×
17.06.2023
223.018.7efd

Результат интеллектуальной деятельности: Способ извлечения актинидов из отработавших высокоэффективных фильтров очистки воздуха

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области техники, связанной с разработкой методов и аппаратов для переработки из видов радиоактивных отходов (РАО), образующихся в процессе фабрикации ядерного топлива и переработки отработавшего ядерного топлива - высокоэффективных аэрозольных фильтров воздуха, насыщенных твердыми частицами-носителями делящихся материалов. Предложен способ извлечения актинидов из отработавших высокоэффективных фильтров очистки воздуха, в котором после окислительного обжига в течение 2 ч при 300°С фильтроткань извлекают из корпуса, а отмывку фильтра ведут не менее 60 мин в реакционном объеме в форме параллелепипеда раствором с температурой до 65-70°С, содержащим 15 масс.% азотной кислоты и подвергаемым постоянному турбулентному перемешиванию в ультразвуковом поле с частотой 20,9-23,9 кГц и удельной мощностью не менее 5,6 Вт/дм, формируемом массивом излучателей, расположенных как минимум в трех гранях параллелепипеда. Предлагаемый способ позволяет перевести более 98% актинидов в раствор, который может быть направлен на их извлечение сорбционными либо экстракционными методами. 2 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области техники, связанной с разработкой методов и аппаратов для переработки из видов радиоактивных отходов (PAD), образующихся в процессе фабрикации ядерного топлива и переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) - высокоэффективных аэрозольных фильтров воздуха, насыщенных твердыми частицами-носителями делящихся материалов.

Уровень техники

Известны способы и аппараты ультразвуковой обработки РАО, предназначенные для очистки массивных изделий, имеющих поверхностные загрязнения радионуклидами (RU 2635202, 09.11.2017, RU 2384906, 20.03.2010, RU 2416833, 20.04.2011, RU 2329555 С2, 21.08.2006). Значительное количество охранных документов посвящено восстановлению эксплуатационных характеристик многоразовых металлотканевых фильтров, используемых в гражданской авиации для очистки топлива, масел, гидравлических жидкостей и т.п. (RU 49740 U1, 10.12.2005, RU 2378036, 10.01.2010, SU 1033162, 07.08.1983). Способов извлечения ценных компонентов из НЕРА-фильтров с помощью ультразвуковых колебаний не обнаружено. Также известен способ извлечения плутония из высокоэффективных аэрозольных (НЕРА) фильтров методом кучного выщелачивания. Процесс ведется в установке петлевого типа с циркуляцией 4 моль/л азотнокислого раствора, содержащего нитраты церия, через штабель фрагментированной загрязненной фильтроткани и проточный электролизер, окисляющий ионы Се3+ до Се4*, служащих окислителем для перевода нерастворимого PuO2 в форму PuO22+ (Scheitlin F.M., Bond W.D. Recovery of Plutonium from HEPA Filters by Ce(IV) - Promoted Dissolution of PuO2 and Recycle of the Cerium Promoter. Oak Ridge National Laboratory, 1980. 64 p.ORNL/TM-6802) (прототип).

Недостатками этого способа являются сложность аппаратурного] оформления, затрудняющая его полномасштабное применение в радиохимическом производстве и наличие окислителя Се4+ в выщелачивающем растворе, способствующее интенсивной коррозии нержавеющей стали, что требует выбора особых конструкционных материалов. Единственный материал анода, продемонстрировавший достаточную устойчивость к выщелачивающему раствору - платина, использование которой ведет к удорожанию аппаратурного оформления процесса.

Раскрытие сущности изобретения

Один из видов вторичных радиоактивных отходов, образующихся на радиохимическом производстве, являются высокоэффективные аэрозольные фильтры (или НЕРА-фильтры) локальных систем газоочистки. В ряде технологических цепочек, таких как фабрикация карбидного, нитридного, силицидного или оксидного топлива, либо переработка ОЯТ, данный тип фильтров может накапливать значимые количества урана, плутония и минорных актинидов (нептуний, америций и кюрий). Из всех радионуклидов, присутствующих в ядерном топливном цикле, данные группы представляют наибольшую угрозу окружающей среде ввиду свойственным им альфа-активности, длительным периодам полураспада и высокой склонности к геохимической миграции. В соответствии с принципом радиационной эквивалентности, при котором суммарная активность захораниваемых отходов соответствует активности добытого для их производства урана. Потери делящихся материалов совместно со всеми видами отходов не должна превышать 0,1% от их содержания в ОЯТ, что требует принятия мер по их максимальному возврату в ядерный топливный цикл. В основе действия НЕРА-фильтров лежат 4 физических эффекта: зацепление, инерция, диффузия и сито, в связи с чем частицы ассимилируются не на поверхности, а в волокнистой и плохо смачиваемой толще фильтрующей перегородки, что является принципиальным отличием от фильтров иного типа. Использование сгораемых изделий в радиохимическом производстве ограничено из соображений безопасности, поэтому в качестве перегородки указанных фильтров используется стеклобумага, устойчивая к химическим и термическим воздействиям. Данное обстоятельство существенно затрудняет селективное извлечение целевого компонента из отработанной перегородки и для обеспечения максимальной эффективности требует полного растворения фильтроматериала, что неминуемо приведет к загрязнению продуктового раствора компонентами стекла, в частности кремнием, гидролизованные соединения которого осложняют фазоразделительные процессы.

Задачей изобретения является извлечение делящихся материалов; из отработавших высокоэффективных аэрозольных фильтров (НЕРА-фильтров) и перевод их в форму, удобную для дальнейшей гидрометаллургической переработки. Это достигается тем, что после окислительного обжига из отработавшего фильтра извлекается загрязненная фильтрующая перегородка и обрабатывается горячим постоянно перемешиваемым турбулентными потоками азотнокислым раствором в ультразвуковом поле, формируемым массивом ультразвуковых излучателей. В ходе обработки твердые частицы претерпевают два воздействия: выбивание ультразвуком из толщи фильтр-материала в реакционный объем и их последующее растворение кислотой.

Техническим результатом заявленного изобретения является возможность достаточно полного (до 98,4%) извлечения делящихся материалов из отработавших высокоэффективных фильтров (НЕРА-фильтров) очистки воздуха с фазоразделительной перегородкой, выполненной из стеклобумаги.

Описание чертежей

На фиг. 1, 2 представлен внешний вид фильтра, подвергаемого обработке:

Осуществление изобретения

Отработавший высокоэффективный аэрозольный фильтр подвергается обжигу в воздушной атмосфере при температуре 300°С в результате дисперсные частицы актинидов, представленные металлами, нитридами или карбидами переходят в оксидную форму (фиг. 1. После этого фильтроткань механически извлекают (фиг. 2 из корпуса фильтра и помещают в турбулентно перемешиваемый раствор, содержащий 15 масс. % азотной кислоты и нагретый до 65-70°С. На реакционный объем, имеющий форму параллелепипеда, подается ультразвуковое поле с частотой 20,9 - 23,9 кГц таким образом, что его источники располагаются на верхней, нижней и двух боковых сторонах, а его удельная мощность составляет не менее 5,6 Вт/дм3. Обработку проводят в течение заданного промежутка времени (не менее 60 минут), полученный продуктовый раствор направляется на дальнейшую гидрометаллургическую переработку.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность промышленного извлечения до 98,4% делящихся материалов из высокоэффективных аэрозольных (HEPA) фильтров в аппарате ваннового типа, не содержащем дорогостоящих и неметаллических конструкционных материалов, формирующих потоки вторичных радиоактивных отходов.

Способ извлечения актинидов из отработавших высокоэффективных фильтров очистки воздуха, отличающийся тем, что после окислительного обжига в течение 2 ч при 300°С фильтроткань извлекают из корпуса, а отмывку фильтра ведут не менее 60 мин в реакционном объеме в форме параллелепипеда раствором с температурой до 65-70°С, содержащим 15 масс.% азотной кислоты и подвергаемым постоянному турбулентному перемешиванию в ультразвуковом поле с частотой 20,9-23,9 кГц и удельной мощностью не менее 5,6 Вт/дм, формируемом массивом излучателей, расположенных как минимум в трех гранях параллелепипеда.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 51-60 из 554.
10.12.2013
№216.012.8a5a

Способ эксплуатации ядерного реактора на быстрых нейтронах с нитридным топливом и жидкометаллическим теплоносителем

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в ядерных реакторах на быстрых нейтронах с нитридным топливом и жидкометаллическим теплоносителем. Способ эксплуатации ядерного реактора осуществляют в замкнутом топливном цикле с переходом в течение нескольких кампаний к работе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501100
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.8a5b

Способ эксплуатации ядерного реактора на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано в ядерных реакторах на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Способ эксплуатации ядерного реактора на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем осуществляют в замкнутом топливном цикле с переходом в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501101
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.8a5e

Устройство для резки чехла с отработавшим ядерным топливом в ячейке хранилища

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано в устройствах для резки чехла с отработавшим ядерным топливом в ячейке хранилища. Устройство содержит вертикально-сверлильный станок, который установлен на платформе, расположенной с возможностью поворота относительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501104
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.8a60

Способ дезактивации материалов

Изобретение относится к ядерной технике и технологии, к дезактивации различных материалов, загрязненных радионуклидами. В заявленном способе дезактивацию проводят в две стадии: на первой стадии в разогретую до 110°C камеру дезактивации с загрязненными материалами подают пар, активированный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501106
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.12.2013
№216.012.8e33

Устройство для определения максимальной энергии электронов

Предложено устройство для определения максимальной энергии электронов. Устройство содержит фильтр из электропроводящего материала с малым атомным весом и известной зависимостью пробега электронов от их энергии и детектор для регистрации электронов. Устройство выполнено в виде монолитного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502086
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.12.2013
№216.012.8e76

Способ модификации поверхностей металлов или гетерогенных структур полупроводников

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в космических технологиях, авиастроении, автомобилестроении, станкостроении, технологиях создания строительных материалов и конструкций, в области трубопроводного транспорта и в технологии создания полупроводниковых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502153
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.12.2013
№216.012.905a

Лазерное устройство контроля околоземного космического пространства

Изобретение относится к области лазерной локации. Лазерное устройство контроля околоземного космического пространства содержит установленные на первой оптической оси вспомогательный источник лазерного излучения, селектор угловых мод с первым зеркалом резонатора, задающий генератор рабочего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502647
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9179

Способ стабилизации монорельсовой ракетной тележки (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)

Изобретение относится к пусковым установкам, а именно к испытательным стендам. Стабилизирующее устройство монорельсовой ракетной тележки (РТ) содержит основной башмак с собственной парой крыльев в виде пластин и возможностью охвата рельсовой направляющей и перемещения вдоль нее, два крыла,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502934
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9181

Способ высокоскоростного метания из ствольной пороховой баллистической установки

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к способу высокоскоростного метания из ствольной пороховой баллистической установки. В способе высокоскоростного метания из ствольной пороховой баллистической установки используется два пороховых заряда, разделенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502942
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9224

Лазер на парах щелочных металлов с диодной накачкой

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер на парах щелочных металлов с диодной накачкой содержит лазерную камеру с внутренней полостью с прозрачными торцевыми окнами, замкнутый герметичный контур для циркуляции активной среды, проходящий через внутреннюю полость камеры в направлении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503105
Дата охранного документа: 27.12.2013
Показаны записи 1-9 из 9.
27.11.2014
№216.013.0b1a

Способ извлечения йода из жидкой или газовой фазы

Изобретение относится к химии и технологии йода и может быть использовано для извлечения йода из природных и техногенных растворов или из газовоздушной смеси. Способ заключается в сорбции йода и последующей десорбции. В качестве сорбента используют активный уголь, полученный из косточек плодов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534250
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.12.2015
№216.013.9c73

Способ переработки полиметаллических руд

Изобретение относится к переработке полиметаллических руд грануляцией и последующим кучным выщелачиванием. Грануляцию руды осуществляют раствором серной кислоты с расходом 0,033-0,2 т/т руды. В качестве связующей добавки используют жидкое стекло с расходом 0,0-2,0%. Расход жидкого стекла...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571676
Дата охранного документа: 20.12.2015
10.02.2016
№216.014.c242

Способ переработки шлифотходов от производства постоянных магнитов

Изобретение относится к способу переработки отходов шлифования постоянных магнитов. Шлифотходы смешивают с концентрированной (не менее 92%) серной кислотой в количестве, необходимом для получения твердого агломерированного продукта. Затем проводят процесс твердофазной сульфатизации при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574543
Дата охранного документа: 10.02.2016
10.02.2016
№216.014.c4b2

Способ разложения щавелевой кислоты из азотнокислых маточных растворов

Изобретение относится к способу разложения щавелевой кислоты из азотнокислых маточных растворов на биметаллическом платино-рутениевом катализаторе. Процесс ведут в динамических условиях в сорбционной колонке, заполненной биметаллическим платино-рутениевым катализатором при соотношении платины к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574396
Дата охранного документа: 10.02.2016
16.05.2023
№223.018.644d

Способ получения минералоподобной матрицы для иммобилизации высокоактивных отходов

Изобретение относится к переработке высокоактивных отходов (ВАО) путем иммобилизации в минералоподобные матрицы (МПМ) для использования в составе радиохимических производств, специализирующихся на переработке отработавшего ядерного топлива. Метод включает подачу жидких радиоактивных отходов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002790580
Дата охранного документа: 27.02.2023
16.05.2023
№223.018.6450

Способ переплавки конструкционных материалов оболочек отработавших твэлов и конструкционных материалов отработавших тепловыделяющих сборок

Изобретение относится к области металлургии, а именно к пирометаллургической переработке металлических радиоактивных отходов, представленных оболочками отработавших твэлов. Способ включает предварительное смешение фрагментов конструкционных материалов (КМ) отработавших оболочек твэлов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002790544
Дата охранного документа: 22.02.2023
16.06.2023
№223.018.79dc

Устройство определения малых концентраций дм в отвс

Изобретение относится к средству обнаружения радиоактивных веществ, в частности к разработке установки экспрессного обнаружения делящихся материалов (ДМ) в металлической матрице при утилизации конструкционных материалов (КМ) отработанных тепловыделяющих сборок (ОТВС). Работа устройства основана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002737636
Дата охранного документа: 01.12.2020
16.06.2023
№223.018.7b3c

Плавильный узел для индукционной переплавки металлических радиоактивных отходов

Изобретение относится к плавильному узлу для переработки высокоактивных металлических отходов, используемому в установке индукционного шлакового переплава металлических радиоактивных отходов МРАО, размещаемой в радиозащитной горячей камере, оснащенной манипуляторами. Плавильный узел содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002753924
Дата охранного документа: 24.08.2021
17.06.2023
№223.018.80ae

Способ переработки радиоктивных отходов, образующихся в процессе разрушения облученных тепловыделяющих сборок реакторов на быстрых нейтронах, методом индукционного шлакового переплава в холодном тигле

Изобретение относится к области переработки радиоактивных отходов (РАО), образующихся в процессе разрушения облученных тепловыделяющих сборок (ОТВС) реакторов на быстрых нейтронах (РБН), методом индукционно-шлакового переплава в холодном тигле. Разработана установка индукционно-шлакового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002765028
Дата охранного документа: 24.01.2022
+ добавить свой РИД