Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Содержание сборника

Секция «Экологические аспекты использования ядерной энергии»

Все доклады секции


НОВЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ ИОННЫМ ОБМЕНОМ

Корзина Ю.Е., Рябчиков Б.Е., Ларионов С.Ю.

ВНИИНМ им. А.А. Бочвара

Вопрос об обращении с жидкими радиоактивными отходами (далее ЖРО) в настоящее время стоит очень остро во многих странах. Переработка ЖРО направлена на решение двух главных задач: очистки основной массы отходов от радионуклидов и концентрирование последних в минимальном объеме, удобном для дальнейшей локализации [1, 2].

Одним из основных методов очистки ЖРО низкого уровня активности до настоящего времени остается ионный обмен. Традиционное применение сильнокислотных катионитов требует использования 2-х – 3-хкратного избытка кислоты, что обуславливает большой объем вторичных отходов, подлежащих дальнейшей переработке и захоронению [3].

С целью сокращения расхода реагентов на регенерацию и, соответственно, снижения объема вторичных отходов разрабатывается принципиально новая технология обессоливания ЖРО с применением ионообменных смол нового поколения со слабодиссоциированными функциональными группами, обладающих повышенной сорбционной емкостью и возможностью регенерации практически в стехиометрии.

Разрабатываемая технология предусматривает послойное расположение слабокислотного катионита над сильнокислотным в одном фильтре, регенерацию в противоточном режиме «UPCORE» и фракционирование регенератов.

Это позволит: снизить солевую нагрузку на сильнокислотный катионит и уменьшить его количество; более полно использовать емкость ионитов; значительно снизить расход регенерирующих растворов, и как следствие - минимизировать количество отходов, подлежащих захоронению.

По результатам разработки и эксплуатации экспериментальных установок будут разработаны предложения по созданию узла обессоливания опытно-промышленной установки очистки ЖРО, смонтированной на время реконструкции Московской станции переработки.

На первом этапе работы исследованы сорбционные характеристики слабокислотных катионитов, а также зависимость величины обменной емкости и вида выходной кривой от условий регенерации.

По результатам длительных испытаний выявлено, что слабокислотный катионит действительно обладает повышенной обменной емкостью 2 – 3 г-экв/л, для достижения которой достаточно проводить регенерацию 5%-ным избытком кислоты от теоретического расхода. При этом регенерат на выходе практически нейтрален.

Для наилучшего использования всех преимуществ технологии послойного Н-катионирования, необходимо исключить перемешивание катионитов в процессе работы.

Поэтому, необходимо было исследовать гидродинамические характеристики сильно- и слабокислотных катионитов различных производителей и выбрать пару несмешивающихся катионитов.

По результатам эксперимента построены дифференциальные кривые распределения частиц ионитов по диаметрам (рис. 1) и дифференциальные кривые распределения частиц ионитов по скоростям (рис. 2).

На основании результатов, полученных по методу оценки характеристической скорости частиц ионитов, проведены исследования степени смешения пар ионитов (рис. 3) и выбрана пара, марок MAC-3LB – Monosphere750С.

Но так как возникли сложности с приобретением катионита Monosphere750С, пришлось подбирать катиониты с аналогичными гидродинамическими характеристиками других производителей. Фирма Rohm and Haas пошла нам навстречу, и любезно предоставила такие материалы: слабокислотный катионит марки Amberlite IRC86SB и сильнокислотный марки Amberjet1500.

В настоящее время ведется работа по исследованию послойного противоточного Н-катионирования на установке, производительностью 500 л/час (рис. 4).

Рисунок 1. Дифференциальные кривые распределения частиц ионитов по диаметрам.

Рисунок 2. Дифференциальные кривые распределения частиц ионитов по скоростям.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

Оценивая разрабатываемое направление в ряду с существующими технологиями переработки ЖРО низкого уровня активности, необходимо отметить, что предлагаемые технологические решения позволят получать конечные отходы в минимальном объеме при сокращении затрат на переработку, транспортировку и захоронение РАО.

Разрабатываемая технология применима не только к обезвреживанию радиоактивно-загрязненных вод; она также может быть использована на станциях водоподготовки для промышленного водоснабжения и энергетики.

Литература

1. Захаров Е.И., Рябчиков Б.Е., Дьяков В.С. Ионообменное оборудование атомной промышленности. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 248 с.

2. Никифоров А.С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 183 с.

3. Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. - М.: ДеЛи принт, 2004. - 328 с.