[发明专利]碘物质到碘化物的快速还原

说明书

本发明涉及在水溶液中有效保留碘的方法。

气体放射性碘，尤其¹³¹I的放射性核素，由于它容易地和几乎不可逆地进入 人的甲状腺中局部致癌而造成对健康有害。因此放射性碘物质是在核发电中构 成显著威胁的有害的化合物。例如，在核电站(NPP)的严重事故期间，可以 预料堆芯熔化会释放气体放射性碘进入反应堆安全壳(containment)的气氛中。 万一排气过滤器失灵或安全壳泄漏，放射性碘会逸入环境。此外，在常规操作 期间，碘也可能从泄漏的燃料元件释放入初次冷却系统中，在沸水反应堆情况 下，碘可以污染蒸汽涡轮。因此在维修期间，放射性碘可能潜在地释放入涡轮 机房并随后暴露给人员。

存在许多碘化合物，但是最重要的碘物质是碘化物、碘酸盐和挥发性化合 物分子碘(I₂)和有机碘化物(RI)。许多有机碘化物可以潜在地在容器中形成， 但是碘甲烷(CH₃I)是最易挥发的。迄今为止，在核发电中没有适宜的方法来 避免非故意的碘物质释放，尽管早已注意到需要俘获碘物质的事实。

因此本发明的目标是提供有效的和可靠的保留在核发电中释放作为间接损 害的碘物质的方法。

这些目标依照本发明对水溶液中的碘物质进行保留的方法来实现，该方法 包括步骤：a)向水溶液添加亲核剂或多种亲核剂的混合物；和b)向水溶液添 加可溶性离子交换剂或多种可溶性离子交换剂的混合物。

该特征提供有效地保留碘物质的方法。通过向水溶液中添加亲核剂或亲核 剂的混合物，经添加可溶性离子交换剂或可溶性离子交换剂的混合物，I₂、RI 和碘酸盐在很宽的温度和pH范围内还原成非挥发性的碘化物阴离子，碘化物阴 离子的有效结合阻止它们的潜在的再次氧化为易挥发的碘物质，尤其在低的pH 和在通常发生在核发电故障时的剧烈的辐照下。

为了提高上述方法的效率，步骤a)和b)可以同时进行。

合适的亲核剂可以选自硫代硫酸钠，Na₂S₂O₃，N₂H₅OH，NH₂OH， H₂NC₂H₄SH，(NH₄)₂S，甲酸钠。

优选的可溶性离子交换剂可以是长链胺，更优选长链季胺。

尤其当在前提到的步骤a)和b)同时进行时，硫代硫酸钠可以用作优选的 亲核剂，且三辛基甲基氯化铵可以用作优选的可溶性离子交换剂。

为使用和保养核电站零件，必需能从被污染的安全壳和设备中除去碘物质。 因此在步骤a)和b)之后执行步骤c)是非常有用的，步骤c)包括用固相无机 材料过滤水溶液的步骤。合适的固相无机材料可以是选自SiO₂，Al₂O₃，TiO₂和 凝灰岩或其混合物。

按照本发明的方法通过保留反应堆安全壳中的碘在严重事故条件下实现控 制碘源的方法及过程。目标同时还在于确保在适合固相上碘与负载添加剂间的 有效结合。从而完全简化了这种放射性废料的处理。

通过适应于各自情况应用上述方法来函盖几种应用。作为第一方案可以考 虑危险的损毁，例如在核电站中堆芯熔化。大量的气体化合物由于堆芯的过热 而产生。这些气体化合物不得不释放到环境以免干井的爆炸。现在，这些气体 化合物可以被引导到一泄压过滤器中，步骤a)和b)可以在泄压过滤器中进行。 碘物质现在有效地在泄压过滤器中吸收和因此不释放入环境中。

作为发明方法应用的第二方案，可以考虑燃料棒的棒机套的泄漏。包含在 反应堆压力容器中的水溶液可以根据本发明的步骤进行处理，再一次允许完全 保留碘物质，例如为保养目的。然后，剧烈的辐照损坏材料并阻止碘物质。这 些材料不损害现在关闭的和运转核发电系统的化学性质。

作为第三方案，再一次考虑危险的损毁，其中污染的水和气体渗透干井。 因此能够在反应堆压力容器内放置亲核剂和可溶性离子交换剂。另外，为还原 和结合碘物质，包含亲核剂和可溶性离子交换剂的水溶液可以被喷入反应堆压 力容器中。