Физико-химические основы переработки гетерогенных отходов (пульп) радиохимических производств

• Автор: Ермолаев, Вячеслав Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Научная новизна.

Практическая значимость работыб

На защиту выносятся.б

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

ГЛАВА I. ХАРАКТЕРИСТИКА НАКОПЛЕННЫХ ГЕТЕРОГЕННЫХ ОТХОДОВ

Гетерогенные отходы Горнохимического комбината.

Методы переработки гетерогенных отходов.

ГЛАВА II. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ФАЗ, СОСТАВЛЯЮЩИХ

ГЕТЕРОГЕННЫЕ ОТХОДЫ.
Сорбция радионуклидов на основных компонентах гетерогенных отходов ГЛАВА III. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПЛУТОНИЯ ИЗ ГЕТЕРОГЕННЫХ ОТХОДОВ С
ПОМОЩЬЮ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
Исходные вещества, методы исследования и анализа
ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕАЛЬНЫХ
ГЕТЕРОГЕННЫХ ОТХОДОВ
Химический анализ железосодержащих пульп
Верхний слой
Средний слой.
Нижний слой
Химический анализ алюмосодержащей пульпы
Верхний слой
Средний слой.
Химический анализ смешанных пульп.
Исследования фазового состава пульп.
Электронномикроскопические исследования железосодержащего осадка из
нижней части емкости
Исследование фазового состава пульп
ГЛАВА V. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ И ХРАНЕНИЯ
ПУЛЬП В ЕМКОСТЯХ
Термодинамическое моделирование.
Химическое моделирование
Плотность модельных пульп
Моделирование образования кристаллических фаз
Химическое моделирование пульп с повышенным содержанием плутония
Исследование форм нахождения радионуклидов в твердой фазе пульп
Моделирование процессов распределения плутония на отдельных фазах,
составляющих осадки
ГЛАВА VI. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА РАСТВОРЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО
ПЛУТОНИЯ В ПРИСУТСТВИИ ОКИСЛИТЕЛЕЙ И ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ
ГЛАВА VII. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ РЕАЛЬНЫХ
ГЕТЕРОГЕННЫХ ОТХОДОВ
Переработка донных отложений
Химический и радиохимический анализ донных отложений.
Распределения макро и микрокомпонентов после фракционирования
донного осадка.
Переработка пульп.
Кинетика реакций извлечения плутония из твердой фазы.
Электронномикроскопические исследования железосодержащей пульпы из
нижней части емкости
Переработка пульпы из емкости
Переработки железосодержащих пульп из верхней части емкости.
Переработка смешанных пульп.
Переработка пульпы из верхней части емкости с использованием
полидентатных комплексующих реагентов
Переработка железосодержащих пульпы из нижней части емкости
Использование восстановителей в кислой среде
Использование окислителей в кислой среде
Использование окислителей в щелочной среде
Сравнение эффективности окислительных и восстановительных способов извлечения плутония из пульп, отобранных из верхней и нижней части
емкостихранилища
Проведение опытнопромышленных испытаний извлечения плутония и
долгоживущих радионуклидов из пульпы ГХК.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Отходы закачивают на глубину 00 м в подземные горизонты, сложенные проницаемыми водонасыщенными песками. Хранилище отделено от выше и нижележащих пластов глиняными водоупорами 6. Проблемы с гетерогенными отходами на в России подобны тем, которые существуют на радиохимическом заводе в Хэнфорде США, где в настоящее время имеется 9 углубленных в землю одностеночных емкостей танков объемом от 0 до м3, сооруженных в период гг. В этих емкостях находится м3 солевых кеков, пульпы и растворов, общая активность которых составляла в году 5 МКи. С года новых отходов в эти емкости не направляют. За период гг. В этих емкостях содержится тысяч м3 в основном жидких отходов с суммарной активностью МКи. I. Ч . Редокспроцесса и до 1,3 м3 Пурекспроцесса. Плутоний содержится во всех трех фазах от 6 до 4 молькг в сухих осадках, от 7 до молькг в сухих солевых кеках и от 9 до 55 молькг в жидких отходах. Средняя концентрация плутония в танках с отходами составляет 5Ю5 М и связана с потерями плутония в основной технологии и временем заполнения танков. В танках Хэнфорда содержится около кг технеция, 0 кг нептуния, 0 кг плутония и . Химический и фазовый составы отходов существенно отличаются для отходов, полученных при использовании технологий на основе фосфата висмута, Редокс и Пурекс процессов, с чем связан неоднородный состав отходов в танках. Гетерогенность и высокие концентрации железа, хрома, алюминия, серы и фосфора вызывают трудности при отверждении этих отходов в связи со сложностью получения для таких систем химически стабильных стеклоподобных матриц. Также отрицательно влияет на свойства матричных материалов повышенное содержание натрия в стекле. Накопленные на площадке радиохимического завода в СаваннаРивер США радиоактивные отходы находятся в емкостях из углеродистой стали, имеющих объем от до м3. Некоторые емкости имеют систему охлаждения из углеродистой стали для отвода тепла, генерируемого высокоактивными отходами. Температура в емкостях пульпы может достигать 0С. Хранящаяся в емкостях пульпа преимущественно состоит из соединений алюминия, железа, марганца, натрия нитриты, нитраты и гидроксиды, актинидов урана, плутония, нептуния, америция и др. В небольших количествах в пульпе могут присутствовать органические компоненты экстрагенты, ионообменные смолы. Для освобождения этих емкостей от основного количества пульпы в них устанавливлены насосы для перемешивания твердой фазы с содержащейся в емкостях водой и выдачи полученной суспензии. Однако нижний слой пульпы, высота которого составляет см, не удаляется таким образом и поэтому для полного освобождения емкостей рассматривается возможность использования химического способа очистки 8. Интенсивное остекловывание кислых отходов проводится на заводах в Франция и i Великобритания, что полезно, хотя не достаточно для получения надежных безопасно остеклованных отходов из танков Хэнфорда. В связи с тем, что при выполнении работы эксперименты проведены с пульпами из емкостей ГХК, далее приводится информация о составах отходов, находящихся в этих емкостях. На ГХК за время эксплуатации радиохимического завода накоплено несколько тысяч м3 радиоактивных гетерогенных отходов пульп. Пульпы хранятся в емкостях из углеродистой стали объемом м3 и нержавеющей стали объемом м3. В емкостях из углеродистой стали накоплена высокоактивная пульпа, состоящая из гидроксидов металлов и полимеризованной кремниевой кислоты 8. Железобетонные емкости, облицованные нержавеющей сталью марки ХН9Т толщиной 4 мм, имеют объем м3, введены в эксплуатацию в году 9. Для выдачи из каждой емкости осветленного декантата с уровня, соответствующего м3, в емкостях смонтированы трубопроводы. Однако такое распределение не соблюдалось в процессе работы радиохимического завода. После ввода в эксплуатацию полигона Северный для подземного захоронения жидких радиоактивных отходов, уменьшился объем отходов, направляемых в емкости. МаОН 4 Ма2С 2 0 Ре 0,5 Сг 0,1 Мл 0,2 и содержащие гидроксиды марганца и продуктов коррозии железа, хрома, никеля и т.