Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УДАЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНОГО БИТУМНОГО КОМПАУНДА ИЗ БИТУМОХРАНИЛИЩА

Изобретение относится к области утилизации твердых радиоактивных отходов.

Одним из наиболее распространенных методов фиксации жидких радиоактивных отходов (ЖРО) низкого и среднего уровней активности является отверждение путем включения их в битум (битумирование), см., например, патент РФ №534138 от 28.05.75, МПК G21F 09/16.

Как правило, процесс битумирования включает выпаривание воды из жидких отходов и смешение оставшихся солей (кубового остатка) с битумом при повышенной температуре. При охлаждении смеси образуется битумный компаунд с однородно распределенными в нем частицами отходов. При этом используется как битум мягких марок, такой как БНК-II, так и битум с включением в него растворимых полимерных материалов, отличающийся повышенной вязкостью, водостойкостью и возможностью большего наполнения радиоактивными отходами (см. авторское свидетельство СССР №550040 от 24.04.75 МПК G21F 9/16).

Для радиоактивных битумов мягких компаундов известен способ их подготовки к разливке в охлаждаемые контейнеры по авторскому свидетельству СССР №502558 от 24.06.74, МПК G21F 9/16 с целью дальнейшего захоронения. Сущность данного способа заключается в преобразовании мягкого битумного компаунда в твердые блоки, предназначенные для непосредственного захоронения в могильники без использования жесткой тары.

Битумные компаунды с включениями полимерных материалов, образующиеся при иммобилизации в них отвержденных ЖРО на стадии предварительной переработки (выпаривания жидкости), относятся к категории ТРО (твердых радиоактивных отходов).

К настоящему времени на ряде АЭС РФ в станционных хранилищах наливного типа накоплено значительное количество битумного компаунда в виде ТРО. Это представляет значительную экологическую угрозу из-за повышенной пожароопасности и биологической коррозии битума. Предпочтительнее организация хранения битумного компаунда с иммобилизованными отходами в общих хранилищах ТРО в специальных транспортируемых упаковках (металлических контейнерах-бочках емкостью 0,2 м³), что позволяет в дальнейшем без особых усилий извлекать упаковки с отходами из общих временных хранилищ и отправлять их на захоронение.

Однако извлечение битумного компаунда из наливных хранилищ АЭС, его расфасовка в транспортируемые упаковки представляет определенную проблему, поскольку в битумохранилищах для этих целей специальных мероприятий не предусмотрено.

Были проанализированы возможные способы извлечения битумного компаунда из станционных хранилищ. В частности, была рассмотрена возможность придания битумному компаунду низкой вязкости (текучести), что позволит перекачивать его из битумохранилища для дальнейшей переработки. Это, в принципе, можно осуществить двумя путями:

- разжижением компаунда до вязкого состояния легкими растворителями типа уайт-спирита;

- разогревом компаунда до технологических температур разжижения 100-200 град.

Первый путь приводит к увеличению объема конечного продукта на 10-30% (в зависимости от количества растворителя) и требует значительного времени для его испарения. Окончательная прочность материала устанавливается только после полного испарения растворителя, что ведет к загрязнению атмосферного воздуха и к повышенной пожароопасности при производстве работ.

Второй путь вне зависимости от типа теплового воздействия (нагрев паром, электронагревателями, СВЧ-излучениями т.п.) также является пожароопасным, а кроме того, происходит выделение газообразных радиоактивных веществ.

В качестве прототипа способа извлечения компаунда из битумохранилищ выбран способ гидрорезки, реализованный в установке для гидравлического удаления кокса из реакторов замедленного коксования по патенту РФ №2138534 от 15.07.97, МПК С10В 33/02. В принципе, указанный способ можно использовать для извлечения битумов, но с низкой эффективностью. Дело в том, что высоконапорные водяные струи в данной установке могут оказывать разрушающее воздействие на твердый или вязкий материал битумной композиции, но остается нерешенной проблема извлечения отделенного материала.

Поставленная задача состоит в создании безопасного и эффективного способа извлечения радиоактивного битумного компаунда повышенной вязкости из стационарного хранилища большой площади.

Поставленная задача решается тем, что в способе удаления радиоактивного битумного компаунда из битумохранилища с помощью гидрорезки, согласно изобретению, гидрорезку осуществляют сходящимися струями жидкости, направленными на контур поверхности отделяемого участка без погружения струеформирующих сопл в битумный компаунд, отделяют вырезанный участок, например, отрывом, который после стекания жидкости погружают в контейнер для последующего хранения, и повторяют многократно операцию гидрорезки, перемещая гидрорезак со струеформирующими соплами над поверхностью битумохранилища.

Технический результат способа состоит в отделении участков материала определенной формы без нагрева и больших механических усилий и незатрудненного перемещения гидрорезака над поверхностью битумохранилища, т.к. сопла, в отличие от прототипа, не вступают в контакт с разрезаемым материалом.

Управление всеми описанными операциями осуществляется дистанционно, что исключает контакт персонала с радиоактивным излучением.

Кроме того, жидкость, используемую при гидрорезке и накапливаемую в процессе работы, отводят и используют многократно для формирования режущих струй.

На чертеже схематически показан принцип гидрорезки радиоактивного битумного компаунда 1, находящегося в битумохранилище 2. Струеформирующие сопла 3 размещены по периметру донной части корпуса гидрорезака 4 с заданным наклоном навстречу друг другу. По оси корпуса гидрорезака 4 перемещается дистанционно управляемый захват 5 с зацепом 6.

Способ реализуется следующим образом.

С помощью стрелы крана (не показан) гидрорезак 4 подводят к поверхности битумохранилища 2 таким образом, чтобы струеформирующие сопла 3 оставались на некотором расстоянии над поверхностью битумного компаунда 1. В толщу материала погружают захват 5 и фиксируют его в нем с помощью зацепа 6. Производят гидрорезку струями, направленными навстречу друг другу, при этом линии реза сходятся к вершине конуса или пирамиды симметрично относительно захвата. По завершении резки захват 5 перемещают вверх. Кусок 7 битумного компаунда, за счет ослабления связи с основной массой по линиям реза 8, отрывается и выводится за пределы битумохранилища 2. После стекания жидкости под него подводят специальную тару (не показана) и высвобождают захват 5, стряхивая в тару отделенный кусок. Тару сдвигают в сторону, а гидрорезак 4 перемещают к следующей зоне реза. Так постепенно, в несколько заходов, освобождают весь объем битумохранилища 2, за исключением тех остатков, которые невозможно удалить с помощью гидрорезака и которые несложно удалить другим способом. Жидкость 9, которая скапливается на поверхности битумохранилища, постоянно откачивается и после фильтрации многократно используется для гидрорезки.

Таким образом, предлагаемый способ позволит решить назревшую проблему освобождения переполненных битумохранилищ на АЭС наиболее безопасно в сравнении с использованием нагрева и откачки битумного компаунда и экономично по сравнению с использованием механического бурения.