Главная страница
Сведения об авторах

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ОЧИСТКИ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ ИЗ ОБЪЕКТА «УКРЫТИЕ» ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И РАДИОНУКЛИДОВ

Руденко Л. И., Джужа О. В., Хан В. Е., Институт биоорганической химии и нефтехимии Национальной академии наук Украины, Киев, Украина
Матвиенко А. В., Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, Украина

Жидкие радиоактивные отходы (ЖРО) из внутренних помещений объекта «Укрытие» образуются в результате взаимодействия атмосферных осадков, конденсата и пылеподавляющих растворов с конструкционными и топливосодержащими материалами. Они представляют собой щелочно-карбонатные растворы, включающие продукты деления (¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr), органические соединения, уран и трансурановые элементы. Эти отходы не могут перерабатываться по штатной технологии Чернобыльской АЭС, так как содержание органических соединений и трансурановых элементов в ЖРО из объекта «Укрытие» превышает допустимые пределы для выпарных аппаратов.
Существует необходимость в создании технологии и аппаратурного оформления для предварительной очистки ЖРО от органических веществ и радионуклидов. В технологии очистки ЖРО наиболее широкое распространение находят методы селективной сорбции нуклидов, позволяющие сконцентрировать их в небольшом объеме сорбента. При очистке кубовых остатков от органических веществ и радионуклидов цезия и кобальта на Ленинградской АЭС методом озонирования, фильтрации и селективной сорбции требуется значительное количество озона и образуется большое количество отходов.
Перспективным направлением в технологии очистки ЖРО от органических веществ является применение перекиси водорода и перманганата калия. Перекись водорода обладает наибольшей окислительной активностью при каталитическом ее разложении в присутствии металлов переменной валентности. Наиболее полно органические вещества окисляются при использовании системы H₂O₂—Fe²⁺ — реагента Фентона. Трудноокисляемые вещества, которые не окисляются перекисью водорода, можно окислять перманганатом калия, поскольку он обладает более высоким окислительным потенциалом.
Целью данной работы является выяснение возможности очистки модельных водных растворов и ЖРО из объекта «Укрытие» от радионуклидов и органических веществ при комплексном использовании перекиси водорода, перманганата калия и ультрафильтрации.
Для определения количества органических соединений нами использован метод определения бихроматной окисляемости. Для исследований брали ЖРО из различных помещений объекта «Укрытие», различающиеся составом и количеством органических веществ. Бихроматная окисляемость ЖРО колебалась от 500 до 4800 мг O₂/дм³.
Изучено влияние количества пероксида водорода и совместного использования пероксида водорода и перманганата калия на бихроматную окисляемость смеси органических соединений. Брали модельные растворы соли урана UO₂(NO₃)₂ с концентрацией 20 мг/дм³ и смесь водных растворов органических соединений: поверхностно-активного вещества (ПАВ) ОП-7, глицерина и щавелевой кислоты. Была выбрана концентрация этой смеси с тем, чтобы бихроматная окисляемость составляла 2300 мг O₂/дм³ — среднюю величину в ЖРО. Опыты по окислению проводили при различных соотношениях органических соединений и Н₂О₂ в присутствии катализатора (соль d-переходного металла 4-го периода с низкой степенью окисления) (табл. 1).

Таблица 1

Влияние соотношения «органические вещества : Н₂О₂» на бихроматную окисляемость модельной системы*

* Исходная бихроматная окисляемость — 2 300 мг O₂/дм³, количество катализатора — 1 г/дм³

Последующие опыты были направлены на выявление оптимального соотношения органических соединений и перманганата калия (табл. 2).

Таблица 2

Влияние соотношения «органические вещества : КМnО₄» на бихроматную окисляемость модельной системы при оптимальном количестве перекиси водорода*

* Исходная бихроматная окисляемость — 2 300 мг O₂/дм³, количество катализатора — 1 г/дм³.

В результате проведенных опытов на модельной системе были найдены оптимальные соотношения органических веществ и перекиси водорода (1 : 2) и органических веществ и перманганата калия (1 : 2), применение которых при окислении приводит к значительному снижению бихроматной окисляемости — от 2 300 до 80 мг О₂/дм³.
Изучена очистка ЖРО из различных помещений объекта «Укрытие» от органических веществ и радионуклидов. В ЖРО входят ПАВ (ОП-7, сульфанол и др.), пленкообразующие вещества, комплексообразователи, минеральные масла, а также продукты их разложения. Солесодержание образцов ЖРО составляет до 4 г/дм³. Фазовое распределение и формы нахождения радионуклидов в характерном образце ЖРО из помещения 012/16 (точка отбора 6) приведены в табл. 3. Для радионуклидов цезия, стронция и урана наиболее характерна ионно-дисперсная форма нахождения ионов. Плутоний и другие трансурановые элементы присутствуют в воде в виде грубодисперсной твердой фазы, коллоидных частиц и в растворенном состоянии.

Таблица 3

Фазовое распределение и формы нахождения радионуклидов в образце ЖРО из помещения 012/16 объекта «Укрытие», % от активности (концентрации) воды по данному изотопу

* Концентрация урана, мг/дм³.
** Ионно-дисперсная фаза.

В опытах по окислению брали различные количества перекиси водорода и перманганата калия. Оптимальные соотношения окисляющих агентов и органических веществ существенно отличаются от таких же соотношений, полученных на модельной системе. Проведение совместного пероксидного и перманганатного окисления позволяет в значительной степени уменьшить содержание органических соединений. При наличии избытка пероксида водорода и перманганата калия исходная бихроматная окисляемость снижается от 500—4800 до 100—500 мг O₂/дм³. Некоторые данные из этой серии опытов приведены в табл. 4.

Таблица 4

Результаты окислительной очистки ЖРО из объекта «Укрытие»

При окислении органических соединений разрушаются комплексные соединения, радионуклиды переходят в ионную форму и способны участвовать в сорбционных процессах. Кроме того, в очищаемом растворе происходит образование гидроксидов железа и двуокиси марганца, которые, как известно, являются хорошими сорбентами для радионуклидов. В соответствии с этим в растворах происходит существенное снижение концентрации урана и активности трансурановых элементов.
Таким образом, показана принципиальная возможность метода предварительной очистки ЖРО от органических соединений и радионуклидов при пероксидном и перманганатном окислении с последующей ультрафильтрацией, что будет иметь значение для совершенствования технологии подготовки отходов для существующих выпарных аппаратов ЧАЭС.

THE DEVELOPMENT OF TREATMENT METHOD FOR LIQUID RADIOACTIVE WASTE FROM THE «SHELTER» FACILITY TO REMOVE ORGANIC SUBSTANCES AND RADIONUCLIDES

Rudenko L. I., Dzhuzha O. V., Khan V. E., Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry, National Academy of Sciences Ukraine, Kyiv, Ukraine
Matvienko A. V., National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine

The paper illustrates the possibility of introducing the pre-treatment stage for liquid radioactive waste (LRW) in order to remove organic substances and radionuclides with the use of peroxide oxidation and permanganate oxidation, with the subsequent ultra-filtration treatment. The proposed method can be used for improving the existing pre-treatment technology for LRW, which is used prior to the evaporation stage at the Chornobyl Nuclear Power Plant site.

Главная страница

Сведения об авторах

Руденко Леонид Иванович, канд. техн. наук, зав. лабораторией, Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, ул. Мурманская, 1, Киев-94, 02660, Украина. Тел. (044) 559-66-25. Е-mail
Джужа Олег Витальевич, аспирант, Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, ул. Мурманская, 1, Киев-94, 02660, Украина. Тел. (044) 559-66-25. Е-mail
Хан Валерий Ен-Ильевич, канд. техн. наук, ст. науч. сотр., Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, ул. Мурманская, 1, Киев-94, 02660, Украина. Тел. (044) 559-66-25

© Независимое агентство экологической информации

Последние изменения внесены 10.07.07