[发明专利]一种放射性硝酸废液脱硝蒸发浓缩方法及装置

说明书

本发明属于核燃料后处理技术领域，具体涉及一种放射性硝酸废液脱硝蒸发浓缩方法及装置，其中的方法包括如下步骤：步骤S1，将放射性硝酸废液加热至第一设定温度，将反应容器加热至第二设定温度；步骤S2，将放射性硝酸废液、脱硝剂和氮氧化物气体一起注入反应容器内进行脱硝蒸发反应；步骤S3，维持放射性硝酸废液、脱硝剂和氮氧化物气体的注入直至全部放射性硝酸废液的脱硝蒸发反应结束。本发明通过在放射性硝酸废液脱硝蒸发反应过程中鼓入氮氧化物气体来消除爆沸现象，且在放射性硝酸废液脱硝蒸发反应的过程中无盐，不引入杂质离子，具有工艺过程稳定，适用性广，对设备改造少等特点。

技术领域

本发明属于核燃料后处理技术领域，具体涉及一种放射性硝酸废液脱硝蒸发浓缩方法及装置。

背景技术

本发明属于核燃料后处理专业，涉及核燃料后处理过程中含有放射性硝酸废液的蒸发浓缩，如含有一定浓度的铀、钚硝酸溶液中间产品、含有放射性的工艺硝酸废液(如低放废液、中放废液、高放废液)等。

在先进核能国家的后处理厂中，将放射性富集在于小体积相中，排放的废液中放射性尽量低，是是后处理厂废液处理的一个原则。因此其都非常重视蒸发浓缩技术。另外，蒸发浓缩是后处理厂放射性水溶液回收硝酸、回收水以备复用的重要技术，在含有硝酸的料液蒸发浓缩过程中，料液硝酸浓度逐渐升高，将影响料液的继续蒸发浓缩，同时硝酸浓度过高，会导致设备的腐蚀加快，因此需要向被蒸发硝酸溶液中加入甲醛、甲酸等脱硝剂，使硝酸分解从而降低其浓度，以便实现料液的顺利蒸发浓缩。一般地控制硝酸浓度不超过4mol/L，可减轻对设备的腐蚀并保证蒸发浓缩倍数及净化系数的要求。

放射性硝酸废液的蒸发浓缩设备同时也是一个脱硝反应器，必须解决好脱硝反应对蒸发的影响。蒸发器内料液的酸度、温度和脱硝剂浓度是影响脱硝反应的重要因素，脱硝剂加至蒸发器后，由于料液温度升高，料液中的亚硝酸分解溢出而浓度降低，未能引发脱硝反应；随着温度继续上升，料液硝酸浓度进一步升高，在此温度和酸度情况下，当一旦引发脱硝反应，由于温度较高，脱硝剂和硝酸的浓度较高，脱硝反应将异常剧烈释放出大量的气体而产生暴沸现象，将对废液蒸发的净化效果和设备安全运行造成重大影响，脱硝蒸发过程中暴沸是一个亟需解决问题。

针对含有放射性硝酸废液的脱硝蒸发浓缩研究，公开文献“亚硝酸钠消除甲醛破坏硝酸诱导期研究”中采用加入亚硝酸钠溶液的方法来缩短和消除脱硝反应的诱导期，但该方法引入了钠离子，对产品液的蒸发浓缩来说引入了杂质，对废液的蒸发浓缩引入了盐分杂质，且不利于废物最小化。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决放射性硝酸废液脱硝蒸发过程中暴沸的方法。该方法在操作过程中无盐，不引入杂质离子，工艺过程稳定，适用性广，对设备改造少，可有效解决脱硝蒸发过程中暴沸的问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种放射性硝酸废液脱硝蒸发浓缩方法，包括如下步骤：

步骤S1，将放射性硝酸废液加热至第一设定温度，将反应容器加热至第二设定温度；

步骤S2，将所述放射性硝酸废液、脱硝剂和氮氧化物气体一起注入所述反应容器内进行脱硝蒸发反应；

步骤S3，维持所述放射性硝酸废液、所述脱硝剂和所述氮氧化物气体的注入直至全部所述放射性硝酸废液的脱硝蒸发反应结束。

进一步，在所述步骤S1中，所述第一设定温度为70℃，所述第二设定温度为120℃。

进一步，在所述步骤S2中，所述放射性硝酸废液、所述脱硝剂和所述氮氧化物气体分别通过单独的管路注入所述反应容器内。

进一步，所述脱硝剂为甲酸或甲醛；所述氮氧化物气体是指任何能够产生或包含二氧化氮的气体，包括亚硝气、一氧化氮和空气的混合物或四氧化二氮气体；所述氮氧化物气体不能包含和产生破坏所述脱硝蒸发反应的物质。