УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ, ОТВЕРЖДЕНИЯ И УПАКОВКИ ВЫСОКОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ
APPARATUS FOR PROCESSING, HARDENING AND PACKING OF HIGH-LEVEL RADIOACTIVE WASTES

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к переработке высокоактивных отходов, получаемых при переочистке диоксида плутония, используемого при изготовлении смешанного уран-плутониевого топлива.
Кроме того, предлагаемая установка может использоваться также для переработки, отверждения и упаковки других радиоактивных отходов, имеющих перспективу дальнейшего использования для получения радиоизотопной продукции.
При производстве смешанного уран-плутониевого топлива для энергоблока №4 Белоярской АЭС необходимо проводить переочистку энергетического и оружейного диоксида плутония (ДП) после длительного хранения с получением ДП «керамического» сорта усредненного изотопного состава. Для проведения переочистки ДП растворяют в азотной кислоте в присутствии серебра, осветляют раствор на нутч-фильтре и осветленный раствор ДП подают на экстракционный каскад, из которого экстракт плутония подается на дальнейшую переработку, а рафинат, содержащий остатки плутония и продукты естественного распада, в частности америций-241, относящийся к категории высокоактивных отходов (BAO), сначала на выделение серебра и далее в аппарат-осадитель для перевода америция в осадок. При этом длительное безопасное хранение BAO можно осуществить только при их отверждении и надлежащей упаковке. С учетом того, что америций в дальнейшем может использоваться при изготовлении изотопной продукции, то должно быть организовано длительное контролируемое хранение BAO с возможностью их дальнейшей переработки. Кроме того, к категории BAO относятся заменяемые фильтр-материалы нутч-фильтра с остатками ДП в них, который целесообразно возвращать на переработку.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в надежной изоляции высокоактивных отходов для их временного хранения.
Указанный технический результат достигается применением установки для получения диоксида плутония в качестве установки для переработки, отверждения и упаковки высокоактивных отходов.
На фиг. 1 изображена установка для переработки, отверждения и упаковки высокоактивных отходов. Установка включает в себя аппарат-осадитель 1 с мешалкой 2 и трубой 3 выдачи суспензии, патронный фильтр 4, муфельную печь 5 и вспомогательное оборудование (на чертеже не показано) для пробоотбора, взвешивания и контроля параметров. Для обеспечения безопасных условий работы персонала установка размещена в цепочке защитных боксов (на фиг. 1 их границы условно обозначены штрихпунктирной линией). Один из боксов, служащий для введения внутрь пустых и выдачи загруженных BAO упаковок снабжен шлюзовым устройством 6.
Патронный фильтр 4 (см. фиг. 2) содержит головку 7 с металлокерамическим фильтрующим элементом 8 и штуцерами 9 и 10 приема суспензии из аппарата-осадителя 1 и выдачи фильтрата соответственно. Головка 7 закреплена на стойках 11, по которым с помощью привода 12 перемещается подставка 13 с установленным на нее стаканом 14, снабженным круговым ножом 15, облегающим фильтрующий элемент 8. При подъеме подставки 13 стакан 14 прижимается к головке 7. Стакан 14 снабжен крышкой 16, снимаемой при установке на подставку 13 и устанавливаемой после загрузки в него осадка.
Муфельная печь 5 установлена на площадке 17 механизма 18 ее подъема. Шлюзовое устройство 6 содержит механизм 19 подъема контейнера 20 и крышку 21 с захватом, зацепляющим крышку 22 контейнера 20. При этом наружная поверхность крышки 22 контейнера 20 размещается внутри крышки 21 шлюзового устройства 6 и не контактирует со средой боксов. В контейнере 20 установлен транспортный стакан 23.
Установка для переработки, отверждения и упаковки высокоактивных отходов работает следующим образом.
В аппарат-осадитель 1 принимается рафинат, содержащий BAO (остатки плутония и продукты естественного распада, в частности америций-241), в котором осуществляется оксалатное осаждение при добавлении в аппарат-осадитель 1 щавелевой кислоты и раствора нитрата кальция. Полученная суспензия осадка смеси оксалатов кальция и америция подается в патронный фильтр 4, в котором предварительно установлен стакан 14, внутри которого осадок задерживается на металлокерамическом фильтрующем элементе 8. По завершении процесса фильтрации осадка стакан 14 перемещается приводом 12 вниз, при этом осадок срезается круговым ножом 15 в стакан 14. Далее стакан 14 с осадком снимается с подставки 13, на стакан 14 устанавливается крышка 16 и стакан манипулятором устанавливается над муфельной печью 5, которая механизмом 18 поднимается и стакан 14 вводится в муфельную печь 5, где происходит подсушивание осадка оксалатов и прокаливание их при температуре 700°С до получения смешанных оксидов америция и кальция (AmxCayOz). После охлаждения полученных смешанных окислов стакан 14 извлекают из печи 5 и прокаленный осадок перегружают в транспортный стакан 23. Транспортный стакан 23 через шлюзовое устройство 6 помещают в контейнер 20, закрывают крышку 21 шлюзового устройства 6, при этом сцепленная с ней крышка 22 входит в посадочное гнездо контейнера 20. Крышки 21 и 22 расцепляют, контейнер 20 герметизируется постановкой наружной крышки (на чертеже не показана) и после сухой дезактивации и измерения поверхностного радиоактивного загрязнения направляется в  хранилище.
Заменяемые фильтр-материалы от нутч-фильтра с остатками ДП аналогичным образом подают через шлюзовое устройство 6 и размещают в стакане 14, который устанавливается в муфельную печь 5, осушают, а затем выдерживают при температуре 900°С до полного озоления. После остывания золу с ДП перегружают в транспортный стакан 23, который через шлюзовое устройство 6 устанавливают в контейнер 20 и передают для подгружения к очередной партии растворяемого ДП.
Изобретение позволяет осуществить применение установки для получения диоксида плутония по новому назначению, а именно для переработки, отверждения и упаковки высокоактивных отходов, использовать в качестве упаковок контейнеры и стаканы из-под диоксида плутония, освобождающиеся при его переочистке, а также складские помещения для временного хранения упаковок.