[发明专利]处理放射性溶液的方法

说明书

本发明涉及环境保护领域，更具体地，涉及处理放射性废物的领域，并且可用于安全有效地处理由于对箱和室的防护设备进行去污而形成的大量的各种放射性活度水平的液体放射性废物，且可以通过固化废物并将其掺入陶瓷基质中来减少储存废物的体积。为此目的，将防护设备表面去污后的放射性溶液作为含有氢氧化钠、高锰酸钾、草酸和硝酸的碱性和酸性溶液蒸发直至形成固体残留物，煅烧，将煅烧产物与含有钛、钙、铁(III)、锆和锰(IV)和铝的氧化物的熔融混合物的组分以特定比率混合，并熔融。

本发明涉及环境保护领域，更具体地，涉及处理放射性废物的领域，并且可用于安全有效地处理由于对箱和室的防护设备进行去污而形成的大量的各种放射性活度水平的液体放射性废物，且可以通过固化废物并将其掺入陶瓷基质中来减少储存废物的体积。

已知一种将放射性废物掺入陶瓷材料中的方法(RF专利号2153717，G21F9/16)，其由以下组成：对含有放射性核素U、Th、Am、Cm、Pu和Np以及放射性稀土元素Zr、Mo、Ru、Cs、Pd、Sr、Ba和Rb的放射性废物施以热浓缩，将浓缩物与氧化物以下列组分比例（重量％）混合：放射性废物浓缩物（以氧化物计）— 15-30；TiO₂ — 50-60；CaO — 5-10；ZrO₂ — 5-20；Al₂O₃ — 3-5；BaO — 3-10，然后将所得熔融混合物与以总熔融混合物重量的 3-10重量％的量取用的含碳材料混合，并且将所得的含碳熔融混合物的水分含量调节至5-20重量％。然后将水分含量为5-20重量％的含碳熔融混合物供应到工作温度为1,400-1,500℃的熔融陶瓷材料的表面上，将含碳熔融混合物和熔融陶瓷材料的混合物保持直至形成均化的熔体，其中通过在供应含碳熔融混合物的同时不断加热熔融陶瓷材料并使其保持来保持熔融陶瓷材料的工作温度，之后将均化的熔体冷却以形成其中包含放射性废物的整体陶瓷材料(Synroc)（最终产品），其适合于长期储存，并且放射性废物掺入陶瓷材料的整个过程在低于大气压的压力下进行。通过放射性废物（其总是含有水）的不完全脱水（蒸发或干燥）进行热浓缩，其中使用不完全脱水的放射性废物代替煅烧产物防止了在熔融混合物制备阶段形成粉尘，这增加了所实施的方法的安全性。热浓缩的放射性废物不仅掺入所得的Synroc陶瓷材料中，而且也是合成钙钛矿、钙钛锆石（zirconolite）和碱硬锰矿（hollandite）的起始组分之一，所述钙钛矿、钙钛锆石和碱硬锰矿是Synroc陶瓷材料的组成部分。

所提出的方法的缺点如下：

-高能耗；

-熔融混合物应与含碳材料连续混合，以保持材料的恒定熔化温度在1,400-1,500℃的范围内，这需要使用额外的计量器；

-该过程在低于大气压的压力下进行，这需要使用额外的设备来产生真空；

-在感应熔化器中进行该过程需要感应熔化设备（高频辐射发生器、高进给电流和在某些情况下的水冷却系统）。

将高放废物固定在陶瓷基质中的方法(2006年5月22日的RF专利号2315381，“Method for immobilizing high-level waste in a ceramic matrix”，G21F 9/16)是最接近的等同物，具有最大数量的与要求保护的发明共同的实质特征。

所述方法包括煅烧（脱硝）高放废物并将其与氧化物混合（以下列比例：高放废物的煅烧产物 — 10-20重量％_； TiO₂ — 50-60重量％；CaO — 7.5-12.5重量％；MnO —7.5-12.5重量％；Fe₂O₃ — 2.5-7.5重量％_；Аl₂O₃ — 2.5-7.5重量％），将所得混合物在不低于大气压力的压力下加热至最高工作温度2,000℃，在工作温度保持并冷却直至形成整体材料。