ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ХИМИЧЕСКОГО ИЗОТОПНОГО ОБМЕНА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ТРИТИЯ

Корябкина Е.Н. , Растунова И.Л. , Сазонов А.Б.

РХТУ им. Д.И. Менделеева, г. Москва, Россия


Современное состояние ядерной промышленности и энергетики в России, как и во многих развитых странах, привело к появлению экологически значимой задачи очистки от трития водных и газовых потоков, образующихся как в основных технологических процессах, так и при переработке облученного ядерного топлива. Это связано, в первую очередь, с тем, что тритий является биологически значимым радионуклидом. Круг проблем, которые необходимо решать в данной области, можно разбить на две группы: это 1) глубокая очистка тритийсодержащих потоков до концентрации трития, соответствующей санитарным нормам, и 2) получение тритиевого концентрата вплоть до практически чистого газообразного трития. В РХТУ им. Д.И. Менделеева разработана концепция, позволяющая обе задачи решать совместно или независимо с использованием метода химического изотопного обмена между водородом и другим водородсодержащим веществом.

В соответствии с данной концепцией, первую задачу наиболее эффективно можно решить методом химического изотопного обмена между водородом и водой на платиновом гидрофобном катализаторе. При этом наиболее часто используемые насыпные контактные устройства обладают невысокой пропускной способностью, что обусловлено гидрофобностью катализатора. Для увеличения пропускной способности разделительной установки предлагается мембранное контактное устройство. Пространственное разделение потоков газа и жидкости с помощью мембраны, проницаемой для паров воды (например, МФ-4СК, Nafion), позволяет увеличить пропускную способность колонны, а высокая эффективность химобмена между водородом и жидкой водой свидетельствует о перспективности таких контактных устройств.

Дальнейшее концентрирование трития может проводиться с использованием системы водород-палладий. Основным достоинством данной системы является то, что рабочие вещества не подвержены радиолизу под действием излучения трития. Кроме того, высокий коэффициент разделения и высокая скорость межфазного изотопного обмена сократить необходимый объем разделительной аппаратуры. Тем не менее, из-за высокой стоимости палладия целесообразно на стадии промежуточного концентрирования использовать изотопный обмен в системе водород-интерметаллическое соединение (ИМС). Поскольку число ИМС, обратимо поглощающих водород, достаточно велико, необходимо решить задачу оптимизации, т.е. поиска сорбента, максимально удовлетворяющего необходимым требованиям. К числу последних относятся как высокий коэффициент разделения и высокая скорость химобмена, так и устойчивость ИМС к многократным циклам сорбции – десорбции, низкая отравляемость поверхности, коммерческая доступность и другие факторы.

В докладе представлены результаты исследований эффективности контактных устройств мембранного типа и сорбентов водорода на основе ИМС, проводящихся на кафедре Технологии изотопов и особо чистых веществ РХТУ им. Менделеева.