устройство для обезвреживания жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня радиоактивности

Формула изобретения

Устройство для обезвреживания жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня радиоактивности, содержащее испарительную емкость, отличающееся тем, что вертикально расположенная испарительная емкость, помещенная внутри кольцевого бака и имеющая в средней части нагреватель, а в верхней части - жалюзийные отбойники, выполнена в виде закрытой воронки узкой частью книзу, дном которой служит сменный стакан с сорбентом, помещенный в объем второго нагревателя, а кольцевой бак, имеющий патрубок подвода перерабатываемых растворов, соединен с испарительной емкостью трубопроводом с обратным клапаном, испарительная емкость закрыта крышкой с патрубком отвода конденсата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности, образующихся в контурных водах реакторов атомных подводных лодок (АПЛ), выработавших свой ресурс.

Известна конструкция выпарного аппарата с принудительной циркуляцией (А.С.Никифоров, В.В.Куличенко, М.И.Жихарев. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Энергоатомиздат, 1985, стр.23, рис.2.6). Такое решение ненадежно из-за наличия в конструкции движущихся частей - насоса и компрессора. Требуются дополнительные меры по дальнейшей переработке рассола.

Наиболее близкой является стационарная конструкция выпарного аппарата с вынесенной греющей камерой и естественной циркуляцией (А.С.Никифоров, В.В.Куличенко, М.И.Жихарев. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Энергоатомиздат, 1985, стр.22, рис.2.5). Конструкция содержит греющую камеру, использующую в качестве теплоносителя пар, а также тарельчатую колонну, предназначенную для очистки соковых паров от капельного и аэрозольного уноса.

Недостатком такого аппарата является получение в процессе эксплуатации упаренного раствора (рассола), требующего дополнительных операций и оборудования для его дальнейшей переработки.

Техническим результатом данного устройства является возможность проводить одновременно процесс выпаривания с получением конденсата, пригодного для сброса в акваторию, и концентрирования получаемого в процессе упаривания рассола с последующим его осаждением на сорбент.

Технический результат достигается тем, что устройство представляет собой вертикально расположенную испарительную емкость, помещенную внутри кольцевого бака, в средней части которой размещен нагревательный элемент. В верхней части испарительной емкости расположены жалюзийные отбойники. Испарительная емкость выполнена в виде закрытой воронки, узкой частью книзу. Дном емкости служит сменный стакан с сорбентом, помещенный во внутренний объем нагревателя сорбента. Кольцевой бак, имеющий патрубок для подвода перерабатываемых растворов, соединен с испарительной емкостью трубопроводом с обратным клапаном. Испарительная емкость закрыта крышкой с патрубком отвода конденсата.

На чертеже показано устройство для обезвреживания жидких радиоактивных отходов низкого и среднего уровня радиоактивности. Оно представляет собой испарительную емкость (1), размещенную внутри кольцевого бака (2). В верхней части испарительной емкости (1) помещаются жалюзийные отбойники (3). Испарительная емкость (1) закрыта крышкой (4) с патрубком отвода конденсата (5). Нагреватель испарителя (6) находится в средней части испарительной емкости (1). В нижней части испарительной емкости (1) размещен сменный стакан (7) с сорбентом (8). Сменный стакан (7) с сорбентом (8) находится, в свою очередь, во внутреннем объеме нагревателя (9) сорбента (8). С основным объемом испарительной емкости (1) сменный стакан (7) с сорбентом (8) соединен фланцевым разъемом (10) с мелкоячеистой сеткой (11), предотвращающей унос сорбента. Кольцевой бак (2), имеющий патрубок подвода перерабатываемых растворов (12), соединен с испарительной емкостью (1) питательным трубопроводом (13) с обратным клапаном (14), предотвращающим заброс раствора из испарительной емкости в кольцевой бак. Питательных трубопроводов (13) может быть два.

Устройство работает следующим образом.

Кольцевой бак (2) заполняется через патрубок подвода перерабатываемых растворов (12) до определенного уровня жидкими радиоактивными отходами. В испарительную емкость (1) перерабатываемый раствор поступает из кольцевого бака (2) через питательный трубопровод (13). Обратное движение раствора исключается благодаря наличию на трубопроводе (13) обратного клапана (14). Таким образом, в испарительной емкости (1) и кольцевом баке (2) устанавливается одинаковый уровень перерабатываемого раствора. При нагреве нагревателем (6) верхних слоев раствора в испарительной емкости (1) до температуры несколько ниже температуры кипения конкретного раствора происходит процесс испарения с поверхности. Образовавшиеся пары конденсируются на жалюзийных отбойниках (3), расположенных в верхней части испарительного бака (1). Вторичный пар через патрубок отвода конденсата (5) поступает в емкость-сборник с высокой степенью очистки конденсата от радионуклидов. По мере понижения уровня перерабатываемого раствора в испарительной емкости (1) раствор из кольцевого бака (2) через питательный трубопровод (13) с обратным клапаном (14) поступает в испарительную емкость (1) за счет разницы гидростатического давления в обеих емкостях. При проведении контрольных анализов в емкости-сборнике, при условии определения значений ПДК ниже нормативных, вода из емкости-сборника сбрасывается в открытый водоем или акваторию. При определении значений ПДК, приближающихся к нормативным, подача раствора на дистилляцию прекращается. Прекращается подача электроэнергии на нагреватель испарителя (6) и начинается подача электроэнергии на нагреватель (9). Накопившийся в испарительной емкости (1) рассол в процессе нагрева упаривается досуха в присутствии сорбента (силикагеля). При этом происходит сорбция растворенных в рассоле радионуклидов. После осаждения радионуклидов на сорбент нагреватель (9) отключается. Процесс дистилляции возобновляется, подается электроэнергия на нагреватель (6) испарительного бака (1). В кольцевой бак (2) до определенного уровня закачивается раствор на переработку. При проведении нескольких циклов (конкретное количество последних зависит от состава исходного раствора) сорбирующая (несущая) способность сорбента достигнет по некоторым содержащимся в рассоле элементам предельных значений (рассчитывается теоретически по исходному составу). В этом случае стакан (7) с насыщенным сухим сорбентом (8) извлекается из корпуса нагревателя (9) и направляется на утилизацию. С возобновленной порцией сорбента (8) аппарат вновь готов для получения кондиционного конденсата. Для уменьшения содержания радионуклидов в поверхностном слое гранул сорбента в корпусе испарительной емкости (1) предусмотрена возможность пропарки гранул азотной кислотой.

Данное устройство является компактным и может быть установлено на транспортируемую платформу.

Предложенная конструкция имеет ряд преимуществ перед известными аппаратами:

- получаемый в процессе выпаривания рассол осаждается на сорбент в пределах одной конструкции с получением твердых гранул, пригодных для последующего захоронения;.

- отсутствие движущихся частей;

- меньшая металлоемкость, малые габариты, возможность создания мобильных установок;

- улучшенные термодинамические характеристики.