Спосіб очищення ємностей тимчасового зберігання рідких радіоактивних відходів від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів

Реферат: Даний винахід належить до сфери переробки рідких радіоактивних відходів (РРВ) атомних електростанцій (АЕС), а саме до способів обробки матеріалів з радіоактивним зараженням шляхом випарювання, фільтрування та кристалізації і може бути використано для переробки РРВ, накопичених в ємностях тимчасового зберігання, зокрема відпрацьованих фільтруючих матеріалів (ВФМ), що знаходяться під рідкою фазою у вигляді злежаного осаду і містять у своєму складі радіоактивні органічні і неорганічні компоненти. Заявлений спосіб очищення ємностей тимчасового зберігання (РРВ) від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів включає розмивання радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів в ємностях, їх накопичення гідромеханічним впливом стисненого повітря та зворотного розчину за допомогою гідромонітора при безперервній циркуляції суспензії, що утворюється, через циркуляційний насос; відбір і подавання розмитої суспензії на напірно-вакуумне фільтрування з отриманням зневодненого кека і фільтрату; повертання назад в ємність тимчасового зберігання РРВ утвореного фільтрату для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів, що залишилися; дезактивацію зневодненого кеку; відправлення дезактивованих залишків на полігон для нерадіоактивних відходів. Операції: 1) розмивання, 2) подавання утвореної суспензії на напірно-вакуумне фільтрування, 3) повернення утвореного фільтрату для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів та 4) дезактивації зневодненого кеку повторюють до повної переробки відпрацьованих фільтруючих матеріалів з ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів. Винахід полягає у забезпеченні можливості очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів. UA 113353 C2 (12) UA 113353 C2 UA 113353 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до сфери переробки рідких радіоактивних відходів (РРВ) атомних електростанцій (АЕС), а саме до способів обробки матеріалів з радіоактивним зараженням шляхом випарювання, фільтрування та кристалізації і може бути використано для переробки РРВ, накопичених в ємностях тимчасового зберігання, зокрема відпрацьованих фільтруючих матеріалів (ВФМ), що знаходяться під рідкою фазою у вигляді злежаного осаду і містять у своєму складі радіоактивні органічні і неорганічні компоненти. Найбільш близьким за технічною суттю і за ефектом, що досягається, є спосіб дезактивації радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів (див., наприклад, патент України № 93511, МПК (2014.01) G21F 9/00). Даний спосіб включає отримання зневодненого радіоактивного осаду і фільтрату, підготовлення зневодненого радіоактивного осаду до складування, цементування підготовленого радіоактивного залишку сумішшю цементу і рідкої фази та здійснення витримки отриманої суміші, при цьому перед отриманням зневодненого радіоактивного осаду і фільтрату радіоактивні відпрацьовані фільтруючі матеріали в ємностях їх накопичення спочатку розмивають гідромеханічним впливом зворотного розчину та стисненого повітря, а потім здійснюють відбір і подавання розмитої суспензії радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів на отримання напірно-вакуумним фільтруванням зневодненого радіоактивного кеку-1 і фільтрату-1, зневоднений радіоактивний кек-1 підготовлюють до складування шляхом: промивання отриманого зневодненого кеку-1 дистилатом з отриманням промитого дистилатом кеку-2 і фільтрату-2, оброблення промитого дистилатом кеку-2 гарячою водяною парою з отриманням обробленого гарячою водяною парою кеку-3 і фільтрату-3, промивання обробленого гарячою водяною парою кеку-3 розчином кислоти з отриманням промитого кислотою кеку-4 і фільтрату-4, оброблення промитого кислотою кеку-4 кислим розчином тривалентного металу, наприклад нітрату заліза-3 з отриманням обробленого кислим розчином тривалентного металу кеку-5 і фільтрату-5, промивання обробленого кислим розчином тривалентного металу кеку-5 дистилатом з отриманням промитого дистилатом кеку-6 і фільтрату-6, оброблення промитого дистилатом кеку-6 розчином лугу з отриманням промитого лугом кеку-7 і фільтрату-7, промивання обробленого розчином лугу кеку-7 дистилатом з отриманням промитого дистилатом кеку-8 і фільтрату-8, просушування промитого дистилатом кеку-8 стисним повітрям з отриманням нерадіоактивного відпрацьованого фільтруючого матеріалу, вивантаження нерадіоактивного відпрацьованого фільтруючого матеріалу і складування його на полігоні для нерадіоактивних відходів, накопичення і взаємну нейтралізацію фільтратів 4…8 з отриманням радіоактивної суспензії, згущення радіоактивної суспензії з отриманням згущеного продукту із заданим вмістом рідкої фази та надосадового розчину, накопичення фільтратів-1…3 та надосадового розчину і деструкцію органічних сполук, які містяться в цій суміші, комбінованим окислювачем у вигляді суміші озонованого кисню й розчину перекису водню з отриманням радіоактивної суспензії, очищеного від органічних сполук розчину та газоподібних речовин, переважно оксиду вуглецю, підготовлення радіоактивного відпрацьованого фільтруючого матеріалу накопиченням заданої порції його радіоактивної суспензії у контейнері, використовування при цементуванні сумішшю цементу і рідкої фази як рідку фазу вищезгадані згущені радіоактивної суспензії. Даний спосіб дезактивації радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів є найбільш близьким за технічною суттю і за ефектом, що досягається, до способу, що заявляється, очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів, і вибраний як найближчий аналог (прототип). Недоліком даного способу дезактивації радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів є відсутність можливості переробки відпрацьованих фільтруючих матеріалів, що знаходяться під рідкою фазою у вигляді злежаного осаду. Суттєвими ознаками способу дезактивації радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів, які збігаються зі способом, що заявляється, очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів, є: розмивання радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів в ємностях їх накопичення гідромеханічним впливом зворотного розчину та/або стисненого повітря, відбір і подавання розмитої суспензії радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів на напірно-вакуумне фільтрування, напірно-вакуумне фільтрування з отриманням зневодненого кеку і фільтрату, дезактивація отриманих кеку і фільтрату до рівня питомої активності, що забезпечує звільнення від регулюючого контролю або регульований скид (викид) відходів у навколишнє середовище, відправлення дезактивованих залишків на полігон для нерадіоактивних відходів. 1 UA 113353 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, (способу очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів), які відрізняються від найближчого аналога (прототипу), є: розмивання радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів в ємностях, їх накопичення гідромеханічним впливом зворотного розчину за допомогою гідромонітора, при безперервній циркуляції суспензії, що утворюється, через циркуляційний насос, переведення після розмивання заданої кількості накопичених в ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів роботи насоса з циркуляційного режиму частково або повністю в режим подавання утвореної суспензії на напірно-вакуумне фільтрування з отриманням зневодненого кеку і фільтрату, повернення після напірно-вакуумного фільтрування утвореного фільтрату назад в ємність тимчасового зберігання РРВ для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів, що залишилися, дезактивація зневодненого кеку, повторення операцій: 1) розмивання, 2) подавання утвореної суспензії на напірно-вакуумне фільтрування, 3) повернення утвореного фільтрату для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів та 4) дезактивації зневодненого кеку до повної переробки відпрацьованих фільтруючих матеріалів з ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів. В основу винаходу поставлена задача розмивання злежаного осаду та подальшої дезактивації утвореної суспензії ВФМ, забезпечити можливість очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів. Очікуваним технічним результатом технічного рішення, що заявляється, (способу очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів) є очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів за рахунок їх розмивання циркулюючої суспензією і подальшої дезактивації утвореної суспензії. Досягнення зазначеного технічного результату веде до продовження терміну служби технологічних ємностей тимчасового зберігання РРВ. Поставлена задача вирішується тим, що в способі очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів, що включає розмивання радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів в ємностях їх накопичення гідромеханічним впливом зворотного розчину та/або стисненого повітря, відбір і подавання розмитої суспензії радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів на напірно-вакуумне фільтрування, напірно-вакуумне фільтрування з отриманням зневодненого кеку і фільтрату, дезактивацію отриманих кеку і фільтрату до рівня питомої активності, що забезпечує звільнення від регулюючого контролю або регульований скид (викид) відходів у навколишнє середовище, та відправлення дезактивованих залишків на полігон для нерадіоактивних відходів, відповідно до технічного рішення, що заявляється, розмивання радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів в ємностях їх накопичення гідромеханічним впливом зворотного розчину здійснюють за допомогою гідромонітора при безперервній циркуляції суспензії, що утворюється, через циркуляційний насос, після розмивання заданої кількості накопичених в ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів роботу насоса з циркуляційного режиму частково або повністю переводять в режим подавання утвореної суспензії на напірно-вакуумне фільтрування з отриманням зневодненого кеку і фільтрату, після напірно-вакуумного фільтрування утворений фільтрат повертають назад в ємність тимчасового зберігання РРВ для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів, що залишилися, зневоднений кек дезактивують, операції: 1) розмивання, 2) подавання утвореної суспензії на напірно-вакуумне фільтрування 3) повернення утвореного фільтрату для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів та 4) дезактивації зневодненого кеку повторюють до повної переробки відпрацьованих фільтруючих матеріалів з ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів. Суть технічного рішення, що заявляється, (способу очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів) полягає в наступному. При розмиванні радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів в ємностях їх накопичення гідромеханічним впливом зворотного розчину за допомогою гідромонітора при безперервній циркуляції суспензії, що утворюється, через циркуляційний насос, при 2 UA 113353 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 переведенні після розмивання заданої кількості накопичених в ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів роботи насоса з циркуляційного режиму частково або повністю в режим подавання утвореної суспензії на напірно-вакуумне фільтрування з отриманням зневодненого кеку і фільтрату, при поверненні після напірно-вакуумного фільтрування утвореного фільтрату назад в ємність тимчасового зберігання РРВ для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів, що залишилися, при подальшій дезактивації зневодненого кека, при повторенні операцій: 1) розмивання, 2) подавання утвореної суспензії на напірно-вакуумне фільтрування 3) повернення утвореного фільтрату для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів та 4) дезактивації зневодненого кеку до повної переробки відпрацьованих фільтруючих матеріалів з ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів, здійснюється можливість очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів за рахунок їх розмивання циркулюючою суспензією і подальшої дезактивації утвореної суспензії, а досягнення цієї можливості веде до продовження терміну служби технологічних ємностей тимчасового зберігання РРВ. Таким чином, сукупність відмінних ознак технічного рішення, що заявляється, (способу очищення ємностей тимчасового зберігання РРВ від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів) веде до досягнення вищевказаного технічного результату. А досягнення зазначеного технічного результату веде до продовження терміну служби технологічних ємностей тимчасового зберігання РРВ. Приклад. Накопичені у вигляді злежаного осаду, що містить крім відпрацьованих іонообмінних смол також і відпрацьовані сорбенти механічних фільтрів з уловленими механічними домішками і органічними сполуками, радіоактивні відпрацьовані фільтруючі матеріали перед дезактивацією піддають розмиванню стисненим повітрям, використовуючи існуючі барботажні пристрої або спеціальний пристрій (сопло моніторного типу). Розмивання здійснюють до утворення суспензії ВФМ в надосадовому розчині. Відпрацьоване стиснене повітря направляють в спецвентиляцію. При неможливості розмивання злежаного осаду стисненим повітрям накопичені ВФМ піддають розмиванню за допомогою гідромонітора. Розмивання здійснюють суспензією, що утворюється, при безперервній циркуляції її через циркуляційний насос. У процесі розмивання за рахунок гідромоніторингу осаду і циркуляції через насос відбувається усереднення матеріалу осаду, що розмивається, а також подрібнення конгломератів, що розмиваються, злежаного матеріалу. Після розмивання заданої кількості накопичених в ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів, тобто після утворення суспензії з заданим вмістом твердої фази, роботу насоса з циркуляційного режиму частково або повністю переводять в режим подавання утвореної суспензії на її напірно-вакуумне фільтрування. В режимі подавання з ємності тимчасового зберігання РРВ циркуляційним насосом відбирають задану кількість суспензії ВФМ в надосадовому розчині і подають на зневоднення. Зневоднення, тобто видалення рідкої фази, здійснюють методом напірно-вакуумного фільтрування. Напірновакуумне фільтрування здійснюють в багатофункціональному Апараті для дезактивації ВФМ (АД-ВФМ) спеціальної конструкції. В результаті зневоднення поданої порції вихідної суспензії отримують фільтрат і зневоднений кек. Отриманий зневоднений ВФМ піддають дезактивації, не вивантажуючи його з робочого об'єму АД-ВФМ. Утворений від напірно-вакуумного фільтрування фільтрат у вигляді очищеного розчину повертають назад в ємність тимчасового зберігання РРВ і використовують його для гідророзмиву наступної порції ВФМ, що залишилася. Операції розмивання, подавання утвореної суспензії на зневоднення з подальшою дезактивацією отриманого кеку ВФМ і повернення утвореного фільтрату для гідророзмиву наступної порції ВФМ, що залишилися, повторюють до повної переробки матеріалу, що залишився в ємності тимчасового зберігання РРВ. 3 UA 113353 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 Спосіб очищення ємностей тимчасового зберігання рідких радіоактивних відходів (РРВ) від накопичених відпрацьованих фільтруючих матеріалів, що включає розмивання радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів в ємностях їх накопичення гідромеханічним впливом зворотного розчину та стисненого повітря, відбір і подавання розмитої суспензії радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів на напірно-вакуумне фільтрування з отриманням зневодненого кеку і фільтрату, дезактивацію отриманих кеку і фільтрату до рівня питомої активності, що забезпечує звільнення від регулюючого контролю або регульований скид відходів у навколишнє середовище, та відправлення дезактивованих залишків на полігон для нерадіоактивних відходів, який відрізняється тим, що розмивання радіоактивних відпрацьованих фільтруючих матеріалів в ємностях їх накопичення гідромеханічним впливом зворотного розчину здійснюють за допомогою гідромонітора при безперервній циркуляції суспензії, що утворюється, через циркуляційний насос, при цьому після розмивання заданої кількості накопичених в ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів роботу насоса з циркуляційного режиму частково або повністю переводять в режим подавання утвореної суспензії на напірно-вакуумне фільтрування з отриманням зневодненого кеку і фільтрату, причому після напірно-вакуумного фільтрування утворений фільтрат повертають назад в ємність тимчасового зберігання РРВ для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів, що залишилися, а зневоднений кек дезактивують, крім того, операції: 1) розмивання, 2) подавання утвореної суспензії на напірно-вакуумне фільтрування, 3) повернення утвореного фільтрату для гідророзмиву наступної порції відпрацьованих фільтруючих матеріалів та 4) дезактивації зневодненого кеку повторюють до повної переробки відпрацьованих фільтруючих матеріалів з ємності відпрацьованих фільтруючих матеріалів. 25 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4