промышленности. Способ переработки оксалатных маточных растворов радиохимического производства, содержащих трансурановые элементы, включает разрушение в маточных растворах оксалат-ионов азотной кислотой в присутствии ионов металлов переменной валентности. Переработку оксалатного маточного раствора и пульпообразных отходов осуществляют совместно путем смешивания маточного раствора с твердой фазой гидроксидной пульпы. Изобретение позволяет снизить энергетические затраты и уменьшить массу образующихся РАО. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области переработки жидких и пульпообразных радиоактивных отходов (РАО), образующихся при регенерации облученного ядерного топлива (ОЯТ), и может быть использовано в радиохимической промышленности.

На многих предприятиях по переработке облученного ядерного топлива (ОЯТ) накоплены гидроксидные пульпообразные РАО, содержащие актиноидные элементы и ионы металлов переменной валентности. Ужесточение требований, предъявляемых к хранению РАО, вызывает необходимость переработки таких РАО. Для растворения гидроксидных пульпообразных РАО обычно используют растворы азотной кислоты, содержащие окислители или восстановители [Захарова Е.В., Ермолаев В.М., Бондин В.В. и др. Изучение возможности использования растворов различного состава для дезактивации производственных труднорастворимых осадков от радионуклидов, в первую очередь от плутония. Отчет ИФХ РАН и ГХК, 2003 г. Инв. 13-16/1250 от 23.09.03]. После растворения пульп для извлечения из них актиноидных элементов используют, как правило, экстракционный способ переработки.

В то же время на предприятиях по переработке ОЯТ одной из завершающих стадий переработки ОЯТ является оксалатное осаждение трансурановых элементов (ТУЭ). Использование этой операции в технологических схемах связано с определенными трудностями, обусловленными неизбежным получением относительно больших объемов оксалатных маточных растворов. Данные растворы не являются сбросными, так как содержат до 100 мг/л ТУЭ. Концентрация азотной кислоты в оксалатном маточном растворе составляет 160-200 г/л. Вернуть маточные растворы в экстракционный цикл не позволяет содержание в них до 10 г/л щавелевой кислоты, которая существенно влияет на экстракционное поведение урана, плутония и нептуния. Для того чтобы оксалатные маточные растворы, содержащие ТУЭ, переработать, необходимо предварительно разрушить в них оксалат-ионы.

Известен способ разрушения оксалат-ионов при упарке маточных растворов азотной кислотой с концентрацией 12 моль/л [Jenkins J.L., Keen N.I., Wain A.G. Extractive and physical metallurgy of plutonium and it's alloys. New York: Intersci. Publ. 1960. Р.25].

Недостатками данного способа являются: низкая скорость окисления щавелевой кислоты нитрат-ионами и значительные энергетические затраты.

Известен способ разрушения оксалат-ионов окислением их сильными окислителями [Плутоний. Справочник под редакцией Вика. - М.: Атомиздат, 1971, т. С.408-409].

Недостатками данного способа являются: большой расход окислителей и увеличение массы радиоактивно загрязненных солей, образующихся в результате использования способа, нуждающихся в последующей переработке и иммобилизации.

Известен способ утилизации маточных растворов окислением оксалат-ионов азотной кислотой в присутствии катализатора - ионов металлов с переменной валентностью, в качестве которого используют ионы марганца. Для этого маточный раствор вводят в контакт с силикагелем, содержащим ионы марганца. Процесс ведут при нагревании до полного упаривания водных растворов [Патент Российской Федерации 2111562, кл. G21F 9/04, G21F 9/16 от 20.05.1998]. Данный способ выбран в качестве прототипа.

Недостатками данного способа являются высокие энергетические затраты и увеличение массы РАО за счет использования дополнительного реагента - силикагель с солями марганца, нуждающимися в последующей переработке и иммобилизации.

Целью предлагаемого способа является снижение энергетических затрат и уменьшение массы образующихся РАО за счет использования совместной переработки маточников, содержащих трансурановые элементы, и твердой фазы гидроксидной пульпы - отхода радиохимического производства.

Поставленная цель достигается тем, что вместо применяемого в известном способе радиационно чистого силикагеля, содержащего марганец, используют отход радиохимического производства - гидроксидную радиоактивную пульпу, содержащую актиноидные элементы и ионы металлов переменной валентности, в присутствии которых происходит разрушение оксалат-ионов. Концентрация азотной кислоты в оксалатных маточных растворах, направляемых на контактирование с твердой фазой пульп, составляет 60-200 г/л.

Использование данной пульпы позволяет разрушать оксалат-ионы в растворе при комнатной температуре и не создает увеличения массы образующихся РАО за счет исключения применения дополнительных радиационно чистых реагентов.

Заявляемый способ проверен в лабораторных условиях. В эксперименте использовали производственный маточный раствор, образовавшийся при переработке облученного ядерного топлива (см. таблица 1, раствор 1). Кроме того, обработки проведены с растворами 2 и 3 (таблица 1), полученными разбавлением исходного маточного раствора дистиллированной водой в 2 и 3 раза, соответственно.

Таблица 1

Составы растворов, взятых для обработки

Номер обработки и раствора

HNO 3 , г/л

H 2 C 2 O 4 , г/л

Рu, мг/л

U, г/л

NH 4 NO 3 , г/л

Раствор 1

190

8

41

13,2

30

Раствор 2

95

4

20,5

6,6

15

Раствор 3

63

2,7

13,7

4,4

10

Обработку растворов по предлагаемому способу проводили твердой фазой гидроксидной радиоактивной пульпы, состав которой приведен в таблице 2.

Таблица 2

Состав гидроксидной пульпы

Компонент или показатель

Размерность

Величина компонента или показателя

Плутоний

мг/л

37,0

Уран

г/л

14,8

МЭД

мкР/л·с

11,1

Активность -излучающих нуклидов

Кu/л

2,9

Алюминий

г/л

1,8

Марганец

г/л

3,1

Железо

г/л

11,4

Хром

г/л

3,2

Диоксид кремния

г/л

5,2

Никель

г/л

3,1

Нитрат натрия

г/л

334

Карбонат натрия

г/л

<2,0

Гидроксид натрия

г/л

7,3

Нерастворимая в воде твердая фаза

г/л

57,7

В эксперименте по предлагаемому способу использовали порции гидроксидной пульпы объемом по 4 мл. Объем растворов перед обработкой составлял по 50 мл. Температура растворов при обработке образцами твердой фазы составляла 20-22°С. Длительность контакта растворов с образцами твердой фазы при перемешивании составляла 4 ч. Остаток нерастворившейся твердой фазы пульпы подсоединяют к следующей порции пульпы, направляемой для контактирования с новой порцией оксалатного маточного раствора. Выполнение примеров осуществляли в мерных стеклянных цилиндрах.

Результаты, представленные в таблице 3, показывают, что в ходе обработки исходного маточника или его разбавленных растворов происходит разрушение оксалат-ионов. В полученных декантатах происходит снижение общей кислотности раствора за счет разрушения оксалат-ионов и азотной кислоты в ходе окислительно-восстановительных реакций и частичной нейтрализации кислоты гидроксидами металлов. По своему химическому составу полученные растворы пригодны для переработки экстракционными методами.

Формула изобретения

1. Способ переработки оксалатных маточных растворов радиохимического производства, содержащих трансурановые элементы, включающий разрушение в маточных растворах оксалат-ионов азотной кислотой в присутствии ионов металлов переменной валентности, отличающийся тем, что переработку оксалатного маточного раствора и пульпообразных отходов осуществляют совместно путем смешивания маточного раствора с твердой фазой гидроксидной пульпы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация азотной кислоты в оксалатных маточных растворах, направляемых на контактирование с твердой фазой пульп, составляет 60-200 г/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что остаток нерастворившейся твердой фазы пульпы подсоединяют к следующей порции пульпы, направляемый для контактирования с новой порцией оксалатного маточного раствора.