HUT54247A - Method and apparatus for processing waste solutions of nuclear power plants - Google Patents
Method and apparatus for processing waste solutions of nuclear power plants Download PDFInfo
- Publication number
- HUT54247A HUT54247A HU354389A HU354389A HUT54247A HU T54247 A HUT54247 A HU T54247A HU 354389 A HU354389 A HU 354389A HU 354389 A HU354389 A HU 354389A HU T54247 A HUT54247 A HU T54247A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- stream
- nitrate
- radioactive
- boric acid
- reverse osmosis
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 58
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 49
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 37
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 67
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 52
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 27
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 22
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 claims description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 22
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 19
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 19
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 12
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 9
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 9
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 claims description 9
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 7
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 6
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims description 5
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 claims description 5
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 claims description 4
- 101100412102 Haemophilus influenzae (strain ATCC 51907 / DSM 11121 / KW20 / Rd) rec2 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 101100356020 Haemophilus influenzae (strain ATCC 51907 / DSM 11121 / KW20 / Rd) recA gene Proteins 0.000 claims description 3
- 101100042680 Mus musculus Slc7a1 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims description 3
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 3
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 2
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 claims description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 12
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 abstract description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 11
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 6
- 239000010857 liquid radioactive waste Substances 0.000 description 6
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002926 intermediate level radioactive waste Substances 0.000 description 2
- 239000002925 low-level radioactive waste Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Chemical compound [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710164822 Flotillin-1 Proteins 0.000 description 1
- -1 H-jBO Substances 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 229910001417 caesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- ZFXVRMSLJDYJCH-UHFFFAOYSA-N calcium magnesium Chemical class [Mg].[Ca] ZFXVRMSLJDYJCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012458 free base Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000011403 purification operation Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000012247 sodium ferrocyanide Nutrition 0.000 description 1
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052722 tritium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya eljárás és berendezés atomerőmüvekben képződő kis és közepes aktivitásszintű radioaktív hulladékoldat feldolgozására.The present invention relates to a process and an apparatus for the treatment of low and intermediate level radioactive waste solutions in nuclear power plants.
A kis és közepes aktivitásszintü radioaktív hulladékon a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség útmutatása szerint, rendre 3,7 x 105 Bq/dm^ és 3,7 x 10^ Bq/dm^ radióaktivitásu hulladékoldatokat értünk.Low and intermediate level radioactive waste is defined as radioactive waste solutions of 3.7 x 105 Bq / dm ^ and 3.7 x 10 ^ Bq / dm ^ according to the guidelines of the International Atomic Energy Agency.
A fentiekben jelzett radioaktív- hulladékok a - kémiai szempontból nyomnyi mennyiségű - radioaktív szennyezőkön túlmenően elsősorban bórsavat, alkáli-nitrátokat, alkáli-hidroxidokat, a korróziós termékekből - és egyéb forrásból származó kolloidokat, vizkeménységet okozó kalcium-, magnéziumsókat, . esetenként szerves anyagokat - oxálsav, citromsav, stb. illetve ezek sóit -, permanganát redukciós bomlástermékeit, továbbá egyéb szervetlen sókat - szulfátokat, foszfátokat, karbonátokat - tartalmazhatnak. A hulladékoldatokban uralkodó pH általában lúgos /pH = 8-9/, de esetenként savas is lehet.In addition to the trace amounts of radioactive impurities mentioned above, the radioactive wastes mentioned above are primarily boric acid, alkaline nitrates, alkaline hydroxides, colloids from corrosion products and other sources, calcium-magnesium salts causing water hardness,. sometimes organic materials - oxalic acid, citric acid, etc. as well as their salts, permanganate reduction degradation products, and other inorganic salts such as sulfates, phosphates, carbonates. The pH of the waste solutions is generally alkaline (pH 8-9) but may also be acidic.
Nyilvánvaló, hogy a meglehetősen összetett és változékony összetételű és koncentrációjú folyékony radioaktív hulladékok feldolgozása nem egyszerű feladat, tekintve, hogy 2 darab VVER-440 tipusu reaktorblokk üzemeltetése során évente képződő folyékony radioaktív hulladék térfogata elérheti a 40 000 m -t is, a tervezési adatok szerint.It is obvious that the processing of liquid radioactive waste of very complex and variable composition and concentration is not an easy task, considering that the volume of liquid radioactive waste generated during operation of two VVER-440 reactor units can reach 40 000 m per year, according to design data. .
A folyékony radioaktív hulladékok speciális kezelést, tárolást, szilárd mátrixba történő beágyazást /szilárdítást/ és végleges elhelyezést /temetést/ igényelnek, amit egészség- és környezetvédelmi okokból Írnak elő. A speciális bánásmód óriási költségeket emészt fel, nemzetközi adatok sze • · ·Liquid radioactive waste requires special handling, storage, embedding in solid matrix / solidification / and final disposal / burial, which is required for health and environmental reasons. Special treatment costs enormous costs, international data • · ·
- 3 rint 1 nr szilárdított betonhulladék feldolgozási és tárolási költsége kb. 3 000 ¢, ami a jelenlegi beruházási és egyéb költségek növekedési üteme mellett rohamosan emelkedik, ezért az atomerőmüvek erősen érdekeltek a radioaktív hulladékok térfogatának csökkentésében.- 3 rint 1 nr processing and storage cost of reinforced concrete waste approx. 3,000 ¢, which is rising rapidly at the current rate of investment and other costs, which is why nuclear power plants have a strong interest in reducing the volume of radioactive waste.
Az ismert és gyakorlatban alkalmazott eljárások bepárlást, esetleg kisebb kémiai beavatkozást alkalmaznak /185 105. számú és 192 209. számú magyar szabadalmi leírások/ a folyékony radioaktív hulladékok térfogatának csökkentése érdekében. Ezen módszerek hatékonysága azonban korlátokba ütközik, nevezetesen a hulladékoldat sótartalma behatárolja a szilárdított végterméknek az elérhető minimális mennyiségét, tekintve, hogy a szilárdított végtermék sókoncentrációja - mechanikai tulajdonságok és a radioaktivitás kilugozódási hajlama miatt - erősen korlátolt, cementmátrix esetében a megengedett sókoncentráció maximálisan 15-20 tömeg% lehet.Methods known in the art and practiced employ evaporation or possibly minor chemical interventions (Hungarian Patent Nos. 185,105,105 and 192,209) to reduce the volume of liquid radioactive waste. However, the efficacy of these methods is limited, namely that the saline content of the waste solution limits the minimum amount of solidified final product available, since the salt concentration of the solidified final product is very limited due to mechanical properties and the tendency to % may.
Ezen felismerés alapján a további térfogatcsökkentés érdekében a 3446/84. alapszámu magyar szabadalmi bejelentés a radioaktív hulladékoldatok /nem radioaktív/ inaktív * sótartalmának csökkentését irányozza elő. A hivatkozott eljárás - mint egyik legkorszerűbb és legáltalánosabban alkalmazható eljárás - különböző, egyébként ismert elválasztási módszerek - csapadékos elválasztás, bepárlás, szűrés, ultraszürés, ioncserés tisztítás, kristályosítás és fordított ozmózis - kombinációjával a radioaktív hulladékból három termékáramot állít elő, nevezetesen újrahasznosítható bórsavat, nem radioaktív ipari sóhulladékot és a kiindulási hulladék sótartalmának legfeljebb felét magába fog laló radioaktív hulladékot.On the basis of this finding, for the purposes of further reduction of volume, 3434/84. Hungarian Basic Patent Application No. 5,123,198, discloses the reduction of the salt content of radioactive waste solutions / non-radioactive / inactive *. The above process, as one of the most modern and commonly used processes, combines various otherwise known separation methods - precipitation separation, evaporation, filtration, ultrafiltration, ion exchange purification, crystallization and reverse osmosis - to produce three product streams of radioactive waste, namely radioactive industrial salt waste and radioactive waste containing up to half of the salinity of the initial waste.
A 195 967. számú magyar szabadalom tisztított bórsav kinyerésére vonatkozik atomerőmüvi hulladékoldatokból háromlépcsős, csak meghatározott kapcsolású háromlépcsős fordított ozmózis berendezéssel és speciális, hidrokarbonát ciklusban üzemelő, legalább két tartályból álló anioncserélő oszlopokkal. Az eljárás hátránya az, hogy csak legfeljebb 10 g/dnr bórsavat és alkáli-nitrátot tartalmazó, gyakorlatilag teljesen lebegőanyag-mentesitett hulladékoldatokra alkalmazható, amelyek az atomerőmüvi gyakorlatban a legritkábban fordulnak elő. Hátránya ennek az eljárásnak még, hogy a bebetonozásra kerülő radioaktív hulladék az összes nitrátok és a bórsav 20-25 9^-át is tartalmazza, ezzel a beton tömegét és a kilugozási veszélyt növeli.Hungarian Patent No. 195,967 relates to the recovery of purified boric acid from nuclear power plant waste solutions by a three-step, only-linked, three-step reverse osmosis apparatus and special anion exchange columns operating at least two tanks in a hydrocarbonate cycle. The disadvantage of the process is that it can only be applied to virtually completely suspended solids solutions containing up to 10 g / dnr of boric acid and alkaline nitrate, which are the rarest in nuclear power plant practice. A disadvantage of this process is that the radioactive waste to be concreted contains 20-25-9% of the total nitrate and boric acid, thereby increasing the weight of the concrete and the risk of pitting.
A találmány célja a fenti hátrányok kiküszöbölése, vagyis a radioaktív hulladék és az inaktív sótartalom elválasztásának javításával a szükséges beton tömegének csökkentése.It is an object of the present invention to overcome the above disadvantages, i.e., to reduce the weight of concrete required by improving the separation between radioactive waste and inactive salt.
A találmány feladata olyan eljárás kidolgozása, amely lehetővé teszi az atomerőmüvi radioaktív hulladék hatékony feldolgozását, közelebbről, a vegyszerigény csökkentését, a radioaktív csapadék hatékonyabb elválasztását, az anyagáramok mérséklését, a nehézkes elválasztási lépések, igy kristályosítás kiiktatását és az egyes elválasztási műveletek műszakilag és gazdaságilag előnyösebb kombinációját.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a process for efficient treatment of nuclear power station radioactive waste, in particular, reducing chemical demand, more efficient separation of radioactive precipitation, material stream reduction, eliminating cumbersome separation steps such as crystallization and economically and economically combination.
A találmány tárgya tehát eljárás kis és közepes aktivitásszintű atomerőmüvi radioaktív hulladékoldat feldolgozására a hulladékoldat kémiai lecsapásával, szűrésével, az oldott sókra szelektív fordított ozmózisos elválasztásávalThe present invention relates to a process for the treatment of low and intermediate level nuclear radioactive waste solutions by chemical precipitation, filtration and selective reverse osmosis separation of the soluble salts.
- 5 és ioncseréjével, olymódon, hogy a legfeljebb 50 kg/m^ bórsavbartalmu hulladékoldatot előzetes bepárlás után kérni a i. lecsapásnak, ülepitésnek és dekantálásnak vetjük alá, majd szűrjük és pH beállítás után bórsav/nitrát-szelektiv fordított ozmózisos szétválasztóba egy bórsavas és egy nitrátos áramra bontjuk; a bórsavas áram maradék radioaktív és nitrát szennyezését ioncserélőben leválasztjuk és a tiszta bórsavas áramot elvezetjük; a nitrátos áramot két- és többvegyértékü ionokra szelektív fordított ozmózisos szétválasztóban egy radioaktív áramra és egy tisztított nitrátos áramra bontjuk; a radioaktív áramot a kémiai lecsapáshoz visszavezetjük; a tisztított nitrátos áram maradék radioaktív szennyezését ioncserélőben leválasztjuk; és a radiokémiáilag tiszta nitrátos áramot elvezetjük.5 and by ion exchange, so that a waste solution containing not more than 50 kg / m 2 of boric acid is required after pre-evaporation in step (i). precipitating, settling and decanting, then filtering and, after adjusting the pH, decomposing it into a boric acid and a nitrate stream in a boric acid / nitrate selective reverse osmosis separator; separating residual radioactive and nitrate contamination of the boric acid stream in an ion exchanger and draining the pure boric acid stream; dividing the nitrate stream into a radioactive stream and a purified nitrate stream in a reverse osmosis separator selective for divalent and polyvalent ions; returning the radioactive stream to chemical attack; removing the remaining radioactive contamination of the purified nitrate stream in an ion exchanger; and discharging the stream of radiochemically pure nitrate.
A találmány tárgya továbbá berendezés a fenti eljárás megvalósítására, amelynek jellemző vonása, hogy a hulladék oldat fogadótartályához Lepárló csatlakozik, amely részben tárolótartállyal, részben kation- és anioncserélőn keresztül ellenőrző tartállyal van összekötve; a tárolótartályhoz reaktoredény, szűrő, pH-beállitó ioncserélő, mikroszürő és fordított ozmózisos szétválasztó egység kapcsolódik; a fordított ozmózisos szétválasztó egység egyrészt kaüon- és anioncserélővei, másrészt átmeneti tárolótartállyal és második fordított ozmózisos szétválasztó egységgel van összekötve; a második fordított ozmózisos szétválasztó egység egyrészt szelektív ioncserélővel, komplexképző ioncserélővel és második ellenőrző tartállyal, másrészt második átmeneti tárolótartállyal van összekötve, amely a tárólótartályhoz csatlakozik.The invention further relates to an apparatus for carrying out the above process, characterized in that a distillate is connected to the waste solution receiving container, which is connected in part to a storage vessel and partly to a control vessel via a cation and anion exchanger; a reactor vessel, filter, pH adjusting ion exchanger, microfilter and reverse osmosis separator unit are connected to the storage vessel; the reverse osmosis separation unit is connected on the one hand to a cation and anion exchanger, on the other hand to a temporary storage tank and to a second reverse osmosis separation unit; the second reverse osmosis separation unit being connected to a selective ion exchanger, a complexing ion exchanger and a second control vessel on the one hand and a second temporary storage vessel connected to the storage vessel on the other.
• ·· ·· 9· · · ·· ······· ♦ • ·· ·« · · · · ·· ·· «· · · ··· ·· ·· · · ·• ············································································································································································································································ ·
A találmány szerinti berendezést az 1. ábra mutatja, az ábrán alkalmazott jelölések a következők:The apparatus according to the invention is shown in Figure 1, the symbols used in the figure being as follows:
fogadótartály bepárló tárolótartály reaktoredény szűrő pH-beállitó ioncserélő mikroszürő fordított ozmózisos szétválasztó kationcserélő anioncserélő átmeneti tárolótartály második fordított ozmózisos szétválasztó szelektív ioncserélő komplexképző ioncserélő második ellenőrzőtartály második átmeneti tárolótartály kationcserélő anioncserélő ellenőrzőtartályreceiving tank evaporator storage tank reactor vessel filter pH adjusting ion exchanger microfilter reverse osmosis separator cation exchanger anion exchanger temporary storage tank second reverse osmosis separator selective ion exchanger complexing ion exchanger second checker
B termékáramProduct B stream
BE hulladékoldatBE waste solution
BP maradék részáramBP residual current
B0 tiszta bórsavas áramB0 pure boric acid current
Cs^-Cs^ csapadékCs 4 -Cs 2 precipitate
E^, E2 ipari hulladékE ^, E 2 industrial waste
I CS-1, ICS-2 kimerült ioncserélőI CS-1, ICS-2 exhausted ion exchanger
Κχ nitrátos áram «2 radioaktív áram Χ χ nitrate current 2 2 radioactive current
KO kondenzátumKO condensate
L-^-Lj lugoldatL - ^ - Lj Lugoldat
NI egyesitett nitrátos áram • ·· ·· ·· · ··· ·····*· · « ·· ·· ··· · ··· · · ·· · ♦ ·NI United Nitrate Stream
Az ábrán szereplő egységek nem egy készüléket jelölnek. A kapacitás fokozása vagy a leállás nélküli tisztítás érdekében lehetőség van arra, hogy több azonos készüléket építsünk be egy egységen belül, akár soros, akár párhuzamos kapcsolással.The units in the illustration do not represent a device. In order to increase capacity or clean without stopping, it is possible to integrate several identical devices in one unit, either in series or in parallel.
Az atomerőműben működés közben keletkező readioaktiv hulladékoldatok főbb tömegükben különböző eredetűek:The readioactive waste solutions generated during operation of the nuclear power plant have different origins in their bulk:
bórkoncentráció változtatásából eredő, szervezett szivárgásból adódó, alapvetően bórsavat és primerköri felaktiválódott korróziós termékeket tartalmazó oldatok; ioncserélő szűrők fellazításából, regenerálásából és mosásából származó, savas, lúgos, összességükben alkáli-nitrát- és borsavtartalmu radioaktív oldatok; dekontaminálásból eredő, NaOH, KMnO^ és redukciós termékei, HNO-j, H-jBO-j, oxálsav és/vagy citromsav, illetve ezek egymásrahatásából adódó zagyos sóoldatok;solutions resulting from organoleptic leakage resulting from changes in the boron concentration and containing essentially boric acid and corrosion products activated in the primary circuit; acidic, alkaline, alkaline nitrate and boric acid containing radioactive solutions derived from loosening, regeneration and washing of ion exchange filters; decontamination of NaOH, KMnO 4 and its reduction products, HNO, H-jBO, oxalic acid and / or citric acid, and their slurry salt solutions;
• ·· ·· ·· ···· ······· · • ·· ·· ··· · • · ·· ·· ··· ·················· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
- szervetlen szivárgások és egyéb források legkülönbözőbb összetételű oldatai,- solutions of various compositions of inorganic leaks and other sources,
A fenti oldatokat külön-külön, tehát szelektíven gyűjtve, jelentős költség/vegyszertakaritás adódhat, amelynek az ára a nagyobb tartályparkszükséglet.Separate collection of the above solutions, thus selectively, can result in a significant cost / chemical cleanup, the cost of which is higher tank space requirements.
Eljárásunk mind az együttesen, mind a szelektíven gyűjtött radioaktív hulladékoldatok feldolgozására egyaránt alkalmas, amelynek első lépése a hulladékoldat továbbfeldolgozás szempontjából előnyös sókoncentrációjának beállítása;Our method is suitable for the processing of both collectively and selectively collected radioactive waste solutions, the first step of which is to adjust the salt concentration of the waste solution for further processing;
Az 1, ábra szerinti 1 fogadótartályban, előnyösen szelektiven összegyűjtött híg 0,5-2 kg/m és/vagy e feletti sókoncentráció ju hulladékoldat bórsav koncentrációját a 2 bepárlóban bepárlással, előnyösen 10-15 kg/m^, de legfeljebb 50 kg/nr bórsav koncentrációtartományba állítjuk be, ezáltal jelentős mértékben csökkenthető a radioaktivitást megkötő csapadékok tömege, ugyanakkor csökken a feldolgozásra szolgáló berendezés szükséges kapacitása,The concentration of dilute boric acid in the receiving container 1, preferably selectively collected in the receiving vessel 1 of Fig. 1, and / or at a salt concentration of above, is concentrated in the evaporator 2 by evaporation, preferably from 10 to 15 kg / m 2, boric acid concentration range, thereby significantly reducing the mass of radioactivity-binding precipitates, while reducing the capacity of the processing equipment,
A sűrítményt /SÜ/ a 3 tárolótartályban gyűjtjük.The concentrate / IU / is collected in the storage tank 3.
A kondenzátumot /KO/ a 17 kationéserélőn és a 18 anioncserélőn keresztül a 19 ellenőrzőtartályba juttatjuk, a radioaktivitás mértéktől függően, üzemzavar esetén a REC-1 anyagárammal jelölt ágon visszajuttatjuk a kondenzátumot az 1 fogadótartályba, egyébként a tiszta kondenzátumot a hulladékfeldolgozó-rendszerből kiengedjük /E^ ipari hulladék/, illetve egy részét /TK anyagáram/ hígító és öblítővízként /TK^, TK2/ hasznosítjuk.The condensate / KO / is fed through the cation exchanger 17 and the anion exchanger 18 to the control tank 19, depending on the degree of radioactivity, the condensate is returned to the receiving tank 1 on the branch indicated by stream REC-1, otherwise the clean condensate is disposed of ^ industrial waste / or part of it / TK stream / diluent and rinse water / TK ^, TK 2 /.
A tárolótartályból a 4 reaktoredénybe átfejtjük a folyékony radioaktív hulladékoldat-koncentrátumot; igy a 4 reaktoredényben folyó műveletektől függetlenül a 3 tároló• · · ·· ·· ···· ······· · « · · ·« ·«· · • · · · «· ♦ · ·· · «· ·· · ·> · tartályban zavartalanul gyűjtjük a sűrítményt. Elegendően nagy, 250-500 m^ térfogatú 3 tárolótartály esetében - a gyakorlati tapasztalat szerint - a hig hulladékoldat összetételében mutatkozó ingadozásokat letompitvg, általában gyengén lúgos, pH = 7-9 értékű sűrítményt kapunk. Ha a sűrítmény pH-ja ettől eltérő, a kémiai kezelést pH beállítással kezdjük és az alábbiak szerint végezzük a V-^, V2, V3 ··· Vn vegyszerek szükség szerinti adagolásával:Liquid radioactive waste solution concentrate is transferred from the storage vessel to the reactor vessel 4; So, regardless of the operations in the 4 reactor vessels, the 3 storage tanks. Collect the concentrate in a smooth · · · · · · container. In the case of a sufficiently large storage tank with a volume of 250-500 m 3, practical experience shows that the fluctuations in the composition of the hig waste solution give a dull, generally slightly alkaline, concentrate having a pH of 7-9. If the concentrate pH different from the pH adjustment chemical treatment is initiated and carried out V- ^, V2, ··· Vn V 3 w ve adding agents as required as follows:
pH beállítása 7-9 tartományba, előnyösen pH = 8 értékre, szükség szerint lúg, előnyösen NaOH vagy ásványi sav, előnyösen H2SO^ és/vagy HNO^ adagolásával;adjusting the pH to 7-9, preferably to pH 8, by adding alkali, preferably NaOH or mineral acid, preferably H 2 SO 4 and / or HNO 4, if necessary;
az oldat dekontaminálása és kolloidmentesitése céljából például az alább felsorolt csapadékokat képző vegyszereket adagoljuk meghatározott sorrendben és mennyiségben:for example, to decontaminate and decontaminate the solution, the following precipitating chemicals are added in a specific order and amount:
Sorrend Csapadék, vegyszer mmól/rn Megjegyzés határokOrder Precipitation, chemical mmole / rn Note limits
K^Mey /Εβ/0Ν/θ7 0-200K ^ Mey / Εβ / 0Ν / θ7 0-200
Fe/OH/3 0-200Fe / OH / 3 0-200
BaS04 0-1000BaS0 4 0-1000
Mn0/0H/z 200-4000Mn0 / 0H / z 200-4000
1-41-4
H202 0-100000 nemionos 0-50 polielektrolit célszerűen ahol: x=0-2 y=l-2H 2 0 2 0-100000 nonionic 0-50 polyelectrolyte preferably wherein: x = 0-2 y = 1-2
Me=Cu|^, Co2+, Zn^Me = Cu | ^, Co 2+ , Zn ^
200200
1100 ahol: z=l-2 és csapadékképző egyrészt, KMnO., másrészt redukálószer, célszerűen oxálsav, citromsav, h2o2 1100 where: z = 1-2 and a precipitant on the one hand, KMnO. On the other hand a reducing agent, preferably oxalic acid, citric acid, h 2 o 2
2000 * koncentráció g/m • ·· ·· ·· ···· ······· · • · · ·· ··· · ·· · ·· · * «· ·2000 * concentration in g / m · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ««
- 10 A K^/Fe/CN/θ7 x 5H20 /sárgavérlugsó/ a radioaktív hulladékoldatban lévő Co-, Fe-, Mn-ionokkal csapadékot képez, a dekontamináló hatást Fe/III/-ső, előnyösen- 10 AK ^ / Fe / CN / θ7 x 5H 2 0 / yellow blood salt / precipitates with Co, Fe, Mn ions in the radioactive waste solution, the decontaminating effect being Fe / III /, preferably
Fe/NO^/^ x 9H20 adagolásával fokozzuk, amely főleg a Fe és Co izotópok, valamint a 110Ag leválását segíti elő. Réz/ll/It is enhanced by the addition of Fe / NO 2/4 x 9H 2 0, which mainly promotes the separation of Fe and Co isotopes and 110 Ag. Copper / II /
-ionok, előnyösen CuSO^ x 5H20 adagolásával Cu2/Fe/CN/g7 csapadékot választunk le, ami nagy hatékonysággal megköti aions, preferably CuSO 4 x 5H 2 O, to precipitate Cu 2 / Fe / CN / g7, which binds the
Cs-ionokat az egyébként alkalikus közegből.Cs-ions from an otherwise alkaline medium.
A sárgavérlugsóból lényegében egy vegyes K^FIey/Fe/CN/^Z ferrocianid csapadékot választunk le, ami a ^^“^^Fe, ^θ“^θΟο, ^^Mn, 1^4-1370S, 110radioaktív ioztópokat, illetve ezeknek legalább 98 %-át nagy hatékonysággal megköti a hulladék oldatból. Ba-só, előnyösen BaCl2 x 2H20, vagy Ba/NO^/^ adagolásával, valamint szulfát-ionok adagolásával BaSO^ csapadékot választunk le az oldatban, amely csapadék a ^°Sr ra dioaktív izotóp megkötésére alkalmas.The sárgavérlugsóból substantially separated from a mixed FIey ^ K / Fe / CN / ^ Z precipitate ferrocyanide, which is ^^ "^^ Fe, θ ^" ^ θΟο, ^^ Mn, 1 ^ S 4-1370, 110radioaktív ioztópokat or it binds at least 98% of these from the waste solution with high efficiency. The addition of a Ba salt, preferably BaCl 2 x 2H 2 O, or Ba / NO 2/2 and the addition of sulfate ions, precipitates a solution of BaSO 4 in the solution, which is capable of binding to the dioactive isotope.
A hulladékoldat összetételétől függően, ha nincs oldott Ca-, Mg-só az oldatban, oxálsav adagolása szükségtelen.Depending on the composition of the waste solution, if no dissolved Ca, Mg salt is present in the solution, the addition of oxalic acid is unnecessary.
A KMnO^ a fölösleges” oxálsavat, ami nem képez csapadékot, C02-dá oxidálja. A H202 lúgos közegben gyorsan,KMnO 2 oxidizes the excess oxalic acid, which does not form a precipitate, to CO 2 . In H 2 0 2 alkaline media quickly,
10-15 perc alatt redukálja KMnO^-ot és Μη0/0Η/χ nagy fajlagos felületű csapadék válik le, ami a radioaktív izotópokat szintén megköti az oldatból, továbbá az oldatban lebegő kolloid részecskéket is magával ragadja.Within 10-15 minutes, it reduces KMnO ^ and χη0 / 0Η / χ precipitates with a high specific surface area, which also traps radioactive isotopes from the solution and traps the colloidal particles suspended in the solution.
A csapadék ülepedésének /koaguláltatás/ elősegítése céljából nem ionos polielektrolitot adunk a hulladékoldat hoz.To facilitate precipitation / coagulation / precipitation, a nonionic polyelectrolyte is added to the waste solution.
A kémiai kezelés folyamán az oldatot keveréssel,During the chemical treatment, the solution is stirred,
1-5 levegő/oldat óránkénti térfogataránnyal végzett levegő ·· ·* <·· ···· • · · · · · ·· ·· ··· · befuvással homogenizáljuk, ami egyben a MnO/OH/ csapadék képződését /oxidáció/ is elősegíti. A polielektrolit hozzáadása és az oldat homogénizálása után a keverést, azaz a levegőbefuvást leállítjuk és a csapadékot ülepítjük. A fentiek szerint előállított csapadék ülepedési sebességét1 to 5 air / solution per hour air volume ··· * * · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · also helps. After addition of the polyelectrolyte and homogenization of the solution, the stirring, i.e. the air supply, is stopped and the precipitate is settled. The sedimentation rate of the precipitate produced as above
1,5-2 m/h-nak találtuk.1.5-2 m / h.
Az ülepített csapadék /Cs^, Cs^/, amely tartalmazza a radioaktivitásnak legalább 98 %-át, kivéve a triciumot, anyagáramként az R radioaktív hulladékba kerül.The sedimented precipitate (Cs 4, Cs 4) containing at least 98% of the radioactivity, except tritium, is discharged into the radioactive waste R as a stream.
Az ülepített hulladékoldatot /SÜD/ a 3 mikron pórusméretű 5 szűrőn keresztül megszűrjük a lebegőanyagtól abból a célból, hogy a 6 pH-beállitó ioncserélőn ne okozzon eltömődést a csapadék, ha annak egy részét a folyadékáram magával ragadja.The sedimented waste solution (SUD) is filtered from the floating material through a 3 micron pore filter 5 so that the pH adjuster 6 does not clog the precipitate if part of it is trapped by the liquid stream.
A szűrőn fennmaradó csapadékot a 4 reaktoredénybe öblítjük vissza a Cs2~vel jelölt anyagáram gyanánt.The precipitate remaining on the filter is flushed back into the reactor vessel 4 as a stream of Cs 2.
Tekintettel arra, hogy a radioaktív hulladékoldat-koncentrátum kémhatása, a tapasztalat szerint, lúgos és^csapadék dekontaminálást is pH = 8 környezetében ialáltuk optimálisnak, ugyanakkor a bórsav/nitrát elválasztás pH = 4-5 környezetében optimális, ezért az 5 szűrőről a lejövő szürlemény kémhatását pH = 8~ról pH = 4-5 értékre kell beállítani, Ha az oldathoz a pH beállítás céljából erős ásványi savat adnánk, akkor ezzel a bórsav mellett eredendően meglévő alkáli-nitrát szennyező anyagok mennyiségét többszörösére növelnénk és a későbbi tisztítási műveleteket megnehezítenénk. Ezért a pH beállítást hidrogén-formára hozott kationcserélő gyantán végezzük. Az SÜD áram egy részét a BR megkerülő ágra visszük és ezzel a lúgos oldattal egyesítjük a ·« ···· • ·· ·· ··· · • · ·· ·· » · ·»· ·· 99 99 9 pH-beállitó ioncserélőről lejövő savas SQ részáramot. Az SQ és BP térfogatarányok beállításával, amely arány a hulladékoldat-koncentrátum lugosságától függ, a kívánatos pH = 4-5 értéket állítjuk be.Given that the radioactive waste solution concentrate has been found to be optimal for alkaline and precipitate decontamination at pH 8, the boric acid / nitrate separation is optimal at pH 4-5, therefore the filtration performance of the 5 filters is optimal. The pH should be adjusted from 8 to pH 4-5. Adding a strong mineral acid to the solution to adjust the pH would result in a multiplication of the amount of alkali nitrate contaminants inherent in boric acid and make subsequent purification operations more difficult. Therefore, the pH adjustment is carried out on the cation exchange resin brought to the hydrogen form. A portion of the SÜD current is applied to the BR bypass and combined with this alkaline solution to obtain a pH of 99 99 9. acidic S Q partial current coming from a setting ion exchanger. Adjusting S and Q BP volume ratios, which depend upon the waste solution concentrate alkalinity, the desirable pH value is adjusted to 4-5.
A 6 pH-beállitó ioncserélő regenerálásához szükségesThe pH adjuster 6 is required for regeneration of the ion exchanger
S-^ savoldatot, előnyösen salétromsavat az regenerátumvonalon keresztül az NI egyesített nitrátos áramba visszük anélkül, hogy szennyeznénk a BO bórsavas áramot.An acidic solution, preferably nitric acid, is introduced into the combined nitrate stream NI via the regenerate line without impinging the BO boric acid stream.
A 8 fordított ozmózisos szétválasztó előtt a membránvédelem céljából szükséges a 7 mikroszürő beiktatása, amelynek pórusmérete célszerűen 1-0,1 mikron. Ez kiszűri az elmorzsálódott ioncserélő gyantarészecskéket, mikrokolloidokat, baktériumokat, ami káros lehet a membrán működése és élettartama szempontjából.Prior to the reverse osmosis separator 8, a microfilter 7 having a pore size of 1 to 0.1 microns is required for membrane protection. This removes crumbled ion-exchange resin particles, microcolloids, bacteria, which can be detrimental to membrane function and life.
Az ioncserés pH-beállitás következtében a bórsav/nitrát elválasztására elegendőnek bizonyult egy egy- vagy kétfokozatú 8 fordított ozmózisos szétválasztó egység. A 8 bórsav/nitrát szelektív 8 fordított ozmózisos szétválasztó egységbe betáplált B termékáramban a viz kb. 90 %-a permeátumként /P^ bórsavas áram/ áthatol a membránon és a permeátum a bórsavnak 78-80 %-át, ugyanakkor a nitrátoknak mindössze ^18 $-át tartalmazza. Ez teszi lehetővé a bórsav gazdaságos visszanyerését a hulladékoldatból. így lényegében a 8 fordított ozmózisos szétválasztó egységgel egy bórsavban dús Pj_ és egy nitrátokban dús anyagáramot állítunk elő a hulladékoldatból.Due to the ion exchange pH adjustment, a one or two stage 8 reverse osmosis separation unit was sufficient to separate the boric acid / nitrate. In the product stream B fed to the boric acid / nitrate selective 8 reverse osmosis separation unit, the water in the product stream is about 10%. 90% as permeate / P ^ boric acid current / membrane permeate, and the permeate contains 78-80% of boric acid, while only ^ 18 $ of nitrate. This makes it possible to recover boric acid economically from the waste solution. Thus, essentially with the reverse osmosis separation unit 8, a stream of boric acid-rich P1 and a nitrate-rich material is produced from the waste solution.
A P^ bórsavas áramot további tisztítás céljából az R-H formájú 9 kation-, illetve R-OH formájú 10 anioncserélőre visszük és a bórsav végleges”, N0^<0,l % /m/m/ nitrát•· ····The P ^ boric acid stream is applied to the R-H Form Cation 9 or R-OH Form Anion Exchanger 10 for further purification and the boric acid is final ”, N0 ^ <0.1% / m / m / nitrate • · ····
- 13 mentesítést ioncserélővel valósítjuk meg. /A membrános előtisztításra azért van szükség, mert egyébként túl Sc.í R2, R^ regenerátum képződne, igy viszont csak a maradvány nitrátot szükséges a 9, 10 ioncserélőkre vinni./- 13 discharges are implemented with an ion exchanger. / The membrane pre-purification is required because otherwise regeneration of too Sc.sup.2 R2, Rs. Would be required, but only the residual nitrate should be transferred to the ion exchangers 9, 10.
Az ioncserélőkről lejövő BO tiszta bórsavas áram u^ rahasznositható minőségű bórsavoldat.The BO pure stream of boric acid coming from the ion exchangers is a usable boric acid solution.
A 9 kationcserélőt Sg savoldattal, előnyösen HNO^-al a 10 anioncserélőt pedig L^ lugoldattal, előnyösen KOH-al, előnyösen ellenáramban regeneráljuk.The cation exchanger 9 is regenerated with acid solution Sg, preferably HNO2, and the anion exchanger 10 is regenerated with L2 alkaline solution, preferably KOH, preferably countercurrent.
A R^, K^, Rg, R^ áramokat egyesitjük az NI egyesitett nitrátos anyagáramban és a 11 átmeneti tárolótartályban gyűjtjük, ahol az R^, Rg savas regenerátumok R^ lúgos regenerálómmal reagál, és a regenerálások időben szakaszos volta miatt fellépő pH-ingadozás kiegyenlítődik, de végeredményben erősen savas lesz az NI egyesitett nitrátos áram hatása, ezért Lg lugoldattal, előnyösen NaOH adagolással az oldatot pH = 4-5 értékig semlegesítjük, majd az NI áramot a TKg tiszta kondenzátumnak a felhasználásával legfeljebb 15 kg/m^ sókoncentráció értékig, szükség szerint, hígítjuk.The streams AR1, K2, R8, R3 are combined in the N1 pooled nitrate stream and collected in the transitional storage tank 11, where the acidic regenerates R1, R8 react with the alkaline regenerator R1 and the pH fluctuation due to the intermittent nature of the regenerations , but ultimately the acidic effect of the NI pooled nitrate stream will be strongly acidic, so the solution is neutralized to pH 4-5 by addition of Lg lug solution, preferably NaOH, then the NI stream using up to 15 kg / m 2 salt concentration using pure TKg diluted.
A többvegyértékü ionokat a 12 második fordított ozmózisos szétválasztó egységgel leválasztjuk. Ez a második fordított ozmózisos szétválasztó egység a két- és többvegyértékü ionokra legalább 90, célszerűen minél nagyobb százalékos rejekcióval, ugyanakkor az alkáli-nitrátokra és a bórsavra minél kisebb viss^artással bir.The polyvalent ions are separated by the second reverse osmosis separator 12. This second reverse osmosis separation unit has at least 90%, preferably as high as possible percent rejection, for the divalent and polyvalent ions, while also having the lowest possible dispersion of alkali nitrates and boric acid.
A nyomnyi mennyiségű többvegyértékü ionok, jellemzően Mn^+, Fe^+, Οο^+, Sr^+, Ca^+, Mg^+ ionok elválasztására azért van szükség, mert ezzel a 14 komplexképző ioncserélő kapacitásának jobb kihasználását, azaz az ioncserélő teher• ·The separation of trace amounts of polyvalent ions, typically Mn ^ + , Fe ^ + , ^ο ^ + , Sr ^ + , Ca ^ + , Mg ^ + , is required because of the better utilization of the complexing ion exchange capacity, i. • ·
- 14 ρ .- 14 ρ.
mentesítését segítjük elő, tekintettel arra, hogy az Μη , Fe^+, Ca^+ ionok döntő hányada nem radioaktív, továbbá a Ca2+, Mg vizkeménységből származó ionok szintén indokolatlanul terhelnék a komplexképző ioncserélőt.since the majority of Μη, Fe ^ + , Ca ^ + ions are non-radioactive, and ions derived from the water hardness of Ca 2+ , Mg would also unduly burden the complexing ion exchanger.
Az NI egyesített nitrátos áramot az egyfokozatu 12 második fordított ozmózisos szétválasztó egységgel radioaktív áramra és P^ tisztított nitrátos áramra bontjuk. A koncentrátum /K^/ az NI térfogatáram mintegy 10 %-ában tartalmazza a többvegyértékű radioaktív és nem radioaktív ionok legalább 90 $-át a belépő bórsav és nitrátok /inaktív sók/ mintegy 20 %-a mellett. A permeátum /P2/ tartalmazza az anyagárammal belépő inaktív sók, bórsav és nitrátok kb. 80 %-át és a NI térfogatáram hozzávetőlegesen 90 %-át.The combined nitrate stream NI is decomposed into a single-stage 12 reverse osmosis separator unit into a radioactive stream and a P1 purified nitrate stream. The concentrate / K i contains about 10% of the NI flow rate, with at least $ 90 of polyvalent radioactive and non-radioactive ions, with about 20% of the boric acid and nitrates / inactive salts entering. The permeate (P 2 ) contains inactive salts, boric acid and nitrates entering the stream. 80% and approximately 90% of the NI flow rate.
Az elsősorban nitrátokat és kevés bórsavat tartalmazó ?2 tisztított nitrátos áram végső dekontaminálását, azaz a radioaktivitás nyomainak eltávolítását a 13 és 14 szelektív ioncserélőkkel valósítjuk meg. A 13 szervetlen ioncserélő egyvegyértékü ionokra, elsősorban Cs+ és Ag+ ionokra alkalikus közegben is szelektív K^Me/Pe/CN/g/ általános képlettel jellemezhető szervetlen ioncserélő, amelynek működését pH = 4-6 tartományban találtuk optimálisnak.The final decontamination, i.e. removal of traces of radioactivity, of purified nitrate stream 2, which is mainly nitrate and boric acid-free, is accomplished by selective ion exchangers 13 and 14. The inorganic ion exchanger 13 is an inorganic ion exchanger, which is also selective in alkaline medium for monovalent ions, especially Cs + and Ag + , and has been found to be optimal in the pH range of 4-6.
2+ 3+ 2+2+ 3+ 2+
A két- és többvegyértékű ionok, mint Co , Pe^ , Sr nyomnyi mennyiségét 14 komplexképző ioncserélőn kötjük meg. A gyanta működését ^°Sr2+-ra, mint különösen veszélyes radioaktív szennyezőre vonatkozóan mintegy pH = 8 környezetében találtuk optimálisnak, ezért lugadagolással, célszerűen NaOH-al mintegy pH = 8-ra állítjuk be az oldat kémhatását.Trace amounts of divalent and polyvalent ions such as Co, Pe 1, Sr are bound on 14 complexing ion exchangers. The operation of the resin has been found for ^ ° Sr 2+ is as extremely dangerous radioactive impurity optimal pH of about 8 surroundings, so lugadagolással, preferably NaOH al pH of the solution was adjusted to about pH 8.
A 13, 14 szelektív ioncserélőkkel biztosítható, hogy az előírásnak megfelelő aktivitásszint alá legyen csökkent• · ·* ···· • « · ·Selective ion exchangers 13, 14 can be used to ensure that the required activity levels are lowered.
- 15 hető a P2 tisztított nitrátos áram radioaktivitása.- the radioactivity of the purified nitrate stream P 2 is 15.
A 15 ellenőrző tartályba gyűjtés és ellenőrzés után P2 tisztított nitrátos áram a megfelelő aktivitásszint alatt nem radioaktív E2 ipari hulladékként távozik a rendszerből a nitrátos termékáram, és ha ennek aktivitása valamilyen műszaki hiba miatt nem felel meg a szabványos értéknek, akkor a REC-2 ágon visszajuttatjuk az oldatot a 3 tárolótartálybaAfter collection and inspection into the 15 control tanks, the purified nitrate stream P 2 is discharged from the system as a non-radioactive E 2 industrial waste below the appropriate activity level, and if its activity does not meet the standard due to some technical failure, the REC-2 the solution is returned to the storage tank 3
Az ICS-1 és ICS-2 kimerült ioncserélő az R radioaktív hulladékba kerül. A kimerült gyanta térfogata - a nagyfokú szelektivitás és az ezt megelőző csapadékos dekontaminálás és 12 egység beiktatása miatt - egy szokásos 1000 MW-os •z atomerőmű esetében maximum 1-2 nr/év.The spent ion exchanger ICS-1 and ICS-2 is disposed of in radioactive waste R. Due to the high selectivity and prior decontamination of the precipitate and the insertion of 12 units, the volume of the exhausted resin is 1-2 ng / year for a standard 1000 MW z power plant.
A K2 radioaktív áramot, ami koncentráltan tartalmazza a radioaktív izotópok egy bizonyos részét, a 16 második átmeneti tárolótartályba vezetjük, ahol az oldat sókoncentrációját tiszta kondenzátummal - szükség szerint - hígítjuk és célszerűen mintegy 15 kg/nr értékre állítjuk be. A megfelelő sókoncentrációju oldatot a REC-3 ágon keresztül a feldolgozás elején lévő 3 tárólótartályba tápláljuk, aminek révén ismételt csapadékos dekontaminálásnak vetjük alá az előzőekben leírtak szerint.The radioactive stream K 2 , which contains some of the radioactive isotopes in a concentrated form, is fed to the second temporary storage tank 16 where the salt concentration of the solution is diluted with pure condensate, if necessary, and adjusted to about 15 kg / nr. The solution with the appropriate salt concentration is fed through the REC-3 branch into the storage tank 3 at the beginning of the processing, whereby it is subjected to repeated precipitation decontamination as described above.
A fenti műveleti lépések ugyan önmagukban ismertek, azonban ezeknek a találmánynak megfelelő, célszerű kombinációja olyan uj eljárást eredményez, amely a beágyazandó radioaktív hulladék tömegét szakember számára előre nem látható mértékben csökkenti és ezáltal lényegesen fölülmúlja az eddig ismert eljárások müszaki-gazdaságossági teljesítőképességét, amint az a következőkben ismertetett példával is alátámasztjuk.While the above steps are known per se, a preferred combination of these in accordance with the present invention results in a novel process which reduces the mass of radioactive waste to be embedded in an unpredictable manner to a person skilled in the art, thereby substantially exceeding the technical and economic performance of prior art is also supported by the following example.
- 16 • · · · · · • · · · • · · · · · · • · · · β • · · · · ·- 16 • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
PéldaExample
Egy VVER tipusu atomerőmű /2 db 44O-es blokk/ tapasztalati adatait felhasználva, az éves folyékony radioaktív hulladék az alábbiakkal jellemezhető:Using empirical data from a VVER-type nuclear power plant / 2 units of Unit 44O, annual liquid radioactive waste is characterized by:
/58-6°Co, 5Sta, 110mAg, 59Pe// 5 8 - 6 ° Co, 5 Sta, 110m Ag, 59 Pe /
A hulladékoldatot az 1 fogadótartályból a 2 bepárlóra visszük és bepárlással 4000 m3 sűrítményt állítunk elő, ez zel tízszeresére koncentráljuk a kiindulási hulladékoldatot. A mintegy 4000 m3/év Sti sűrítményt a 5 tárolótartályba juttatjuk, majd onnan a 4 reaktoredénybe.The waste solution is transferred from the receiving vessel 1 to the evaporator 2 and concentrated by evaporation to a concentration of 4000 m 3 , thereby concentrating the initial waste solution 10 times. The Sti concentrate of about 4000 m 3 / year is fed to the storage tank 5 and then to the reactor vessel 4.
A 2 bepárlóban képződő gőzt, illetve kondenzátumot a •zSteam or condensate formed in the 2 evaporators is • z
17, 18 ioncserélőkon keresztül vezetjük és 56000 nr/év tiszta kondenzátumként TK=TK1+TK2 hígításra használjuk, illetve a hulladékkezelő-rendszerből kibocsátva egyéb helyen hasznosítható /E^/. A 2 evaporátor dekontaminációs tényezője mintegy DF = 105.It is passed through ion exchangers 17, 18 and used as a pure condensate at 56000 nr / year for dilution of TK = TK 1 + TK 2 , or it can be recycled elsewhere in the waste treatment system / E ^ /. The two evaporator decontamination factor DF = 10 around the fifth
A SÜ sűrítmény kémiai kezelését, csapadékos dekontami•Z nálását a 4 reaktoredényben végezzük el, mintegy 50 nr/h levegőbefuvással történő keverés mellett. A kémiai kezelés céljából rendre /V-^, ... VQ/ vegyszereket adagoljuk a süritményhe z:Chemical treatment of the IU concentrate, decontamination by precipitation, is carried out in the reactor vessel 4 with stirring at a flow rate of about 50 N / h. The purpose of the chemical treatment, respectively, / V- ^ ... V Q / chemicals are added to the süritményhe z
i=li = l
A kapott vegyszerekből képződik:The resulting chemicals are formed from:
104 g/m5 Mn0/0H/z g/m5 K^ey/Ée/CN/g?104 g / m 5 Mn0 / 0H / z g / m 5 K ^ ey / Ée / CN / g?
g/m5 BaSO^g / m 5 BaSO ^
194 g/m5 csapadék /radioaktív/194 g / m 5 precipitation / radioactive /
CSj- + CSg + Cs^ = 194 g/m5 x 4000 m5/év = 776 kg/év; aCSj- + CSg + Cs ^ = 194 g / m 5 x 4000 m 5 / year = 776 kg / year; the
3 mintegy 10^ Bq/dm radioaktív koncentrálását ezzel közel 2000 Bq/dm5 értékre csökkentjük az SÜ sűrítményben.Thus, the radioactive concentration of about 10 10 Bq / dm 3 was reduced to close to 2000 Bq / dm 5 in the IU concentration.
A csapadékos dekontaminálást követően az SÜ sűrítményt a következők jellemzik:After decontamination by precipitation, the SÜ concentrate is characterized by:
térfogat 4000 m5/év bórsavkoncentráció 12 kg/m5 alkáli-nitrát koncént•z ráció 1,8 kg/m •2 szabad lúg 52,7 gmól/nr aktivitás «>^2 x 105 Bq/dm5 volume 4000 m 5 / year boric acid concentration 12 kg / m 5 alkali nitrate concentrate • 1.8 kg / m 2 free base 52.7 gmol / nr activity «> ^ 2 x 10 5 Bq / dm 5
A csapadékot a 4 reaktoredényben ülepítjük, majd az oldatot 5 szűrőn szűrjük, a Cs2 szürleményt időnként visz ···The precipitate is settled in the reactor vessel 4, the solution is filtered through 5 filters, the Cs 2 filtrate is occasionally transferred ···
- 18 szaöblitjük a 4 reaktoredénybe. A SÜD ülepített hulladék oldatot a hidrogénformáju 6 pH-beállitó ioncserélőn savanyítjuk és az SQ oldatot a BP kerülőággal egyesítjük és ezzel pH = 4-5 közötti értéket állítunk be.18 is vented into reactor vessel 4. The SUD sedimented waste solution is acidified with a hydrogen form pH adjusting ion exchanger and the S Q solution is combined with the BP bypass to adjust the pH to 4-5.
A 6 pH-beállitó ioncserélő regenerálására 343,7 %/m/m/-os S-^ HNO^-at használunk évente, 1,3-szeres vegyszerfelesleggel számolva. Az öblítővizet is figyelembe véve Rj = 770 m^/év regenerátum képződik, ami 17,85 t NaNO^-ot és 3,97 t HNO^-at tartalmaz.For the regeneration of the pH adjusting ion exchanger 6, 343.7% (w / w) of S-HNO 2 is used at an annual rate of 1.3 times the chemical excess. Taking into account the rinse water, Rj = 770 m <3> / year regenerate which contains 17.85 t NaNO2 and 3.97 t HNO2.
Az SQ + BP oldatot 7 mikroszürőn szűrjük és az egyfokozatu, bórsav/nitrát szelektív 8 fordított ozmózisos szétválasztóba visszük. A Cs^ szürleményt a 4 reakcióedénybe öblítjük vissza. A 8 fordított ozmózisos szétválasztó működését az 1. táblázattal jellemezzük.The S + Q BP solution was filtered and applied to the microfilter 7 egyfokozatu, boric acid / nitrate selective 8 reverse osmosis separation cartridge. The filtrate was rinsed back into reaction vessel 4. The operation of the 8 reverse osmosis separators is described in Table 1.
1. táblázatTable 1
A P^ bórsav áramot /permeátum/ a 9, 10 ioncserélőre visszük és eltávolítjuk az oldatból a maradvány alkáli-nitrátot, igy a primerkörben újra hasznosítható BO tiszta bórsavas áramot állítunk elő a hulladékból; 10,34 kg H^BO^/m^ x 3600 m^ = 37,2 t /77 %/ bórsavat nyerünk viszsza.The P 4 boric acid stream / permeate is transferred to the ion exchanger 9, 10 and the residual alkali nitrate is removed from the solution to produce a pure pure boric acid stream BO in the primary circuit; 10.34 kg H 2 O 4 / m 2 x 3600 m 2 = 37.2 t / 77% / boric acid is recovered.
• · ···• · ···
- 19 A 9 kationcserélő regenerálására évente 28,8 m^ %/m/m/-os S2 salétromsavat használunk 1,5-szeres vegyszer- felesleggel, az ebből képződő IL, regenerátum 70 m térfogatban 1,29 t NaNO^-ot és 0,48 t HN0,-ot tartalmaz.- 19 9% cationic regenerating 28.8 m ^ / m / m / s per year using 2 nitric acid 1.5-fold excess chemicals, which produce the IL, regenerate a volume of 70 t 1.29 m ^ cent NaNO and 0.48 t HNO0.
55
A 10 anioncserélőt évi 25,6 m^ 5 %/m/m/-os KOH oldattal regeneráljuk, az ebből képződő regenerátum térfogata 90 m^, 1,5 t KNO^-ot és 0,43 t KOH-t tartalmaz.The anion exchanger 10 is regenerated with 25.6 m ^ / 5% / m / m KOH solution per year, resulting in a volume of 90 m regener, 1.5 t KNO ^ and 0.43 t KOH.
Az R-j- + K-^ + R2 + anyagáramok képezik az NI egyesi tett nitrátos áramot, amit a 11 átmeneti tárolótartályban és 1546 nr/év TK2 kondenzátummal higitjuk. A savasThe Rj- + K- ^ + R 2 + material streams form the NI single action nitrate stream, which is diluted in the temporary storage tank 11 and with TK 2 condensate at 1546 µg / year. The acid
NI nitrátos áramot pH = 4-5 értékig 2,5 t/év L2 NaOH-al semlegesítjük. Ezután a nitrátos áramot a többvegyértékü ionelválasztó 12 fordított ozmózisos szétválasztó egységbe tápláljuk be. A berendezés működését a 2. táblázat adataival jellemezzük.The NI nitrate stream was neutralized to pH 4-5 with 2.5 t / year L 2 NaOH. The nitrate stream is then fed to the polyvalent ion separator 12 reverse osmosis separator. The operation of the apparatus is described in Table 2.
2. táblázatTable 2
Betáplá- P9 lásPower supply P 9
^2400^ 2400
24242424
268 aktivitás268 activity
4,54.5
11,611.6
28,9 ~480 ~197β028.9 ~ 480 ~ 197β0
zátummal higitjuk, majd a REC-5-ban visszajuttatjuk a 5 tárolótartályba /768 nr/ és a fentiek szerinti csapadékos kezelésnek vetjük alá. Ekkor Cs^ = 149 kg radioaktív csapadékot választunk le. Az összes csapadék tömege ···♦ • ·· ·· ·· • · · · · · · • ·· ·· ··· . · · · · · · ··· ·· ·· ··and then returned to REC 5 in storage tank 5 (768 nr.) and subjected to the above precipitation treatment. At this time, a Cs 4 = 149 kg radioactive precipitate was collected. Mass of total precipitation ··· ♦ • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·. · ·
- 20 Cs-j + Cs2 + Cs^ + Cs^ = 149 + 768 = 917 kg/év.- 20 Cs-j + Cs 2 + Cs ^ + Cs ^ = 149 + 768 = 917 kg / year.
A P2 tisztított nitrátos áramot /permeátum/ a 13 szelektív ioncserélőre visszük, majd ezután 1,1 t/év L? NaOH adagolással mint egy pH = 8 értéket állítunk be és ezt követően a 14 komplexképző ioncserélőre tápláljuk a tisztított nitrátos áramot. A 14 komplexképző ioncserélő után a tiszta nitrátos áram aktivitása kisebb, mint 50 Bq/dm , vagyis kisebb a kibocsáthatósági határértéknél. A 15 második ellenőrző tartályból aktivitás ellenőrzés után E2 ipari hulladékként a nitrátos áramot a hulladékkezelő rendszerből emittálZ juk. Ha az oldat aktivitása nagyobb, mint 50 Bq/dm , akkor a REG-2 ágon visszatápláljuk a 3 tárolótartályba.P 2 purified nitrate stream / permeate is applied to the 13 selective ion exchanger and then 1.1 t / year L? NaOH was added as a pH of 8 and subsequently the purified nitrate stream was fed to the complexing ion exchanger 14. After the complexing ion exchanger 14, the activity of the pure nitrate stream is less than 50 Bq / dm, i.e., below the release limit. From the second control vessel 15, after the activity control E 2, the nitrate stream is discharged from the waste treatment system as industrial waste. If the activity of the solution is greater than 50 Bq / dm, it is fed back to storage tank 3 on the REG-2 branch.
A kimerült ioncserélőket ICS^ = 1,2 t/év és ICS2 =0,8 t/év a radioaktív termékárammal R = ICS^ + ICS2 + Cs + Cs2 + Gs^ + + Cs^ = 2,92 t/év együtt szilárdításra - cementezésre - viszszük.Exhausted ion exchangers with ICS ^ = 1.2 t / y and ICS 2 = 0.8 t / y with the radioactive product stream R = ICS ^ + ICS 2 + Cs + Cs 2 + Gs ^ + + Cs ^ = 2.92 t / years together for solidification - cementation.
Az alkalmazási példákból kitűnik, hogy a BE betáplált radioaktív hulladékoldat összesen /48 t H^BO^ + 6,8 t NaNO^ + + 8 t NaOH/ 62,8 t sót tartalmaz, amely sótömeget - a találmány szerinti feldolgozás nélkül - radioaktív hulladékként szilárd mátrixba /cementbe/ kellene beágyazni és speciális körülmények között, izotóptemetőben tárolni.From the examples of applications it is clear that the radioactive waste solution fed to BE contains a total of / 48 t H ^ BO ^ + 6.8 t NaNO ^ + + 8 t NaOH / 62.8 t salt which, without processing according to the invention, is a radioactive waste. should be embedded in a solid matrix / cement and stored under special conditions in an isotope cemetery.
Ezzel szemben az R radioaktív termékáram /0,912 t csapadék + 2 t ioncserélő/ mindössze 2,92 t, azaz a radioaktív hulladék tömeget 4,65 %/m/m/-nyira csökkentettük.In contrast, the radioactive product stream R / 0.912 t precipitate + 2 t ion exchanger / only 2.92 t, i.e. the mass of radioactive waste was reduced to 4.65% / m / m /.
A BO tiszta bórsavas árammal 37,2 t bórsavat újrahasznosítunk a hulladékból, az áram /36000-500-1360/ mintegy 3415O m^ tiszta kondenzátum előállítását szolgálja.With the BO pure boric acid stream, 37.2 tons of boric acid is recycled from the waste stream to provide a pure condensate / 36000-500-1360 / about 3415 .mu.m.
• · • · • · • · • · • · ·· • ·• · · · · · · · · · · · · · ·
- 21 Eg = ?2 + L5 áram nitráttartalmú /nem radioaktív/ ipari sóhulladékot jelent /főleg 10,8 t H^BO^ + 28,1 t NaNO^ + 1,1 t NaOH/, ez a mintegy 40 t só lényegesen olcsóbban és egyszerűbb körülmények között kezelhető, mint a radioaktív, környezetre veszélyes hulladékok.- Eg = 21 2 + L 5 á ram nitrate / no radioactive / industrial sóhulladékot / 10.8 t mainly BO ^ H ^ + ^ + NaNO 28.1 NaOH 1.1 t /, this salt is approximately 40 t much cheaper and easier to handle than radioactive, environmentally hazardous waste.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU354389A HUT54247A (en) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | Method and apparatus for processing waste solutions of nuclear power plants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU354389A HUT54247A (en) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | Method and apparatus for processing waste solutions of nuclear power plants |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT54247A true HUT54247A (en) | 1991-01-28 |
Family
ID=10964476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU354389A HUT54247A (en) | 1989-07-13 | 1989-07-13 | Method and apparatus for processing waste solutions of nuclear power plants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HUT54247A (en) |
-
1989
- 1989-07-13 HU HU354389A patent/HUT54247A/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4983302A (en) | Complex preparation-process for decreasing the non-radioactive salt content of waste solutions of nuclear power stations | |
| DE4320003A1 (en) | Process for removing dissolved arsenic by means of solid iron hydroxide in water purification | |
| RU2112289C1 (en) | Method for recovery of liquid radioactive wastes | |
| US20150380117A1 (en) | Concentrate Treatment System | |
| UA136062U (en) | Method for processing liquid radioactive waste and for the recovery thereof | |
| JPWO2013031689A1 (en) | Method and apparatus for purifying radioactive material and / or heavy metal-containing water | |
| RU2066493C1 (en) | Method of atomic power stations liquid radioactive wastes treatment | |
| RU2467419C1 (en) | Method of cleaning still residues of liquid radioactive wastes from radioactive cobalt and caesium | |
| JP6047957B2 (en) | Treatment method of wastewater containing radioactive strontium | |
| US20030163014A1 (en) | Gypsum decontamination process | |
| RU2144708C1 (en) | Method for decontaminating low- mineralized and low-active liquid wastes under field conditions | |
| CS268821B2 (en) | Method of boric acid's reapplicable solutions recovery in atomic power stations | |
| JP2985421B2 (en) | Treatment of radioactive liquid waste | |
| JP2925413B2 (en) | Treatment of radioactive liquid waste | |
| JPS63100936A (en) | Removal of heavy metal and heavy-metallic radioactive isotope from liquid | |
| HUT54247A (en) | Method and apparatus for processing waste solutions of nuclear power plants | |
| Epimakhov et al. | Reverse-osmosis filtration based water treatment and special water purification for nuclear power systems | |
| RU2369929C1 (en) | Method of purifying liquid radioactive wastes from caesium radionuclides | |
| RU2817393C1 (en) | Method of processing liquid radioactive wastes | |
| JPH07232915A (en) | Fluorine recovery method in wastewater | |
| JPS642918B2 (en) | ||
| RU2817393C9 (en) | Method of processing liquid radioactive wastes | |
| JP2938287B2 (en) | Treatment of radioactive liquid waste | |
| EP0361773B1 (en) | Method of recovering radioactive iodine in a spent nuclear fuel retreatment process | |
| JPS60225689A (en) | Treatment of waste boric acid solution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFD9 | Temporary prot. cancelled due to non-payment of fee |