Способ уничтожения отходов щелочных металлов

Союз Советских Социалистических республикОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 15.06.78 (21) 2628837/22-02с присоедииеиием заявки Ио -(51)М. Кл.С 22 В 7/00С 22 В 26/10С 23 С 5/00 Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54)СПОСОБ УНИЧТОЖЕНИЯ ОТХОДОВ ШБЛОЧНЫХМЕТАЛЛОВ 1Изобретение относится к металлур гической, химической промышленности и атомной энергетике, в частности к эксплуатации атомных станций с реактором на быстрых нейтронах.Известен способ уничтожения отходов щелочных металлов с поверхности оборудования с использованием воды, для чего вначале емкость продувают аргоном, а затем снизу вместе с аргоном подают воду до полного заполнения емкости, и давление аргона в емкости подцерживают на 0,15-0,20 мм вод.ст. выше давления столба воды при ее верхнем уровне в емкости 11 Этот способ имеет ряд существенных недостатков: нейтрализация натрия происходит мгновенно, при этом натрий плавится и разбрызгивается по стенкам емкости вместе с раствором . щелочи; выше уровня воды на стенках емкости образуется концентрированная щелочь, а стенки емкости разогреваются до температуры выше 150 С, что приводит к щелочной хрупкости аустенитных нержавеющих сталей для проведения процесса цейтрализации натрия водой внутренние стенки емкости необходимо плакировать материалом типа "инконель", так как неплакированные емкости, изготовленные из аустенитных сталей, выходят из строяиз-за коррозионного воздействия;про дувка емкости аргоном и поддержание в ней избыточного давления приводит к расходу большого количества аргона и требует полной герметичности,увеличивая вероятность выхода из ем кости и попадания в воздух рабочегопомещения радиоактивных аэрозолей.Известен способ уничтожения щелочных металлов с использованием воды, согласно которому растворение 15 щелочного металла производят под слоем инертной жидкости, имеющей температуру кипения ниже 40 С. Такой инертной жидкостью является эфир 12) .Данный способ применим для растворения малых количеств щелочных металлов и в основном используется прихимическом анализе, для растворенияже килограммовых количеств щелочныхметаллов способ не приемлем в виду 25 необходимости использования большихколичеств сравнительно дорогостоящего эфира.Известен также способуничтоженияотходов щелочных металлов с использованием воды и минерального масла,для чего подлежащие .уничтожению остатки щелочного металла должны бытьслиты в специальную емкость с минеральным маслом, перемешаны с ним докрупнодисперсной массы, затем на специальной площадке для уничтожения,ще очных металлов эта масса засыпается четырехкратным количеством песка,заливается водой и выдерживается 68 ч 31,Недостатком способа является необходимость предварительного удаленияостатков щелочного металла с поверхности емкости и оборудования, специального места для уничтожения и захоронения продуктов разложения отходовЦель изобретения - упрощение процесса, обеспечение пожаровзрывобезопасности процесса и устранение щелочной хрупкости материала оборудования.Цель достигается тем, что вначалена поверхность заливают масло слоемне менее 50 мм, после чего емкостьзаполняют водой, а накапливающийсянад маслом водород разбавляют довзрывобезопасной концентрации.Таким образом нейтрализуется натрий на стенках емкости, на деталях,поданных в корзине сверху через слоймасла, или загрузкой в масло непосредственно кусками крупностью до 50 мми выше.С водой натрий реагирует на границе Фаз масла и воды. Куски натрия,аэрируемые выделяющимся водородом,поднимаются в слое масла на высоту .не более 50 мм, теряют водород и медленно опускаются снова к поверхностиводы. Как только на поверхности натрия образуется участок, свободный отпленки масла, в этом месте выделяется водород и кусок натрия мигрируетв органическую Фазу. Реакция нейтрализации идет не мгновенно, без плав-,ления натрия, и продолжается в зависимости от крупности кусков до 2 ч.Образовавшийся в процессе нейтрализации водород проходит через слоймасла и раэбавляется газом или воз.духом до взрывобеэокасной концентрации. Тепло, выделяющееся при нейтрализации, быстро распределяется повсей массе воды и масла. Воздействивщелочи при температуре ниже 90 С безопасно в"коррозионном отношении.П р и м е р 1. Нейтрализация натрия проводится в баке емкостью 250 л,изготовленном из нержавеющей сталимарки 1 Х 18 Н 10 Т.Первоначально на стенках бака находится натрий и продукты его окисления толщиной 1-10 мм. На дно баканаливают слой веретенного масла тол"щиной 50 мм, а потом снизу подаютводу до полного его заполнения.Процесс нейтрализации натрия,контролируемый по выделению водорода,заканчивается в течение 10 мин. Процесс проходит весьма спокойно, тем 4 1 Ч 15 2 30 35 40 45 50 55 60 О пература масла и воды практически остается на исходном уровне - 20- 30 С.П р и м е р 2. В том же баке,после очистки его стенок от натрия,отмываются детали различной конфигурации от натрия и продуктов его окисления. Толщина натрия на деталях не превышает 10 мм.Детали помещаются в корзинку размером 250 хЗООх 200 мм и медленно опускаются через слой масла в воду. Процесс проходит весьма спокойно, температура масла и воды практически остается на том же уровне,П р и м е р 3. В том же баке, после очистки деталей, уничтожаются отходы металлического натрия. Пять ки лограммов отходов измельчаются на куски крупностью 10-50 мм. В течение 1 ч натрий загружается сверху в емкость. Растворение его проходит спокойно изаканчивается через 2 ч. Температура гидроокиси натрия в емкости к концу процесса не превышает 45 бС.Использование предлагаемого способа нейтрализации остатков щелочных металлов под слоем масла обеспечивает, по сравнению с известными, следующие преимущества: этим способом можно безопасно нейтрализовать большое количество отходов натрия, можно отказаться от использования дорогостоящего аргона и проводить процесс беэ Избыточного давления в емкооти, что уменьшает вероятность аэроэольного загрязнения воздуха рабочих помещений; проведение процесса нейтрализации спокойно,беэ разбрызгивания жидкого натрия и концентрированной щелочи по стенкам емкости позволяет, избежать недозволенного корроэионного воздействия на конструктивные материалы емкости. Формула изобретения Способ уничтожения отходов щелочных металлов с поверхности оборудования с использованием воды и минерального масла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса, обеспечения пожаровэрывобезопасности процесса и устранения щелочной хрупкости материала оборудования, вначале на поверхность заливают масло слоем не менее 50 мм, после чего емкость заполняют водой, а накапливающийся над маслом водород разбавляют до вэрывобеэопасной концентрации. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 550439, кл. С 23 6 5/00, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР 9 44 Ы 29, кл. С 22 В 26/10, 1973. 3. Авторское свидетельство СССР,Р 475402, кл. С 22 В 26/10, 1973.