Влияние влажности на сорбцию радиоактивного иодистого метила активированным углем СКТ-3

9

С 11 6 X Uz в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. Nb 7

5. Магомедбеков Э.П. Методика испытаний и срок службы сорбентов для улавливания радиоиода на АЭС/ Э.П. Магомедбеков, JI.H. Растунов, A.B. Обручиков // I Отраслевая конференция «Вентиляция, газоочистка и аэрозольный контроль на предприятиях атомной отрасли»: материалы конференции. Санкт-Петербург, 2008. С. 19-20.

УДК 621.039.75:66.081.32

A.B. Обручиков, С.М. Лебедев, Э.П. Магомедбеков, JI.H. Растунов Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ НА СОРБЦИЮ РАДИОАКТИВНОГО ИОДИСТОГО МЕТИЛА АКТИВИРОВАННЫМ УГЛЕМ СКТ-3

The dependence of the sorption capacity of activated carbon SKT-3, impregnated with a complex compound on the basis trietilendiamine and barium iodide on the relative humidity of the gas flow at the temperature of 30 °C was investigated. Values of index of sorption capacity significantly decreased with increasing the partial pressure of water vapor in the air.

Исследована зависимость сорбционной способности активированного угля марки СКТ-3, импрегнированного комплексным соединением на основе триэтилендиамина и йодистого бария от относительной влажности газового потока при температуре 30 °С. Значения индексов сорбционной способности существенно снижаются при увеличении парциального давления паров воды в воздухе.

При работе атомных электростанций (АЭС) в образующихся газообразных радиоактивных отходах (ГРО) значительную опасность для персонала и населения представляет иод-131. Считается, что в штатном режиме работы реактора часть радиоиода находится в трудноулавливаемой форме йодистого метила (CH3I) [1]. Это соединение хуже сорбируется иодными фильтрами, чем элементарный иод, особенно в условиях высокой относительной влажности.

Для обеспечения надежного улавливания радиоактивных соединений иода в системах газоочистки и вентиляции АЭС применяются активированные угли, повышение эффективности работы которых достигается импрег-нированием триэтилендиамином (ТЭДА) или иодидом калия.

Присутствие водяных паров в очищаемых воздушных потоках в значительной степени сказывается на работе адсорбера и надежности локализации радиоиода в сорбенте [2]. Как известно, с повышением относительной влажности газа, коэффициент очистки (Коч.) - критерий, наиболее часто приметаемый для оценки качества йодных сорбентов - снижается. Однако данный критерий в большей степени характеризует работу очистного аппарата, нежели самого сорбента, так как величина проскока радиоиода зависит от многих параметров (грануляция сорбента, плотность заполнения, высота слоя и т.д.).

Сорбцию радиоактивного иодистого метила активирован-

ным углем СКТ-3, импрегнированным комплексным соединением на основе

9

С Яг в X № в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. №7

триэтилендиамина и иодида бария, в зависимости от относительной влажности газового потока изучали на контрольно-исследовательском стенде РХТУ им. Д. И. Менделеева [3,4]. Количество импрегнанта в сорбенте составляло 3%масс. ТЭДА и 2%Масс. ВаЬ (26,8 ммоль/100 г и 5,1 ммоль/100 г соответственно).

По экспериментальным данным были вычислены значения индексов сорбционной способности (а) активированного угля по уравнению 1.

А Ь

1п--сс-У— т

А-Ах Л и { >

где: а - индекс сорбционной способности (с"1), - показатель, характеризующий степень снижения концентрации радиоактивного метилиодида за одну секунду нахождения газового потока в объеме сорбента при данных условиях; А - суммарная активность радиоиода, введенная в сорбент (Бк); Ах - активность радиоиода на длине слоя сорбента (Бк); х < Ь - текущая координата (см); Ь - общая длина слоя сорбента (см); и - линейная скорость газа в полном сечении колонки (см/с); % - отношение свободного объема (Усв.) к полному объему, занятому сорбентом (Ус ), которое учитывает влияние размера и формы гранул испытуемого сорбента на индекс а.

Фактическое время (т) нахождения объема газового потока в объеме сорбента (с) определяется из соотношения (2), а в уравнении (1) отражается Ь

членом у —.

ли

— кол

Долю свободного объема в угле определяли по количеству жидкости (бензол, толуол, этанол, четыреххлористый углерод), заполнявшей межзерновое пространство в объеме сорбента.

Условия исследования сорбционной способности были следующими: Температура, °С 30,0±0,1;

Оносительная влажность газового потока, % (50,0 - 90,0)±1,5;

Полный объем, занимаемый сорбентом, см 95,5±0,2;

Массовая концентрация метилиодида в газе, мг/м3 3-15;

Объемная активность радиоактивного метилиодида

(2-4)104;

(СН31311), Бк/м'

Объемная скорость газового потока в колонке, см3/с 122 - 126;

0,25.

Время нахождения объема газового потока в объеме сорбента, с

Все эксперименты проводились после предварительного увлажнения (16 часов) образцов активированного угля потоком воздуха при относительной влажности, соответствующей условию испытания. Время подачи радиоактивного метилиодида составляло 3 часа. Полученные значения индексов сорбционной способности отображены на рисунке 1. Рост относительной

9

С lb 6 X № в химии и химической технологии. Том XXIV. 2010. Nb 7

влажности газового потока приводит к снижению значения а, причем вид зависимости имеет Б-образную кривую.

Рис. 1. Влияние влажности паровоздушного потока на индексы сорбционной

способности при 30 °С

Индексы сорбционной способности при разной относительной влажности характеризуют способность именно самого сорбента к эффективному удалению радиоиода из паровоздушных потоков, поскольку определение величины индекса основано на распределении радиоактивного иодистого метила вдоль слоя активированного угля.

Библиографические ссылки

1. Казаков В.А. Экспериментальные исследования выхода радиоактивного йода в технологические помещения АЭС при истечении теплоносителя первого контура/ В. А. Казаков [и др.]; // Радиационная безопасность и защита АЭС. М.: «Энергоатомиздат». 1983. вып. 8. 49 с.

2. Kovach J.L. Parametric Studies of Radioiodine, Hydrogen Iodide, and Methyl Iodide Removal/ Kovach, J.L. // Proc. of 22nd DOE/NRC Air Cleaning Conf. Report NUREG/CP-0130, CONF-9020823. 1992. P. 646-660.

3. Обручиков A.B. Создание контрольно-исследовательского йодного стенда/ A.B. Обручиков, В.В. Широков, JI.H. Растунов // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажи-на]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2008. Т. XXII. № 8 (88). С. 9-11.

4. Магомедбеков Э.П. Методика испытаний и срок службы сорбентов для улавливания радиоиода на АЭС/ Э.П. Магомедбеков, JI.H. Растунов, A.B. Обручиков // I Отраслевая конференция «Вентиляция, газоочистка и аэрозольный контроль на предприятиях атомной отрасли»: материалы конференции. Санкт-Петербург, 2008. С. 19-20.