193209. lajstromszámú szabadalom • Eljárás atomerőművi, radioaktiv hulladékoldatok koncentrálhatóságának fokozására
193209 A találmány tárgya az atomerőmüvekben keletkező radioaktív hulladékoldatok kémiai kezelésére és töményítésére szolgáló eljárás. A találmány tárgya közelebbről megjelölve a feldolgozandó hulladékoldatból a benne levő oxálsav és/vagy oxalát, citromsav és/vagy citrát, permanganát és egyéb dekontaminálószerek eliminációja után előállt hulladékoldatban — amely hulladékoldat egyéb szervetlen sók mellett elsősorban bórsavat és/vagy borátot, nitrátot és/vagy salétromsavat és nátrium-hidroxidot és/vagy kálium-hidroxidot tartalmaz — az oldat összetételétől függően nátrium-hidroxid és/vagy kálium-hidroxid hozzáadásával, illetve — ha az oldat a kívántnál lúgosabb — salétromsav hozzáadásával beállítjuk az alkáli-hidroxid/bórsav mólarányt 1,0-1,5 tartományba — célszerűen 1,0 értékre — annak figyelembevételével, hogy az oldatban a sav-bázis reakció során képződő kálium-nitrát koncentrációja a bepárlás után előálló sűrítményben ne haladja meg a 220 g/dm3 koncentrációértéket és a kedvező mólarány beállítása után bepárlással a kiindulási oldatösszetételtől függően 310-900 g/dm3 sókoncentrációjú sűrítményt állítunk elő. A kémiai kezelésünk következtében a bepárlás folyamán sem habzás, sem pedig kristálykíválás nem lép fel, továbbá az eljárásunk szerint'előállított sűrítményből legalább 20°C-os tárolási hőmérsékleten kristály és/vagy szilárd anyag nem válik ki. A technika állása szerint bár ismeretes olyan eljárás ,(80 34, 397 számú japán szabadalmi leírás), amely szerint a bórsavtartalmú hulladékoldatot a végleges megszilárdítás előtt szárazra párolják, azonban a legtöbb atomerőműben különböző okok miatt ( környezetvédelmi szempontok — radioaktív porok képződésének megakadályozása, automatizálhatóság és a többi) nedves eljárással, azaz oldatokkal dolgoznak. A 654010. számú szovjet szabadalmi leírás szerint a bórsav és/vagy bóráttartalmú hulladékoldatot salétromsavval 3,5-4,0 pH-értékig megsavanyítják és 130-150 g/dm3 sókoncentrációig betöményítik. Eljárásunk egyrészt korróziós szempontból előnyösebb, mint a fent nevezett szovjet eljárás, mert lúgos közegben dolgozunk és így kisebb korróziós igénybevételnek tesszük ki a berendezéseket, másrészt pedig 310-900 g/dm3 sókoncentrációjú, tehát jóval töményebb hulladékoldat- koncentrátumot állítunk elő. A 185.105 számú magyar szabadalmrleírás szerint 10*2 mol/dm3 K7-koncentráció alatti káliumtartalmú és bórsav és/vagy boráttartalmú oldatok feldolgozásakor legfeljebb 310 g/dm3 sókoncentrációt valósítunk meg és 10‘2 mol/dm3-nél nagyobb K+-koncentrációjú oldatok betöményítésére legfeljebb 150 g/dm3 sókoneentrációt érünk el, ezzel szemben eljárásunk a iC-koncentrációra nem igényel szigorú megszorítást, miáltal a 10'2 mol/dm3- nél nagyobb iC-koncentrációjú oldatokat is 1 2 310-900 g/dm3 sókóncentrációig betöményítjük. Az atomerőművek többsége a képződő radioaktív hulladékoldatokat a rövid felezési idejű izotópok lebomlásáig és a végleges feldolgozásig tárolja. A folyékony radioaktív hulladékoldatok tárolása a fajlagos tárolási költség szempontjából annál előnyösebb, minél töményebb hulladékoldat-sűrítmény állítható elő. A kis aktivitásszintű radioaktív hulladékoldatok töményítésekor lehetőség szerint a legtöményebb hulladékoldat-koncentrátumot kell előállítani, mert egy adott erőműnél korlátozott mértékű tárolókapacitás áll rendelkezésre és a töményítés következtében a végső szilárdítás és temetés fajlagos költségei is csökkennek, de a töményítés során a komponensek oldhatóságának egyensúlyi koncentrációját nem lehet túllépni, mert a túltelítés következtében fellépő kristálykíválás a hulladékoldat töményítését szolgáló berendezésben, illetve szivattyúzáskor és tároláskor üzemzavart okozhat Eljárásunk lényegét az alábbiakban foglaljuk össze. Az atomerőművi hulladékoldat oxálsav és/vagy oxolát-, citromsav és/vagy citrát-, borkősav és/vagy tartarát-, permanganát- és egyéb dekontaminálószerek eliminálása után előállított oldatban, illetve eleve dekontaminálószer mentes hulladékoldatban — amely egyéb szervetlen sók mellett elsősorban bórsavat és/vagy bórátokat, nitrátokat és/ /vagy salétromsavat, illetve kálium- és/vagy nátrium-hidroxidot tartalmaz — az oldat öszszetételétől függően az alkáli-hidroxid/bórsav mólarányt alkáli-hidroxid — előnyösen nátrium-hidroxid és/vagy kálium hidroxid — hozzáadásával, illetve, amennyiben a kívánt értéknél az oldat lúgosabb erős ásványi sav — előnyösen salétromsav — hozzáadásával l,0í£alkáli-hidroxid/bórsav^l,5 határok közé-előnyösen 1,0 értékre állítjuk be, annak figyelembevételével, hogy az így előállított oldatból koncentrálási művelettel — előnyösen bepárlással-előállított 310-900 g/dm3 sókoncentrációjú sűrítményben a — sav-bázis reakcióban képződő — káliumnitrát koncentrációja a 220 g/dm3 értéket ne haladja meg, tehát a kálium-tartalmú oldatokban nátrium-hidroxid adagolásával állítjuk be az alkáli-hidroxid/bórsav mólarányt. A dekontaminálószerek eliminációját a 185.105. számú magyar szabadalmi leírás szerint végezzük. Az alkáli-hidroxid/bórsav mólarányt — a dekontaminálószerek eliminálása után — a hulladékoldat koncentrálása előtt a besűrítendő hulladékoldatban és/vagy a besűrítés—célszerűen bepárlás — közben a bepárlóban állítjuk be és az alkáli-hidroxid/bórsav mólarányt a bepárlóban folyamatosan ellenőrizzük és koncentrálási művelettel — célszerűen bepárlással-310-900 g/dm3 sókoncentrációjú stabil sűrítményt állítunk elő a hulladékoldatból. A kémiai kezelésünk — a dekontaminálószerek eliminációja és az alkáli-hidroxid/bórsav 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
