專利名稱:放射性廢液處理的制作方法
本發(fā)明涉及一種處理低水平放射性廢液的方法，特別是涉及處理含貝塔(β)或伽瑪(γ)射線的低水平放射性物質(zhì)的廢液，并將其轉(zhuǎn)化為可貯藏的固態(tài)物質(zhì)的方法。
核工業(yè)所遇到的主要問題之一就是如何貯藏放射性廢物和廢液。廢液必須要處理，并且將其轉(zhuǎn)化為占極小體積的穩(wěn)定的產(chǎn)物。
迄今為止，人們已提出了幾種解決方法，其中包括稀釋、中和廢液和沉淀含金屬的氫氧化合物。也可以蒸發(fā)掉一部分水來得到污泥，再經(jīng)過離心分離后將其封閉在瀝青、水泥中或?qū)⑵浞贌?。這些工藝只能在專門化的處理中心進行。
美國專利A-4065400公開了一種處理方法，該方法是將霧化后的廢液導入中性熱粒子的流化床，經(jīng)流化床鍛燒使之玻璃化，然后將其排出。
英國專利A-2046499公開了一種處理方法，該方法是廢液中的放射性元素固定在離子交換樹脂中，然后用有機材料封裝后棄于海床上。這種處理方法需使用笨重的，無法在各現(xiàn)場都適用的，且不能移動的設備。為了得到封裝的干燥制品，還要加入額外的物質(zhì)以便增加貯存的容積。
從歐洲專利公開說明書-A-0125381(羅克韋爾)中可知，為了減小含有自由水的低水平放射性廢液的體積，將廢液轉(zhuǎn)化成霧化狀態(tài)，并與熱氣體接觸以形成干燥的流動粉末和水蒸汽，然后將粉末混入一種結(jié)合料中以便貯存。這種處理工藝在固定設備上的碳鋼容器中進行，并且由燃料燃燒來加熱氣體。上述方法可能在容器中產(chǎn)生放射性污染，如果不采取另外的預防措施，上述方法所用燃料也會產(chǎn)生污染。因此，這種方法不宜采用。
本發(fā)明的目的之一是提供一種處理低水平放射性廢液的、基本上無污染的方法。而采用這種方法的設備將能長期安全地工作，這種設備能生產(chǎn)出更適于長期存放的固態(tài)制品。本發(fā)明的另一目的是提供一種可移動的按本發(fā)明方法工作的設備。
本發(fā)明提供了一種用于處理低水平放射性廢液的方法，該方法包括霧化廢液來提供固態(tài)放射性材料顆粒，然后將其封裝在結(jié)合料中。其特征在于，在廢液霧化之前，將其PH值調(diào)節(jié)到中性。調(diào)整廢液的PH值的作用是為了保證當廢液霧化時，形成的固體不會在裝置內(nèi)部結(jié)晶。在噴霧器內(nèi)壁表面或與其相通管內(nèi)形成的沉積物，會使其受到侵蝕甚至發(fā)生堵塞。另外，由于放射性顆粒是PH值中性的，在它們封裝到結(jié)合料，如樹脂、泥凝土或瀝青中后，能減少它們的化學侵蝕或不穩(wěn)定性。
將PH值調(diào)整到6到8之間較好，最好調(diào)整到約6.7?？梢允褂枚喾N中和劑來調(diào)整PH值，但最好使用強堿溶液，這種強堿溶液以氫氧化鉀為最佳。在冷卻及攪拌條件下進行中和反應最為合適，這樣就不會達到形成氣溶膠的溫度。
中和后的廢液(可能是懸浮液)，被送到一個離心葉輪式噴霧器和噴霧干燥器的渦輪，該渦輪最好是位于園錐形室的內(nèi)部和頂部。渦輪的轉(zhuǎn)速最好為18，000-14，000轉(zhuǎn)/分，以便形成細小液滴的煙霧。向這些煙霧中噴入熱空氣并造成液體的瞬時蒸發(fā)，形成相互不聚集在一起和不粘在室壁上的干燥顆粒。這些顆粒由熱空氣流將它們從室的錐形底部帶走?？諝庾詈糜刹辉斐晌廴镜难b置加熱，最好用電加熱器，加熱溫度最好是400℃-500℃。
可調(diào)節(jié)送入和送出的空氣流量，以便使霧化器出口空氣溫度保持為105℃～150℃之間。
所形成的空氣、顆粒和水蒸汽的混合物輸送到前置過濾器，然后經(jīng)過濾器及后置過濾器過濾，這樣氣流完全不含污染物，可排至大氣中。
在過濾器中回收干燥顆粒，然后與封裝劑混合，封裝劑最好是熱固性塑料。將混合物置于塑料封裝物中，封裝物內(nèi)造成200到400帕的真空，加熱溫度在110℃到150℃之間，以便使塑料流動。這些封裝物按通常的方法被放入容器中貯存或?qū)⑺鼈兟竦簟?br>上述熱固性塑料最好采用低比重的聚乙烯，對于某些含特殊的放射性污染物的制品，則可采用樹脂、混凝土或瀝青。封裝物最好是聚乙烯制成的。
因此，本發(fā)明使對含貝塔(β)和伽瑪(γ)射線污染的廢液進行處理成為可能，這樣可制成符合原子能發(fā)展及研究協(xié)會(ANDRA)所訂標準的固體制品。
本發(fā)明的方法由連續(xù)的一整套工藝步驟完成，沒有間斷的環(huán)節(jié)。制品的體積大大地減小，它們的化學性質(zhì)不活潑，具有合適的機械特性。在進行浸濾試驗時，不會釋放出有毒物質(zhì)，然且不會有滲漏現(xiàn)象發(fā)生。
本發(fā)明適用于含任何低水平放射源的廢液，特別適用于含貝塔(β)和伽瑪(γ)放射體的低水平放射性廢液。上述放射強度一般低于4X10-1G.Bg.m-3。
本發(fā)明還提供了一種用于處理低水平放射性廢液的設備，它包括一個容納液體的容器并將廢液輸送到霧化器中，由某個裝置向霧化器提供熱空氣，由過濾裝置將固體顆粒和水蒸汽分離，其特征在于，在廢液輸入到霧化器之前調(diào)整其PH值。
本發(fā)明裝置的內(nèi)壁由不銹鋼制成較為合適，霧化器渦輪的轉(zhuǎn)速最好在18，000～24，000轉(zhuǎn)/分之間，以便由熱空氣霧化形成微小液滴。最好是用電加熱器加熱空氣供給霧化器。
本發(fā)明的一個重要特征是這套設備安裝在拖車上，以便移至需處理廢液的地方。為了這一目的，將拖車密封在防輻射屏蔽內(nèi)。
為了更好地理解本發(fā)明，將參照附圖進行進一步描述，其中圖1是本發(fā)明裝置的示意圖。
圖2是圖1中裝在拖車上的裝置的透視圖。
圖1中的設備由一些容器組成，這些容器都具有或配置有INOX314或INOX316這樣的不銹鋼內(nèi)壁。接收罐1有一空心壁2，用于接收和循環(huán)水這類冷卻液。用管3連接罐1的出口4和收集槽5?？刂崎y6裝在管3上。罐1和槽5都帶有攪拌器7。管8由槽5的出口9通到霧化干燥器11的頂部，這種霧化干燥器是法國F10或P6型的NIRO霧化器。真空泵12裝在管8上。干燥器11具有一個一定直徑的上部13和圓錐形下部14。旋轉(zhuǎn)渦輪15由干燥器11的頂蓋10向下延伸且能以18，000～24，000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。向功率140千瓦的電加熱器16供應空氣，然后熱空氣通過管17導入干燥器11。管18由干燥器11的出口導入第一級過濾器19，第一過濾器19帶有過濾部件20。過濾器19的下部出口通到流化床22，側(cè)出口23通到第二級過濾器24上，然后過濾器24通到通風機分離器25上，流化床22的出口端通到加熱裝置26上，再將固體顆粒與熱固性樹脂通入加熱裝置26，加熱裝置26下面是貯存區(qū)27。
在使用時，將低水平放射性廢液引入罐1中。當冷卻劑通過空心壁2和攪拌裝置7循環(huán)時，把中和劑(如溶在水中的氫氧化鉀溶液)加到廢液中。監(jiān)測廢液的PH值，直到這一值達到6到8之間，最好能達到6.7。中和后的廢液通入收集罐2，電加熱器16加熱的空氣通過管17通到干燥器11。將已中和的廢液泵到以18，000～24，000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的渦輪15上，使得在干燥器11中形成微小液滴，然后由熱空氣將液滴霧化形成顆粒和水蒸汽，顆粒象粉末一樣沉積在干燥器11內(nèi)壁上。熱空氣通過粉末進入過濾器19，將水蒸氣與顆粒分離，然后這些顆粒通過流化床22上方進入加熱器26，在真空和受熱條件下封裝在樹脂中。本方法易于操作且設備不易受侵蝕，減少了廢液體積，制出了密度大、含水量低、異常穩(wěn)定的最終制品。
圖2中表示出裝在圖1中帶有輪31的拖車30上的設備。拖車可從一地開往另一地，就地處理低水平放射性廢液。
輻射防護屏蔽32蓋住了整套設備的外部。
將通過下述實施例進一步闡述本發(fā)明。
實例1受到“水浴”(Swimming bath)污染的不同的組分，靠重量各占50%的磷酸和硫酸混合物的作用來電解去污，然后進行漂洗。
將含濃度為125克/升的H2SO4、125克/升的H3PO4和3.3克/升的金屬離子的懸浮液收集起來使其經(jīng)過本發(fā)明工藝處理，這種處理是在處理懸浮液的能力為80升/小時的設施上進行。首先利用濃度為450克/升的KOH溶液進行淋洗中和，使PH值達到6.7，反應在低于90℃的溫度條件下進行。收集總含鹽量為438克/升的懸浮液，然后在裝有以18000轉(zhuǎn)/分速度旋轉(zhuǎn)的渦輪的霧化器中處理。向霧化器通入入口溫度為450℃，出口溫度為110℃的980立方米/小時流量的熱空氣。濾液導出過濾器，平均粒度大約為26微米、比重0.57、濕度小于0.05%的顆粒按35公斤/小時的產(chǎn)率被收集起來。氣態(tài)廢物的顆粒含量小于0.01毫克/標準立方米。
上述固體顆粒與15公斤粒度為300微米的低比重聚乙烯混合，將混合物置于聚乙烯封裝物中，封裝物內(nèi)產(chǎn)生250帕的相對真空，并將其加熱到130℃，封裝后制品體積大約有50立方分米。
實例2.
一種低水平放射性廢液的典型溶液由下述成份組成H2PO4686克/升H2SO4387克/升Fe 20克/升Cr 4.75克/升Ni 2.8克/升用100毫升水稀釋100毫升廢液，形成PH值約為0.5的混合物?；旌衔锱c鉀堿溶液(1.5份鉀堿珠比4份水)中和，直到PH值為6.5。在中和過程中生成綠色晶體沉淀，靠攪拌使其保持為懸浮液。
用如圖1所示設備處理中和后的溶液。進入霧化干燥器的熱空氣入口溫度500℃，出口溫度120℃，霧化器渦輪以20000轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，干燥時間約為45分鐘。干燥器是開口的。含水量為10%的粉末沉淀物可以從干燥器下部觀察到。干燥后含水量降到3%。篩分試驗表明，10%的制品粒徑小于14微米，50%的制品粒徑小于41微米，90%的制品粒徑小于86微米。
實例3重復例1的試驗，其熱空氣入口溫度為425℃，出口溫度為130℃;霧化器渦輪轉(zhuǎn)速24，000轉(zhuǎn)/分;干燥時間2.5小時，篩分試驗結(jié)果為10%制品小于9微米;50%制品小于30微米;90%小于63微米。
本發(fā)明設備可以用軟化水沖洗，由于本發(fā)明的方法提供了一種不受放射性材料侵蝕的工藝形式，而且本發(fā)明容器的內(nèi)壁由不銹鋼制成，所以設備上只有極少甚至完全沒有放射性物質(zhì)聚集，因此處理設備可以長期安全地使用。
權(quán)利要求
1.一種處理低水平放射性廢液的方法，包括如下過程將廢液霧化，制成固態(tài)放射性材料的顆粒，然后將顆粒封裝在結(jié)合料中，其特征在于，在廢液被霧化之前，將廢液的PH值大致調(diào)整到中性。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其特征在于，廢液的PH值調(diào)整到6和8之間。
3.如權(quán)利要求
2所述的方法，其特征在于，廢液的PH值調(diào)整到6.7。
4.如上述任何一個權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，使用一種強堿溶液來調(diào)節(jié)廢液的PH值。
5.如權(quán)利要求
4所述的方法，其特征在于，所述的強堿溶液是氫氧化鉀。
6.如上述任何一個權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，在調(diào)整PH值時，攪動和冷卻廢液。
7.如上述任何一個權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，在于所述霧化器相連的容器中調(diào)節(jié)PH值，該容器和霧化器都有不銹鋼內(nèi)壁。
8.如上述任何一個權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，霧化器有一個旋轉(zhuǎn)渦輪，向渦輪供給基本上為中性的廢液，渦輪旋轉(zhuǎn)形成廢液的微小液滴，然后液滴由通入霧化器的熱空氣霧化，形成放射性材料的顆粒，并且將這些顆粒輸送到霧化器的內(nèi)壁上。
9.如權(quán)利要求
8所述的方法，其特征在于，供給霧化器的熱空氣是由電加熱器加熱的，其入口溫度約為400℃到500℃。
10.如權(quán)利要求
8或9所述的方法，其特征在于，從霧化器送出的熱空氣，其出口溫度大約為105℃到150℃。
11.如權(quán)利要求
8或9所述的方法，其特征在于，利用通過過濾濾器，將固體顆粒與水蒸汽分離。
12.如權(quán)利要求
11所述的方法，其特征在于，所述的過濾器由多個過濾器構(gòu)成，其中每一個過濾器都有逐級變細的篩孔，并且將這些過濾器排列起來用以將清潔空氣排回到大氣中。
13.如上述任何一個權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，固體顆粒在除去水蒸汽后，再從流化床上方通過。
14.如上述任何一個權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，所述固體顆粒是在真空條件下封裝在熱固性樹脂、混凝土或瀝青中。
15.如上述任何一個權(quán)利要求
所述的方法，其特征在于，用軟化水流經(jīng)容器和霧化器以清潔它們。
16.用于處理低水平放射性廢液的設備，包括一個接收廢液的容器并將廢液送到一個霧化器，向霧化器供應熱空氣的裝置及用于分離固體顆粒和水蒸汽的裝置，其特征在于，在廢液送到霧化器(11)之前，用裝置(1)調(diào)整廢液的PH值。
17.如權(quán)利要求
16所述的設備，其特征在于，所述設備的內(nèi)壁都用不銹鋼制成。
18.如權(quán)利要求
16或17所述的設備，其特征在于，霧化器(11)有一渦輪(15)，它以大約18000到24000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以形成廢液的微小液滴，這些微小液滴由熱空氣霧化。
19.如權(quán)利要求
16到18中的任何一個權(quán)利要求
所述的設備其特征在于，提供給霧化器的熱空氣由電加熱器(16)加熱。
20.如權(quán)利要求
16到19中的任何一個權(quán)利要求
所述的設備，其特征在于，所述設備固定在拖車(30)上，以便移動到能提供待處理的廢液的地方。
21.如權(quán)利要求
20所述的設備，其特征在于，所述的拖車被封閉在防輻射的屏蔽(32)中。
專利摘要
將低水平放射性廢液的pH值大致調(diào)整到中性，廢液通入有一個霧化器(11)的設備，霧化器有一個渦輪(15)，空氣由電加熱器加熱然后送到霧化器(11)以便提供低水平放射性廢液顆粒。這些顆?？梢苑庋b在樹脂內(nèi)。這套設備是可以移動的。
文檔編號G21F9/14GK86106420SQ86106420
公開日1987年5月20日 申請日期1986年10月4日
發(fā)明者夏爾·富歇隆, 讓·雅克·菲唐, 埃爾韋·雅尼奧 申請人:索馬費爾公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan