Очистка технологических сернокислых растворов АЭС от радионуклидов Cs-137 и Co-60

• Автор: Джо Хлаинг У
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

1. Литературный обзор

1.1. Краткие сведения об электрохимической дезактивации нержавеющей стали

1.2. Особенности цезия-137 как загрязнителя, его ядерно-физические и химические свойства
1.3. Технологические приемы выделения цезия-137 из водных растворов сложного солевого состава

1.3.1. Осаждение и соосаждение

1.3.2. Сокристаллизация

1.3.3. Ионный обмен

1.4. Неорганические иониты в химической технологии радиоцезия

1.4.1. Смешанные оксигидраты

1.4.2. Соли гетерополикислот

1.4.3. Фосфаты поливалентных металлов

1.4.4. Ферроцианиды тяжелых металлов. Получение, состав, строение, ионообменные свойства
1.5. Особенности кобальта-60 как загрязнителя, его ядерно-физические и химические свойства
1.6. Технологические приемы выделения кобальта-60 из водных растворов сложного солевого состава
2. Методическая часть
2.1. Реактивы и основные методики экспериментов
2.2. Радиометрические измерения
2.3. Анализ на железо, никель и хром
2.4. Сорбция на ионитах

2.5. Осаждение ферроцианидов железа и никеля
2.6. Определение скорости электрохимического растворения нержавеющей стали Х18Н10Т в серной кислоте
3. Результаты экспериментов и их обсуждение
3.1. Электрохимическое растворение нержавеющий стали до исчерпания электролита
3.2. Очистка раствора от цезия
3.2.1. Сокристаялизация с алюмокалиевыми и алюмоцезиевыми квасцами
3.2.2. Сорбция цезия-137 фосформолибдатом аммония
3.2.3. Выделение Св-137 и Со-60 с ферроцианидами металлов
4. Определение оптимальных условия выделения 08-137 и Со
4.1. Осаждение ферроцианидов из слабокислых сред
4.2. Сорбционные и сорбционно-осадительные методы выделения
Заключение и выводы
Список литературы

Кобальт-60 и цезий-137 являются основными дозообразующими радионуклидами АЭС. Поэтому очистка от них технологических растворов является актуальной проблемой, которой посвящены многочисленные исследования. Однако в основном они касаются азотнокислых растворов, тогда как все большее значение приобретают сернокислые растворы, которые образуются при различных операциях дезактивации. Так, возрастающие масштабы снятия оборудования АЭС с эксплуатации придают всё большую значимость проблемам повторного использования металлов, особенно нержавеющих сталей. Чтобы применять их не только для удовлетворения внутренних потребностей отрасли, решаются вопросы очистки оборудования от трудноудаляемых, в том числе и объемных радиоактивных загрязнений. С этой целью предложена, в частности, электрохимическая дезактивация поверхностей с частичным их растворением. Исследуются различные электролиты, однако наиболее перспективными являются электролиты на основе серной кислоты и её солей. Дезактивирующие растворы в таких случаях содержат компоненты сталей и радионуклиды, из которых наиболее опасны упомянутые выше долгоживущие у-излучатели Сэ-137 и Со-60.
Значительная часть радиоактивных загрязнений должна и может быть удалена с помощью известных методик химической дезактивации [2]. Однако для очистки оборудования от трудно удаляемых, в том числе и объемных загрязнений, предложена и разрабатывается электрохимическая обработка поверхностей с частичным их растворением [3]. Исследуются различные электролиты, среди них и на основе серной кислоты и её солей [4].
Для выделения цезия-137 и кобальта-60 предложено много методов [5-18], основными из которых являются осаждение в виде малорастворимых соединений, сорбция на синтетических смолах и неорганических сорбентах. Значительная часть описанных методов рассматривается на примере азотнокислых сред. Для сернокислых сред, особенно сложного состава, приводимые в литературе данные является фрагментарными или вообще отсутствуют.

3.2. Очистка раствора от цезия
Рассмотрение выбранных методов удаления цезия-137 из сернокислых растворов (заключение к разделам 1.2 - 1.4) начнем с исследования процесса изоморфной сокристаллизации цезия с квасцами (раздел 1.3.2).
3.2.1. Сокристаллизации с алюмокалиевыми и алюмоцезиевыми квасцами
При проведении этой серии опытов надо было прежде всего определить содержание кристаллизационной воды в имеющемся образце алюмокалиевых квасцов. С этой целью взяли навеску квасцов массой 266,7 г и провели их обезвоживание в соответствии с рекомендациями [50]. Для этого навеску квасцов смешали с 227 мл Н20, нагрели до 95 °С (осадок полностью растворился) и затем охладили до 10°С. Выпавший осадок отделили на воронке Бюхнера, подсушили при 1=75 - 80°С и окончательно обезводили при 1=160°С, постоянно перемешивая и растирая осадок. Охлаждение осадка провели в эксикаторе над хлористым кальцием. Масса высушенного осадка была 134,5 г. С учётом растворимости квасцов 9,08 г в безводном состоянии или 16,67 г с 12 молекулами
воды, доля высушенного осадка в навеске составила -_.134,5 -100 = 53,79%
266,7-16,67
квасцах, содержащих 12 молекул воды, эта доля равна —100 = 54,47%. С учетом неизбежных потерь осадка при перекристаллизации и высушивании можно считать, что квасцы соответствовали составу КА^БОД.ПНгО. Состав алюмо-цезиевых квацов без проверки был принят соответствующим кристаллогидрату с 12 молекулами воды.
Затем была проведена сокристаллизация цезия-137 с квасцами из растворов серной кислоты различной концентрации. Для этого к 5 г безводных алюмокалиевых квасцов в стаканчике добавляли определенное количество меченого Сэ-137 раствора серной кислоты так, чтобы при нагревании до 95°С общий