Солевой расплав для растворения щелочных металлов (его варианты).

.801136656 21 Р 906 51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ПЮТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И АВТОРСН 2 2 Р 30С.В. Волко Р й 84345, кл. 252- 1976. л ию растори и/или натриянитритНатрия хлоридКальция .хлорид 25 60 8 алия,лоридхлорид Изобретение относится к ядернои технике, преимущественно к средствам для растворения щелочных металли ческих теплоносителей ядерных энерг тических установок.Известны составы солевых расплавов, предназначенные для удаления пленки щелочных металлов с оборудования, Состав этих расплавов (мас.ХПервый расплав:Натрия нитрат 6,0Калия нитрат 52,0Натрия нитрит 42,0Второй расплав:Натрия карбонатКалия карбонатЛития карбонатТретий расплав:Натрия хлорид 21, 7 ЦинкаВзаимодей твие расплавов нитратовметаллами протекает по о щелочными Сб ОЪ реакции; Ме + МеИО 33,5 34,5 32,0(54)(57) СОЕВОЙРВНИЯ ЩРЛОЧЩХ МЕнитрат и/или нитрчающи йсяповышения безопасворения, в него вдов натрия и цезиотношении ингреди 84345252-301.АСПЛАВ ДЛЯ РАСТВОАЛЛОВ, содержащий т натрия, о т л итем, что, с целью ости процесса раст едена смесь хлорипри следующем сонтов (мас,Х): Натрия нитрат 15 0и/или натриянитритНатрия хлорид 1416Цезия хлорид 64702. Солевой расплав для раствния щелочных металлов, содержащинитрат и/или нитрит натрия, о тч а ю щ и й с я тем, что, с цеповышения безопасности процессаворения, в него введена смесь хдов натрия и кальция при следуюсоотношении ингредиентов (мас,ХНатрия нитрат 1618 то есть один моль нитратов способенсвязать один моль щелочного металлаВ расплавах композиции карбонатовпри температуревыше 400 С щелочныеметаллы, по-видимому, растворяютсяпо механизму внедрения, поэтому приохлаждении системы щелочной металлможет выделиться из солевого расплава в отдельную Фазу. При переработкеотходов водой может произойти образванпе гремучей смеси водорода с воздухом и взрыв.Использование расплава хлоридовцинка и щелочных элементов основанона реакции: Ме + ИеИО -МеО + ИО5 25 55Целью изобретения является повышение безопасности процесса .растворения больших количеств щелочного металла. Образующийся цинк взаимодействует с натрием, увеличивая вязкость системы, что может. привести к неполному .растворению щелочного металла. В дальнейшем, при окончательном удалении отходов, например, растворением в воде, может произойти образование гремучей смеси и взрыв,15Поэтому безопасность работы с использованием указанных расплавов сахраняется только при растворении незначительных (грамм) количеств щелочного металла,20Наиболее близок к заявляемому ве -. ществу расплав нитратов и нитритов ще - лочных элементов состава (мас.7)Натрия нитрат 6,0Калия нитрат 52,0Натрия нитрит 42,0Этот расплав используют при.температуре л 150 С, Один килограмм такого расплава теоретически. должен свя 1зать, например, натрия,не менее 0,274 кг, т,е, расплав обладает высокой емкостью по щелочному металлу.Нитраты и нитриты термически нео стойки и при температурах 380400 С полностью разлагаются, При повьппенных температурах 200.400 С реакция этих соединений их сплавов со щелоч- ными металлами протекает с высокой скоростью, принимая взрывной характер. Существенные осложнения процесса растворения щелочных металлов нитрат 40 ными расплавами вызываются также образующимися окислами, так как они увеличивают вязкость расплава. Это зат-. рудняет вывод продуктов взаимодействия из зоны реакции, что может при 45 вести к неполноте растворения щелочного металла. Приведенные недостатки показывают, что использование нитратных и нитритных расплавов возможно только для растворения небольшихколи 50 честв щелочного металла, находящегося в виде пленки (толщиной10-эм) на поверхности оборудования. Поставленная цель постигаетсятем, что в расплав содержащий нитрат и/или нитрит натрия введенасмесь хлоридов натрия и цезия, Содержание указанных компонентов в этомрасплаве должно быть в следующих со 1отношениях (мас.Х):Натрия нитрати/или нитрит 1520Натрия хлорид 1416Цезия хлорид 6470Предлагаемый расплав указанногосостава позволяет повысить безопасность растворения щелочных металловв частности, натрия.Содержание нитратов и/или нитритов менее 207 приводит, к тому, чторастворение натрия в расплаве происходит быстро, спокойно, без возгора"ния. При количестве нитратов и/илив расплаве более 20 Е происходит возгорание натрия, При содержании нитратов и/или нитритов меньше 157, удельный расход расплава для растворенияединицы массы щелочного металла увеличивается, что экономически нецелесообразно.Поставленная цель достигается тем,что в расплав, содержащий нитрати/или нитрит натрия, введена смесьхлоридов натрия и кальция. Содержаниеуказанных компонентов должны быть вследующих соотношениях; (мас.Х):Натрия нитрат 1618и/или нитритНатрия хлорид 2325Кальция .хлорид 5860Предлагаемый солевой расплав обла -дает такой же растворяющей способ 4ностью, как и предыдущий, но его преимущество - в меньшей стоимости используемых компонентов.Примеры конкретного выполнения,Пр имер 1,Натрия нитрат 157.Натрия -хлорид 157.Цезия .хлорид 70 ЕСолевой расплав получают смешиванием предварительно обеэвоженных солейои плавлением при температуре л 400 Св тигле из никеля или нержавеющейстали в атмосфере очищенного и осушенного аргона. Растворение щелочныхметаллов, например натрия проводятзаполнением очищаемого и нагретогодо рабочих температур оборудованияпредлагаемым расплавом или погружением оборудования, загрязненного натрием, в расплав или, наконец, смеше"кием щелочного металла с солевымрасплавом.В солевом расплаве растворяется0,05 г натрия/г расплава.5Пример 2:Натрия нитрит 157.Натрия хлорид 15%Цезия хлорид 70 Солевой расплав готовят, как впримере 1. В нем растворяется 0,04 гнатрия/г расплава,Пример 3:Натрия нитрат 5%15Натрия нитрит 107,Натрия хлорид 157.Цезия .хлорид 70 .Солевой расплав готовят, как впримере 1, В расплаве растворяется 200,04 г натрия/г расплава.Пример 4.Натрия нитрат 177,Натрия хлорид 247,Кальция хлорид 597, 25Солевой расплав готовят смешиванием предварительно обезвоженных солей с последующим плавлением при тем"пературе 510 С в тигле из никеля илионержавеющей стали в атмосфере очищенного и осушенного аргона,В расплаве растворяется 0,047 г на. натрия/г расплава.Пример 5:35Натрия нитрат 20%Натрия .хлорид 167,Цезия хлорид 64%Солевой расплав готовят, как в примере 1. В расплаве растворяется 400,055 г натрия/г расплава.Примерб:Натрия нитрит 20%Натрия хлорид 16 Цезия хлорид 64% . 45В расплаве растворяется 0,05 .г натрия/г расллава.Пример 7;Натрия нитрат 167Натрия хлорид 257 50Кальция хлориц 59%В расплаве растворяется 0,04 гнатрия/г расплава,Пр имер 8:Натрия нитрат 18%,55Натрия,хлорид 237,Кальция хлорид 597,.В расплаве растворяется 0,05 гнатрия/г расплава,1136656При использовании предлагаемыхсолевых расплавов для растворениящелочнык металлов обеспечивается безопасность процесса, так как предотвращаются возгорание натрия, образование аэрозолей щелочных металлов, окислов (особенно радиоактивных)и кх укос в атмосферу. Эти расплавыпригодны для растворения большихколичеств щелочного металла.Предложенные соотношения компонентов обеспечивают не только наиболее низкую температуру солевого расплава, но и безопасность процессарастворения щелочного металла. Этоиллюстрировано таблицей.Иэ таблицы видно, что при содержании в солевом расплаве нитратови/или нитритов от 15 до 20% растворение натрия в расплаве происходитбез взрывов и возгораний, а при содержании этих компонентов свыше20% (см.табл. Р 9 п.п.) во всехслучаях отмечалось возгорание. Уменьшение содержания кислородсодержащихкомпонентов солевого расплава (нитратов и/или нитритов) меньше 157.снизило растворимость натрия до0,030,035 .г натрия/г расплава,т,е, происходило увеличение удельного расхода солевого расплава длярастворения единицы массы щелочногометалла, что экономически нецелесообразно (см.табл , Р 10, п.п.).Низкая вязкость позволяет использовать его для растворения и удаления щелочных металлов иэ узлов оборудования сложной конфигурации с одновременной деэактивацией оборудования.При .горении щелочного металла иззоны реакции в атмосферу в виде аэрозолей уносятся до 1 10-э 7, окисловнатрия,Так как удельная активность радионуклидов в натриевом теплоносителереактора достигает (19) 10 Ки/кг,при растворении одного килограмманатрия с аэрозолями натрия в атмосферу может переходить до (19)х 10 Ки радионуклидов. При этом образуется до 1 мэ газа, то есть егоудельная активность равна (19)Хк 10 Ки/л. Согласно нормам радиационной безопасности (НРБ), допустимая концентрация загрязнения воздухарадионуклидами, находящимися в натрии, равна (35)10 Ки/л. Следова1136656 Состав солевой композиции мас.й Масса растворенного натрия, г/г расплава Характеристика процесса раство- рения Уф пп НаС 1 СзС 1 СаС 1 ЮаНО ИаЫО 0,050 Растворение беэвозгораний 0,040 Растворение безвозгораний 70 О, 040 Растворение безвозгораний 10 О, 047 Растворение безвозгораний 17,24 0,055 Растворение безвозгорании 20 О, 050 20 Растворение безвозгораний 16 64 0,040 Растворение безвозгорании 16 Растворение беэвозгораний 0,050 23 В большинствеслучаев отмечалось возгорание натрия 0,057 21 15 64 Без возгораний 0,035 13 16 10 СоставительРецактор Е. Гиринская Техред Л.Сердюкова Корректор С. Иекмар Заказ 3438 тираж 256 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 тельно, установку по растворению радиоактивного теплоносителя необходиФмо оборудовать сложной и дорогостоящей Фильтрационной установкой, так как необходимый коэффициент очистки газа должен быть не менее 1104В качестве базового объекта для сравнения принята парогазовая смесь,которая в настоящее время является наиболее эффективной для растворения щелочных металлов, в частности, натрия,Предлагаемые расплавы, особенно второй вариант расплава, дают по сравнению с базовым объектом экономию средств.