[发明专利]用于处理流体废物的方法

说明书

公开了用于处理流体废物的方法，包括以足以改变废物形式化学组成的量添加一种或多种工艺添加剂至该流体废物。添加步骤可选自添加分散剂或抗絮凝剂、添加剂以降低反应性金属组分，以结合裂变产物并且降低在热处理过程中毒性或放射性元素或物质的挥发，或以并该废物的细颗粒尺寸组分为对象与该废物的细颗粒尺寸组分反应以降低粉尘并将组分固定在耐久相中。在混合流体废物与所述添加剂之后，最终热等静压废物以形成耐久且稳定的废物形式。

这一申请要求2017年1月6日提交的美国临时申请号62/443,297的优先权权益，其通过引用以其全文并入本文。

技术领域

公开的实施方案整体上涉及用于处理流体废物(例如来自废核燃料水池的那些或其它放射性、有害或毒性污泥、浆料或液体废物)的方法。还公开了由这样的废物制备高度耐久产物的方法。

背景

目前处理放射性污泥(例如镁诺克斯(Magnox)污泥)并且将污泥转变为固体废物形式的基准方法是混合污泥与水泥浆并将其浇注在由钢、不锈钢或铁制成的容器内。水泥胶结法提高总废物体积。通常，水泥胶结的镁诺克斯污泥是不稳定的，因为它含有反应性金属，该反应性金属与污泥和水泥混合物中的水反应产生氢并因此产生额外的危险。此外，污泥中的金属和其它相也可反应从而在水泥产物中形成膨胀相，结果是在储存过程中或在处置之后废物容器的膨胀。另外，与替代物例如硼硅酸盐玻璃或陶瓷相比，水泥胶结产物的耐久性(它对通过地下水或其它方式去除放射性同位素的抵抗力)低。

尽管以上提到的缺点，在公共领域中存在用于处理放射性镁诺克斯污泥的有限的替代方法。这些中的许多与脱水和或使用离子交换系统从污泥液去除放射性或毒性离子有关。结果是来自该方法具有两个或更多个废物料流输出的较复杂结果。然后采用与以上讨论的水泥胶结法大致相似的方式将这些产物装入桶或灌浆。仍然存在废物形式产物的可能情况，通过水从该废物形式产物可容易地浸出毒性或放射性组分，如可发生于地下水侵入储存库。另外，如以上提到的当水泥胶结或脱水和封装时废物形式产物将仍然含有反应性金属组分、化学结合水和一些残余的游离水，并因此将仍然产生氢。因此，使存储管理复杂化并需要额外的安全方法。

还提出了熔融污泥与添加剂以形成玻璃态废物形式并且这可(i)在熔炉箱或其它容器中使用例如电极或等离子方法原位完成；或(ii)通过在熔炉中熔融(如对于高水平废物而言已完成)并将玻璃倒入罐容器(canister)或其它容器完成。通常添加玻璃形成添加剂或助熔剂以帮助熔融。在(ii)的情况下玻璃必须是足够流动的从而倾倒，相对于这里的选项其通常降低废物装载(从而提高废物产物体积)。另外，对玻璃中晶体的量存在限制，因为这些可在一些玻璃熔炉中引起堵塞。

使用熔融方法的另一个问题是在熔融废物和添加剂混合物所需的升高的温度下，将发生挥发性组分例如放射性的铯、钌、锝等的损失。因此，技术人员最终得到含有大部分放射学存量的放射性二次废物。虽然可再循环这种尾气损失中的一些，但是挥发提高用于处理工艺的尾气系统的复杂性和成本。

另外，如果污泥含有毒性金属例如汞，这些还将通过挥发产生二次有害废物料流。通常熔融法比本文公开的发明需要更高的温度以实现致密且均匀的产物，从而相对于本文公开的方法进一步提高不期望物质/元素的挥发性。

许多这样的污泥的流变学还使污泥废物的加工复杂，这使得在没有高剪切或稀释的情况下泵送困难。稀释使该工艺较不高效并且降低处理设备生产量。

鉴于前述，需要处理放射性污泥的工艺使得：(i)放射性污泥变成适合于长期处置的稳定持久的固体废物形式；(ii)与基准方法相比降低用于储存和处置的废物体积；和(iii)提高生产量并从而提高废物处理设备的效率。

为了解决以上所述的许多需求，并且克服提到的缺陷，申请人开发了所公开的方法，其区别于之前的方法，因为它使用特定设备和帮助加工和产物形成的添加剂的不同组合和类型。公开的这种方法提供处理放射性废物(其为污泥并且特别地为镁诺克斯污泥)的方法组合，但是还可应用于与添加剂混合的液体放射性废物。