способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности

Формула изобретения

1. Способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности, включающий внесение в перерабатываемый раствор суспензии магнетита, полученного электроэрозионным диспергированием железосодержащего сырья в дистиллированной воде, корректировку рН раствора щелочью, выделение осадка, который отправляется на отверждение, и очистку декантата, отличающийся тем, что рН раствора корректируют щелочью до 11-12, перед дополнительной очисткой декантат очищают магнитной сепарацией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сырья для получения магнетита используются железорудные окатыши или лом черных металлов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительную очистку проводят ионным обменом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) низкого уровня активности, содержащих взвешенные и коллоидные загрязнения, и может быть использовано преимущественно в атомной энергетике и на радиохимических производствах. Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод от радионуклидов.

Известны способы очистки воды, включающие соосаждение с гидроксидом железа с последующей доочисткой декантата ионным обменом [А.С.Никифоров, В.В.Куличенко, М.И.Жихарев. Обезвреживание радиоактивных отходов. М.: Энергоатомиздат, 1985]. Недостатками этого способа являются образование большого объема гидратно-шламовой пульпы, которую необходимо локализовать, повышение концентрации солей в декантатах, что вызывает снижение фильтроцикла ионообменных колонн и качества очистки воды от радионуклидов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки воды магнетитом, полученным электроэрозионным диспергированием черных металлов [Патент РФ №2019521 С1, кл. С 02 F 1/58, 1/62]. Процесс очистки заключается в добавлении в слабо кислый или нейтральный раствор суспензии магнетита, перемешивании, корректировки рН раствора до 7,7-9,5 и отделении осадка.

Недостатком данного способа является его ограниченная применимость. Способ применим только для растворов, в которых радионуклиды находятся в связанном коллоидно-дисперсном состоянии. Кроме того, рекомендуемый в способе диапазон рН не является оптимальным для очистки растворов от радионуклидов. Образующиеся в результате электроэрозионного способа частицы магнетита обладают микронными и субмикронными размерами, что может привести к проскоку частиц магнетита с сорбированными на них радионуклидами либо в очищенную воду во время декантации на стадии отделения осадка, либо на дополнительные стадии очистки. В результате происходит снижение эффективности процесса очистки ЖРО.

Технической задачей изобретения является создание способа переработки низкоактивных ЖРО, позволяющего повысить эффективность очистки раствора от радионуклидов на стадии обработки воды магнетитом, повысить эффективность разделения осадка магнетита и очищенного раствора, предотвратить попадание осадка магнетита в очищенный раствор или на дополнительную очистку.

Поставленная задача решается способом, который заключается в том, что очистку ЖРО от радионуклидов проводят суспензией магнетита, полученного электроэрозионным диспергированием железосодержащего сырья, при рН=11-12. В качестве железосодержащего сырья могут быть использованы лом черных металлов или железорудные окатыши. Для предотвращения проскока частиц магнетита в очищенную воду или на дополнительную очистку раствор после декантации проходит магнитную сепарацию.

Описываемый способ переработки жидких радиоактивных отходов низкого уровня активности реализуется следующим образом. В перерабатываемый раствор вносится суспензия магнетита и добавляется щелочь для корректировки рН раствора до рН=11-12. Радионуклиды, находящиеся в коллоидно-дисперсном состоянии, сорбируются на частицах магнетита. После отстаивания раствор декантируют и направляют на дополнительную очистку от растворимых форм радионуклидов известными способами, например сорбционными или мембранными, а осадок направляют на отверждение. Для предотвращения проскока в очищенный раствор и гарантированного выделения частиц магнетита перед стадией дополнительной очистки используется магнитная сепарация.

Магнетит, полученный электроэрозией, по своим сорбционным свойствам не уступает традиционным коллекторам на основе гидроксидов железа. Для очистки растворов от радионуклидов оптимальным для использования магнетита является диапазон рН=11-12.

Результаты очистки жидких радиоактивных растворов низкого уровня активности с помощью магнетита при различных значениях рН раствора приведены в таблице.

Результаты очистки жидких радиоактивных отходов магнетитом, полученным электроэрозионным способом

рН раствора	Степени сорбции радионуклидов, %
	90Sr	137Cs	60Co	241Am
Предлагаемый способ - адсорбция на магнетите при Т:Ж=200 мг/л
4,8	0,0	0,0	0,0		91,2
6,4	0,0	0,0	5,0		96,4
7,6	2,0	8,3	15,0		98,0
8,8	24,6	9,0	30,2		96,1
10,0	72,6	25,0	55,0		99,0
11,0	93,9	34,0	77,0		99,0
12	96,0	36,3	85,2		99,4
Примечание: Т:Ж - отношение твердой фазы к жидкой, мг/л

Пример. Исходный раствор объемом 20 л, объемной -активностью 2,0_*10³ Бк/л, объемной -активностью 5,1_*10⁴ Бк/л после добавления 200 мг/л (по сухому веществу) суспензии магнетита, полученного электроэрозионным диспергированием железосодержащих материалов, и корректировки рН поступает в отстойник. В результате после осаждения в течение 1 часа и декантации получен раствор с удельной -активностью 12 Бк/л, объемной -активностью 2,5_*10³ Бк/л, который подается на дополнительную очистку ионным обменом, и осажденная суспензия (пульпа) объемом 0,1 л, влажностью около 90% и плотностью 1,1 г/см³ , объемной -активностью 4_*10⁵ Бк/л, объемной -активностью 9,2_*10⁶ Бк/л, которая поступает на отверждение известными методами (цементирование).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет переработать ЖРО низкого уровня активности, повысить эффективность очистки раствора от радионуклидов, провести разделение осадка магнетита от очищенного раствора и гарантированно предотвратить попадание частиц магнетита в очищенный раствор или на дополнительную очистку.