Р. С. СУЛТАНОВ

Научный руководитель – С. А. ТЕКУТЬЕВ, руководитель группы ПКО ФГУП ПО «Маяк»

Озёрский технологический институт (филиал) Московского инженерно-физического института (государственного университета),

ФГУП ПО «Маяк»

УЗЕЛ УПАРИВАНИЯ СРЕДНЕАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

В процессе регенерации отработанного ядерного топлива образуются жидкие азотнокислые отходы различной радиоактивности: низкоактивные, среднеактивные (САО) и высокоактивные. Для концентрирования жидких радиоактивных отходов (ЖРО) применяют упаривание. Это позволяет получить минимальные объемы ЖРО, извлечь содержащуюся в них азотную кислоту и очистить конденсат вторичного пара от активности.

В данной работе рассмотрен процесс упаривания САО, в состав которых входят конденсаты сдувочных систем и узлов газоочистки, и промрастворы из лотков трубных коридоров.

Первоначально САО накапливаются в емкостях-хранилищах, после чего проходят определенную подготовку и далее направляются на упаривание. Упаривание проводят в выпарном аппарате с выносной греющей камерой, под вакуумом.

Полученный в результате упаривания раствор (кубовый остаток) направляют на дальнейшие стадии упаривания или на остекловывание в электропечи ЭП-500.

С целью определения возможности увеличения коэффициента упаривания и уменьшения объёма получаемого упаренного раствора, проведены опытные работы по упариванию исходного продукта (смесь растворов кислой и нейтральной групп с β‑активностью не более 1·1010 Бк/л) без его предва­рительной нейтрализации.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Дополнительно в состав исходного продукта включили азотнокислые растворы с узла мойки чехлов, растворы из ванн отрезки холостых концов и отработанные азотнокислые дезактивирующие растворы.

Было упарено 1386 м3 кислого исходного продукта, получено 33 м3 упаренного продукта. Коэффициент концентрирования (упаривания) составил Ку = 42. Нейтрализованный технологический конденсат выдавали в систему спецводоотведения. При упаривании исходного продукта было извлечено 28 т азотной кислоты.

Анализы пробы кислого исходного и упаренного растворов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Компоненты

U, г/л

Pu, мг/л

HNO3, г/л

Σ NO-3, г/л

β – актив-ность, Бк/л

Кислый исходный

раствор

0,033

0,29

18,2

30,5

6,75·109

Упаренный

раствор

6,2

1,5

302,0

448,0

2,8·1011

Результаты проведенной опыта показали, что упаривание кислого исходного раствора среднего уровня активности, без его предва­рительной нейтрализации на второй стадии упаривания, позволяет значительно увеличить коэффициент упаривания, уменьшить объем получаемого упаренного продукта и регенерировать азотную кислоту.

Проведенные опыты послужили основой для проектирования выпарной установки для упаривания азотнокислых растворов среднего уровня активности, без предва­рительной нейтрализации.

Предложено, вместо выработавшего срок службы выпарного аппарата из стали Х18Н12М3Т, применяемого в базовом узле упаривания САО, использовать выпарной аппарат из сплава ЭП-630 (46ХНМ). Сплав предназначен для изготовления оборудования работающего в наиболее коррозионно-агрессивных условиях, где обычные коррозионно-стойкие стали, не обеспечивают достаточной коррозионной стойкости.

Характеристики сплава ЭП-630 (46ХНМ) дают возможность применить данный выпарной аппарат для упаривания азотнокислых растворов средней активности без предварительной нейтрализации с выдачей упаренного раствора на дальнейшую переработку. Это позволит значительно увеличить коэффициент упаривания и уменьшить объем упаренного раствора. Также появляется возможность регенерировать азотную кислоту, содержащуюся в исходном растворе. При выпаривании нейтрализованного исходного раствора это не возможно. Вторичный конденсат будет поступать на узел нейтрализации с последующим сбросом в систему спецводоотведения.

Отказ от нейтрализации исходного раствора позволяет экономить гидроксид натрия и регенерировать азотную кислоту, пригодную для дальнейшего использования в технологическом процессе.

При проектировании установки предлагается существующий, выработавший срок службы, выпарной аппарат, демонтировать из каньона, а на его место установить новый выпарной аппарат. При замене аппарата использовать оборудование, трубопроводы, арматуру и КИП заменяемой выпарной установки, отделения «Переработки сбросных растворов».

Годовая экономия реагентов, при работе узла упаривания, составит 755934,09 рублей в год.