способ обработки жидких радиоактивных отходов

Формула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ, заключающийся в том, что проводят сорбцию радионуклидов на железомарганцевых конкрециях, которые предварительно измельчают до крупности 0,25 1,00 мм и прокаливают при 450 - 650^oС в течение 2 4 ч, отличающийся тем, что после сорбции железомарганцевые конкреции сплавляют при 900 1200^oС и герметизируют в контейнерах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается обработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) перед захоронением и может быть использовано при обработке жидких сернокислых и солянокислых отходов, например, после выщелачивания руд.

Известны способы обработки ЖРО [1] заключающиеся в смешивании ЖРО с наполнителями для их отвердения (остеклования), в качестве которых могут применяться цемент, глина (аттапульгит, сепиолит или их смеси), суглинки различных составов, глинистые сланцы, а также различные виды стекла. Смешивание при таких способах обработки осуществляют в основном механическими методами или путем выпаривания ЖРО с дальнейшим смешиванием с наполнителями.

Однако такие метода в ряде случае не являются достаточно надежными, поскольку смесь ЖРО и наполнителя не обладает необходимой антикоррозионной и радиационной стойкостью, т.е. возможно выщелачивание РО в окружающую среду. Кроме того, эти способы требуют дополнительных средств (фильтров), а обеспечить сохранение общей массы остеклованных отходов при уменьшении их объема довольно затруднительно.

Известен способ [2] обработки жидких отходов, содержащих различные ионы металлов, в том числе цезий, кобальт, кадмий и др. изотопы которых являются радиоактивными элементами.

Известен способ, основанный на высоких сорбционных свойствах океанических железомарганцевых конкреций (ЖМК), используемый для дезактивации слабоактивных вод АЭС [3] Этот способ обработки ЖРО, принятый за прототип, заключается в том, что проводят сорбцию радионуклидов на ЖМК, которые предварительно измельчают до крупности 0,25-1,00 мм и прокаливают при 450-650^оС в течение 2-4 ч для удаления цеолитной воды.

Однако этот способ-прототип не позволяет снизить объем сорбированных конкрециями ЖРО, что вызывает определенные затруднения при их захоронении, например, в контейнерах. Кроме того, в этом способе возможна десорбция радионуклидов в виде газообразных радиоактивных продуктов, что нежелательно.

Сущность изобретения заключается в создании способа обработки ЖРО, повышающего антикоррозионную и радиационную стойкость при уменьшении объема смеси РО наполнитель.

Технический результат изобретения заключается в том, что при сплавлении ЖМК, обработанных в качестве сорбентов радионуклидов, объем смеси РО накопитель уменьшается на 30-50% при сохранении общей массы отходов. При этом повышается надежность захоронения путем повышения антикоррозионной и радиационной стойкости, поскольку насыщенные ЖРО, сплавленные ЖМК не подвержены выщелачиванию.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что в способе обработки ЖРО, основанном на сорбции радионуклидов ЖМК, которые предварительно измельчают до крупности 0,25-1,00 мм и, прокаливают при 450-650^оС в течение 2-4 ч, после сорбции ЖМК сплавляют при 900-1200^оС и герметизируют в контейнерах.

Выполнение способа заключается в следующем. ЖМК измельчают до крупности 0,25-1,00 мм и прокаливают при 450-650^оС в течение 2-4 ч. Приготовленные таким образом ЖМК являются высокоэффективным сорбентом, способным поглощать до 95-98% радиоактивных элементов из ЖРО. Смешивание ЖРО с наполнителем из ЖМК осуществляют в процессе сорбции. После сорбции отработанные как сорбенты радионуклидов ЖМК сплавляют при 900-1200^оС в течение времени, достаточного для сплавления массы по всему объему (от 1 до 6 ч), а сплавленные ЖМК герметизируют в контейнерах для последующего захоронения.

ЖМК-сорбенты радионуклидов опробованы на реальных технологических растворах, содержащих изотопы 230 Тh, 238 U, 234 U, 210 Pb, 210 Po. В качестве сорбента использовали тихоокеанские ЖМК, содержащие следующие компоненты, мас. гидроксиды марганца (Мn₂O₃nH₂O, MnO₂nH₂O) 42-46; гидроксид железа (FeOOH) 6-10; оксид кремния (SiO₂) 12-18; оксид алюминия (Al₂O₃) 4-6; оксид никеля (NiO) 1,3-1,5; оксиды кальция, титана, бария, меди, кобальта, и редкоземельные элементы остальное.

Способ иллюстрируют примеры его практической реализации, представленные в таблице.

Как видно из таблицы, отработанные как сорбенты и сплавленные при 900-1200^оС ЖМК обладают более высокой стойкостью к выщелачиванию и позволяют уменьшить объем смеси РО наполнитель при сохранении общей массы отходов.