200971. lajstromszámú szabadalom • Kombinált szeparációs eljárás atomerőművi hulladékoldatok inaktív sótartalmának csökkentésére
HU 700971 B biak a v 'Sr* , illetve a ii4Cs+- és iJ/Csr-ionok megkötésére és lecsapására különösen hatékonyak (DFsslOO). A lecsapószerek együttes használata egymást erősíti együttlecsapás és flokkulálás révén, a keletkezett csapadékok csekély oldhatósága (oldhatósági exponensek 10, sót 30-40 felettiek) lehetővé teszi, a reagenseknek az oldat tömegéhez viszonyítva a legfeljebb 0,1-0,2 t%-ban, de célszerűen 0,1-100 ppm koncentrációban való adagolását. Ugyanakkor a lecsapás igen hatékony elválasztási művelet, mind a művelet egyszerűsége, mind csekély költségkihatása következtében, ugyanakkor a jelenlévő radioaktivitáshoz tartozó ionkoncentráció általában igen kis érték, így a lecsapáshoz használt anyagmennyiségek hatékony elválasztást biztosítanak, ami az oldatok radioaktivitási szintjének legalább két nagyságrenddel való csökkenését eredményezi. A lecsapást az ülepítés, a hagyományos és a mikroszűrés (0,5-0,1 mikrométerig) egészíti ki, e műveletek DF-je szintén jelentős, ugyanakkor előkészítő lépéseit képezik a hulladékoldatok további, főleg fordított ozmózissal történő feldolgozásának, amely értelemszerűen savas (pH) közegben végezhető, a savanyításra célszerűen HNO3 használható. Mivel a bórsav-nitrát elválasztó egység szelektivitása egyetlen fokozatban nem elég nagy, az elválasztás fokozására több egység is kapcsolható egymással sorosan, kaszkád, vagy kombinált műveleti kapcsolásban. Egyszerű megfontolásokból következik, hogy a 7 fémionelválasztó, illetve 8 bórsav-nitrát elválasztó fordított ozmózis egységek sorrendisége felcserélhető, tehát végeredmény szempontjából közömbös, hogy először a két- és többértékű ionokat választjuk el az alkáli-nitrátoktól és a bórsavtól (2.a. ábra) avagy az első lépésben a bórsavat a két- és többértékű ionoktól és az alkáli-nitrátoktól (2. ábra). A 8 bórsav-nitrát elválasztó fordított ozmózis egység permeátuma tartalmazza a bórsav döntő hányadát és mintegy szennyezésként alkáli-nitrátokat. A találmányi bejelentés szerint ez a bórsav recirkuláitatásra kerül (a primer körbe neutronmoderátorként való felhasználásra); ennek megfelelően szennyezettségét (alkáli-nitrát-, de főleg Na-tartalmát) olyan mértékűre kell lecsökkentenünk (Na- NO3 0,1t%), hogy az az erőmű 13 regenerálótartályába, annak jelentősebb terhelése nélkül bevezethető legyen. Ennek érdekében ezt a termékáramot célszerűen bepárlás utáni kristályosítással tisztíthatjuk az előírt tisztaság eléréséig, avagy más, ismert módon töményítjük. A komplett szeparációs műveletsorhoz tartozik a különböző cirkulációs és mellékágak kialakítása is. így a radioaktív termékáram kristályosításával nyert bórsavat Bx bórsavvezetéken célszerűen a folyamat legelőjére (a lecsapáshoz kezeléshez), a nitrátos termékág 10 ioncserélőből és 11 Cs+ ioncserélőből a kimerült gyantát, illetve azok regeneráló oldatait a radioaktív termékág 4 rádioaktív tartályába, a bórsavas termékág 9/b kristályosító anyaglúgját célszerűen a 2 szűrő vagy az 6 mikrószűrőbe vezetjük. A 3 bepárló kondenzátumait részben a 9/b kristályosító bórsavának oldására hasznosítjuk, nagyobb részét viszont az atomerőművi hulladékkezelés előírásai szerint hasznosítjuk. A 7 fémionelválasztó, 8 bórsav-nitrát elválasztó egységek különböző termékeinek bepárlására célszerűen ugyanazt a 3 bepárlót alkalmazzuk váltakozva az igények szerint, mint ahogy a bórsavas koncentrátumok kristályosítására ugyanaz a 9/a, 9/b kristályosító szolgálhat. Ekkor magától értetődően Ti, T2 és T3 átmeneti tárolótartályok beiktatása a 3 bepárló elé nélkülözhetetlen. Magától értetődően a 3 bepárló feladatát részben vagy egészben a fordított ozmózissal való töményítés is helyettesítheti. Mindezek figyelembevételével eljárásunk lényege a 2. és 2.a. ábrák kapcsán a következőkben fejthető ki: Az 1 gyűjtőtartályban lévő, Ai, A2, A3 radioaktív folyékony hulladékoldat vezetékeken gyűjtött, legfeljebb 50 g só/dm3 sókoncentrációjú kis és közepes aktivitásszintű radioaktív hulladékoldathoz 7 < pH < 9, célszerűen pH = 8 értéknél - a pH értéket salétromsav, illetve alkáli lúg adagolásával állítjuk be, az adagolást a Bi savvezetéken, illetve a B2 lúgvezetéken keresztül végezzük - miközben a B3 levegővezetéken 20-200 kg, célszerűen 100 kg levegőt vezetünk be, mellyel a tarta' mát állandóan keverjük és szelektív lecsapószerkezet, 0,5-3 kg, célszerűen 1 kg K4Fe(CN)6-ot, 0,1-2 kg, célszerűen 0,5 kg Co+ + vagyZn+ + vagy Ni+ vagyCu+ +vfeoldható bárium sót, célszerűen (BaN03)2-ot, 5-30 kg, célszerűen 23 kg H2SÜ4-et adagolunk a B4, Bs, Bő és B7 lecsapószer vezetékeken keresztül, koprecipitáló anyagként 5-25 kg, célszerűen 16 kg KMn04-ot, 10-50 kg, célszerűen 35 kg (COOH)2.2H20-ot adagolunk a Bg, B9 koprecipitáló vezetékeken át, továbbiakban ugyancsak koprecipitáló anyagként 4-40 kg, célszerűen 13 kg salétromsavat adagolunk a Bi savvezetékeken keresztül, flokkulálószerként 0.1-05 kg, célszerűen 03-0,3 kgAI+ + +vagyFe+ + vagy Co + + + vízoldható sóit adagoljuk a Bio fiokkulálószer vezetéken keresztül, majd polielektrolitot, előnyösen poliakrilátot adagolunk a Bn polielektrolit vezetéken keresztül, 100 m3 hulladékoldatra számítva, majd ülepítés és dekantálás után az 1 gyűjtőtartályból a folyadékfázist a 2 szűrőbe és a 6 mikroszűrőbe vezetjük-, ahol a6 mikroszűrő célszerűen0,5- 0,1 pórusméretű, eztuán a 6 mikroszűrőből a Bi savvezetéken át salétromsav adagolásával 3,5 s pH ^ 5-re savanyított szűrletet vagy - a 2. ábra szerint - a) a 7 fémionelválasztóba vezetjük - a fémionelválasztó a két- és többértékű ionokra legalább 90% visszatartóképességű, ugyanakkor az alkáli-nitrátokra, illetve bórsavra legfeljebb 40%, illetve 15% visszatartóképességű fordított ozmózis berendezés -, majd a permeátumot, amely bórsavas és nitrátos oldat, a 8 bórsav-nitrát elválasztóba vezetjük - a 8 bórsav-nitrát elválasztó az alkáli-nitrátok legalább 50%-ban, a bórsavat legfeljebb 30%-ban visszatartó fordított ozmózis berendezés a nitrátban dús koncentrátum frakciót a 10 ioncserélőbe vezetjük - a 10 ioncserélő EDTA csoportokat tartalmazó műgyanta töltetű és a két- és töb\ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
