Способ переработки высокоактивных графитсодержащих отходов

(51)5 6 21 Р 9/32 ИЗО ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ С ЕТЕН ЕЛЬСТВ иаловедения ока ревский,В.П,Титов КИ Т ИТС РДЫХ ЕРЖАГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблем матеАН УССР(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТВЫСОКОАКТИВНЫХ ГРАФЩИХ ОТХОДОВ Изобретение относится к области атомной техники и технологии, а именно к технологии переработки твердых высокоактивных отходов, содержащих графит, образующихся при разгерметизации топливных элементов водографитовых или высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов.Цель изобретения - обеспечение возможности переработки высокоактивных графитсодержащих отходов, локализации радионуклидов при одновременном обеспечении безопасности окружающей среды. .Предварительно измельченные твер дые высокоактивные отходы на основе гра(57) Изобретение относится к атомной технике и технологии, а именно к технологии переработки твердых высокоактивных отходов, содержащих графит. Цель изобретения - обеспечение возможности переработки высокоактивных графитсодержащих отходов, локализации радионуклидов при одновременном обеспечении .безопасности окружающей среды, Поставленная цель достигается за счет того, что измельченные твердые высокоактивные графитсодержащие отходы окисляют и доокисляют в режиме беспламенного горения при температуре 620 - 680 С, отходящий аэрозольсодержащий газ отделяют от высокоактивного аэрозоля последовательными операциями десублимации-сублимации, очищенный углекислый газ абсорбируют раствором гидроокиси кальция, а высокоактивный аэрозоль подпитывают газообразным кислородом и направляют на стадию окисления в голову процесса, 1 ил. содержащие в своем составе продукты деления отработавшего ядерного топли- Я ва и невыгоревшее ядерное топливо, с окисляют кислородсодержащим газом при 620-680 С, унесенные потоком образовавшихся газов дисперсные частицы недоокисленных отходов доокисляют в том же интервале температур, после чего отходя- - ф щие газы с остатком аэрозолей последовательно подвергают операциям десублимации и сублимации. Образовавшийся в результате сублимации очищенный от радионуклидов углекислый газ направляют в абсорберы с гидроокисью кальция для перевода в твердое состояние, а отделенотделенный от крупных частиц(более 1 мкм)аэрозоль через трубопровод 19 поступает в 40 50 55 зом,ный аэрозоль, содержащий радионуклиды, подпитывают газообразным кислородом и направляют на операцию окисления измельченных высокоактивных отходов на основе графита, в голову процесса.Полнота отделения графита от высоко- активной части отходов обеспечивается путем их окисления и доокисления при 620-680 С.При температуре окисления выше 680 С режим горения изменяется от беспламенного к пламенному, что затрудняет контроль и управление процессом. Кроме того, турбулизация потока в режиме пламенного горения увеличивает унос с отходящими газами мелкодисперсной фракции отходов. При температуре окисления ниже 620 С существенно снижается производительность процесса.На чертеже приведена схема иллюстрирующая предлагаемый способ.Высокоактивные отходы на основе графита подвергают дроблению 1, после чего дробленный материал по трубопроводу 2 поступает в накопитель 3, откуда по трубопроводу 4 поступает в дозатор 5 и по трубопроводу 6 в мельницу 7. Из последней по трубопроводу 8 порошок поступает в бункер-накопитель 9, снабженный питателем 10. По трубопроводу 11 порошок из питателя 10 поступает в проточный вращающийся реактор 12, Выходящий из реактора по трубопроводу 13 радиоактивный аэрозоль, содержащий недоокисленные частицы отходов, поступает в печь 14 дожига, из которой по трубопроводу 15 поступает в теплообменник 16, затем по трубопроводу 17 в систему 18 очистки аэрозоля. Из последней десублиматоры-сублиматоры 20 углекислого газа, охлаждаемые жидким кислородом. После заполнения одного из десублиматоров твердой углекислотой его отключают от трубопровода 19, углекислоту сублимируют и направляют в фильтры-абсорберы с гидрооксидом кальция (не показаны), Выходящий из десублиматоров 20 охлажденный аэрозоль подпитывается газообразным кислородом из системы охлаждения десублиматоров через трубопровод 21 до исходного давления, затем по трубопроводу 22 аэрозоль поступает в теплообменник 16, откуда по трубопроводу 23 вновь поступает в реактор 12, Твердые высокоактивные отходы, очищенные от графита, периодически извлекают из реактора 12 и системы 18 очистки аэрозоля через трубопроводы 24 и 25,Способ реализуется следующим обра 5 10 15 20 25 30 35 Твердые измельченные графитсодержащие высокоактивные отходы общим весом 100 кг и суммарной активностью 150 Ки загружают в проточный вращающийся реактор, где их окисляют при 620-680 С и скорости потока воздуха 0,042 м/с. Доля унесенной активности в виде аэрозолей с газовым потоком из реактора составляет 0,15 или 0,225 Ки. Продукты окисления вместе с аэрозолем поступают на стадию доокисления при том же температурном режиме в печь доокисления. Степень уноса недоокисленных аэрозолей также составляет 0,15 или порядка 3,410 Ки. Расчетное количество образовавшегося углекислого газа при сжигании 100 кг графита составляет порядка 2 10 л, что соответствует кон 5центрации радионуклидов в 1,7, 10 Ки/л. Так как эффективность очистки на стадии сублимации углекислого газа от радиоактивных аэрозолей составляет не менее 10, тов концентрация радионуклидов в сублимированной углекислоте не превышает величины в 1,7 10 Ки/л, что на порядок ниже предельно-допустимой концентрации в воздухе в санитарно-защитных зонах одного из самых радиотоксичных нуклидов, содержащихся в графитовых отходах (Плутония).Предлагаемый способ позволяет практически нацело отделить от графита и локализовать на стадии окисления продукты деления отработавшего ядерного топлива и невыгоревшего ядерного топлива, содержащие в себе весьма дорогостоящие радионуклиды, обеспечить безопасность окружающей среды при проведении процесса переработки,формула изобретения Способ переработки твердых высокоактивных графитсодержащих отходов путем отделения графита от радионуклидов, включающий окисление и доокисление графитсодержащихотходов, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью обеспечения воэможности переработки высокоактивных графитсодержащих отходов, локализации радионуклидов при одновременном обеспечении безопасности окружающей среды, окисление и доокисление твердых графитсодержащих отходов проводят в режиме беспламенного горения при температуре 620-680 С, доокисленные отходящие газы последовательно подвергают операциям десублимации и сублимации, отделенный в результате сублимации углекислый газ абсорбируют водным раствором гидроокиси кальция, а аэрозоль, содержащий высокоактивные радионуклиды, подпитывают газообразным кислородом и направляют в голову процесса, на стадию окисления,аказ 885 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10