УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИММОБИЛИЗАЦИИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к области атомной техники и технологии и касается вопросов переработки жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности.
Известен цементный блок, включающий смесь жидких радиоактивных отходов и раствора портландцемента, которую выдерживают до образования монолитного цементного блока (Соболев М.А., Хомчик Л.М. Обеззараживание радиоактивных отходов на централизованных пунктах, М., Энергоатомиздат, 1983, с.40-45).
Недостатком указанного цементного блока является невысокое содержание в нем балластных солей и, соответственно, радиоактивных отходов, чье содержание пропорционально их количеству. При повышении же количества солей значительно понижается механическая прочность цементного блока. Кроме того, цементный блок имеет низкую влагостойкость и обладает высокой пористостью, что способствует высокой проницаемости для радионуклидов.
Известно также устройство для иммобилизации жидких радиоактивных отходов, содержащее монолитный блок, включающий концентрированные жидкие радиоактивные отходы и отвердитель в виде минералоподобного материала, фиксирующего в своей структуре компоненты радиоактивных отходов. В качестве минералоподобного материала использовано какое-либо соединение, выбранное из группы: пироксен, пироксиликат, гранат или титаносиликат. Блок имеет кристаллическую или аморфную структуру (Патент РФ №2160937, 2000 г.) - прототип.
Известное устройство имеет ряд недостатков для иммобилизации жидких радиоактивных отходов.
Так, природные минералы, используемые в монолитном блоке в устройства качестве отвердителя жидких радиоактивных отходов, обладают невысокой механической прочностью и недостаточной стойкостью к выщелачиванию водой, в результате чего с течением времени может произойти разрушение монолитного блока и утечка радионуклидов в окружающую среду.
Кроме того, у монолитного блока устройства, образующегося из природных соединений, использующихся в качестве отвердителя, отсутствует высокопрочный низкопроницаемый приповерхностный слой, препятствующий миграции радионуклидов, что также способствует их утечке в окружающую среду.
Наряду с этим недостаточное высокое содержание радиоактивных отходов в единице объема монолитного блока устройства для их иммобилизации также является недостатком указанного блока, так как требуется большое количество иммобилизирующих материалов, то есть их использование неэффективно.
Кроме того, для осуществления погрузочно-разгрузочных операций и транспортировки монолитных блоков в места длительного хранения после их отверждения, необходимо разрабатывать специальные технологии и устройства, что усложняет выполнение таких операций.
Таким образом, монолитный блок устройства для иммобилизации жидких радиоактивных отходов, включающий концентрированные отходы и минералоподобный отвердитель, не позволяет эффективно и надежно иммобилизировать радиоактивные отходы в течение длительного времени и представляет определенные неудобства при выполнении погрузочно-разгрузочных работ и транспортировки монолитных блоков в места длительного хранения.
Задачей предполагаемой полезной модели является разработка и создание устройства для иммобилизации жидких радиоактивных отходов с помощью недорогих широкораспространенных природных материалов, обеспечивающего эффективно и надежно иммобилизировать радиоактивные отходы в течение длительного времени, упростить и удешевить выполнение погрузочно-разгрузочных работ и транспортировки монолитных блоков в места их длительного хранения.
3
Это достигается тем, что в устройстве для иммобилизации жидких радиоактивных отходов, содержащем монолитный блок, включающий концентрированные жидкие радиоактивные отходы и жидкий отвердитель, фиксирующий в своей структуре компоненты радиоактивных отходов, по полезной модели отвердитель выполнен в виде раствора трехкомпонентного отвердителя, состоящего из раствора хлористого магния плотностью 1,2-1,35 г/см, магнезиального вяжущего и тонкодисперсного минерального наполнителя с размерами частиц 0,005-0,015 мм, а монолитный блок оснащен емкостью, в которую он заключен, стенки которой изнутри покрыты полистиролом, а емкость при этом оборудована грузозахватными устройствами.
Кроме того, в качестве раствора хлористого магния использован раствор бишофита.
2
При этом в качестве магнезиального вяжущего использована смесь отходов металлургического производства, содержащих оксид и силикат магния с удельной поверхностью 3,0-7,0 м/г, и бруситовой пыли.
Наряду с этим, в качестве тонкодисперсного минерального наполнителя использован порошок барита (полевого шпата).
Выполнение отвердителя в виде раствора трехкомпонентного отвердителя позволяет получить плотный монолитный блок, обладающий высокими механической прочностью и влагостойкостью.
3
Использование в качестве отвердителя смеси раствора хлористого магния плотностью 1,2-1,35 г/см с минеральным вяжущим и тонкодисперсным минеральным наполнителем с размерами частиц 0,005-0,015 мм обеспечивает образование твердого монолитного блока, а покрытие стенок емкости изнутри полистиролом позволяет образовать на поверхности монолитного блока высокопрочный низкопористый приповерхностный слой образовавшегося монолитного блока.
Покрытие внутренних стенок емкости полистиролом, позволяет, вследствие нейтральности полистирола, исключить протекание реакций ионов поверхностного блока с материалом емкости, в котором образуют монолитный блок, и благодаря этому образовать на его поверхности низкопористый высокопрочный приповерхностный слой, который препятствует миграции радионуклидов в окружающую среду.
2
Использование в качестве раствора хлористого магния раствора бишофита, в качестве магнезиального вяжущего смеси отходов металлургического производства, содержащих оксид и силикат магния с удельной поверхностью 3,0-7,0 м/г, с бруситовой пылью, а в качестве тонкодисперсного минерального наполнителя порошка барита (полевого шпата), обеспечивает высокие эффективность и экономичность создания монолитного блока и иммобилизации с его помощью жидких радиоактивных отходов.
Использование жидких радиоактивных отходов в качестве дополнительной жидкой фазы к раствору хлористого магния повышает степень наполнения компаунда радиоактивными отходами.
Оснащение емкости грузозахватными устройствами упрощает и удешевляет выполнение погрузочно-разгрузочных работ и транспортировки монолитных блоков в места их длительного хранения.
Сущность полезной модели поясняется рисунком, на котором представлено устройство для иммобилизации жидких радиоактивных отходов.
Устройство содержит монолитный блок 1, включающий отвердевшую смесь жидкого отвердителя с жидкими радиоактивными отходами, зафиксированными в нем, емкость 2, стенки которой изнутри покрыты полистиролом 3, в которой размещен монолитный блок 1, и грузозахватные устройства 4, которыми оснащена емкость 2.
Иммобилизация жидких радиоактивных отходов с помощью предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
3
2
Концентрированные радиоактивные отходы помещают в емкость 2 с грузозахватными устройствами 4, стенки которой покрыты полистиролом 3, вместе с раствором отвердителя, состоящего из раствора хлористого магния (бишофита) плотностью 1,2-1,35 г/см, магнезиального вяжущего в виде смеси отходов металлургического производства, содержащих оксид и силикат магния с удельной поверхностью 3,0-7,0 м/г, и бруситовой пыли, и тонкодисперсного минерального наполнителя с размерами частиц 0,005-0,015 мм в виде порошка барита (полевого шпата). Как показывают эксперименты, отверждение такого компаунда происходит уже в течение первых суток, а после 28 суток прочность образовавшегося твердого монолитного блока составляет 117 МПа. Вместе с емкостью и с помощью грузозахватных устройств осуществляют погрузку полученных монолитных блоков и транспортировку в места их длительного хранения, где их разгружают также с помощью указанной емкости и складируют.
Такая прочность монолитного блока, содержащего радиоактивные компоненты, и образовавшийся на нем низкопористый слой, надежно сохраняются в течение длительного времени, чем и обеспечивается радиационная и экологическая безопасность мест хранения иммобилизированных жидких радиоактивных отходов.
Таким образом, обеспечивается эффективная и надежная иммобилизация жидких радиоактивных отходов в течение длительного времени и упрощение выполнения погрузочно-разгрузочных работ и транспортировки монолитных блоков, содержащих радиоактивные отходы, в пункт их длительного хранения, что выгодно отличает устройство от прототипа.