Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле
Рассмотрен способ дезактивации радиоактивных ионообменных смол в ультразвуковом поле на примере отработанных смол из хранилища твердых радиоактивных отходов исследовательского реактора ИР-100. Описаны сущность ультразвуковой дезактивации и влияние на ее эффективность основных параметров процесса...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України
2011
|
| Назва видання: | Ядерна та радіаційна безпека |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97438 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле / Ю.В. Балашевская, В.А. Герлига , Н.И. Власенко, О.Ю. Бакулин // Ядерна та радіаційна безпека. — 2011. — № 3. — С. 56-58. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-97438 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-974382016-03-29T03:02:10Z Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле Балашевская, Ю.В. Герлига, В.А. Власенко, Н.И. Бакулин, О.Ю. Рассмотрен способ дезактивации радиоактивных ионообменных смол в ультразвуковом поле на примере отработанных смол из хранилища твердых радиоактивных отходов исследовательского реактора ИР-100. Описаны сущность ультразвуковой дезактивации и влияние на ее эффективность основных параметров процесса, а также параметры работы ультразвукового кавитатора. Приведены результаты эксперимента по ультразвуковой дезактивации отработанных ИОС из ХТРО ИР-100. Розглянуто спосіб дезактивації радіоактивних іонообмінних смол в ультразвуковому полі на прикладі відпрацьованих смол зі сховища твердих радіоактивних відходів дослідницького реактора ДР-100. Описано сутність ультразвукової дезактивації та вплив на її ефективність основних параметрів процесу, а також параметри роботи ультразвукового кавітатора. Надано результати експерименту з ультразвукової дезактивації відпрацьованих іонообмінних смол з СТРВ ДР-100. The method of ultrasonic decontamination of radioactive ion-exchange resins is considered by the example of spent ion-exchange resins from the solid radioactive waste storage facility of the IR-100 research reactor. The specific features of ultrasonic decontamination and the influence of the main operational factors on its effectiveness are described. Operational parameters of the ultrasonic disperser are presented. The results of the experiments on ultrasonic decontamination of spent IER from the IR-100 SRWSF are provided. 2011 Article Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле / Ю.В. Балашевская, В.А. Герлига , Н.И. Власенко, О.Ю. Бакулин // Ядерна та радіаційна безпека. — 2011. — № 3. — С. 56-58. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2073-6231 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97438 621.039.7 ru Ядерна та радіаційна безпека Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Рассмотрен способ дезактивации радиоактивных ионообменных смол в
ультразвуковом поле на примере отработанных смол из хранилища твердых
радиоактивных отходов исследовательского реактора ИР-100.
Описаны сущность ультразвуковой дезактивации и влияние на ее эффективность
основных параметров процесса, а также параметры работы ультразвукового
кавитатора. Приведены результаты эксперимента по ультразвуковой дезактивации
отработанных ИОС из ХТРО ИР-100. |
| format |
Article |
| author |
Балашевская, Ю.В. Герлига, В.А. Власенко, Н.И. Бакулин, О.Ю. |
| spellingShingle |
Балашевская, Ю.В. Герлига, В.А. Власенко, Н.И. Бакулин, О.Ю. Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле Ядерна та радіаційна безпека |
| author_facet |
Балашевская, Ю.В. Герлига, В.А. Власенко, Н.И. Бакулин, О.Ю. |
| author_sort |
Балашевская, Ю.В. |
| title |
Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле |
| title_short |
Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле |
| title_full |
Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле |
| title_fullStr |
Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле |
| title_full_unstemmed |
Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле |
| title_sort |
дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле |
| publisher |
Державне підприємство "Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки" Держатомрегулювання України та НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97438 |
| citation_txt |
Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле / Ю.В. Балашевская, В.А. Герлига , Н.И. Власенко, О.Ю. Бакулин // Ядерна та радіаційна безпека. — 2011. — № 3. — С. 56-58. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Ядерна та радіаційна безпека |
| work_keys_str_mv |
AT balaševskaâûv dezaktivaciâotrabotannyhionoobmennyhsmolvulʹtrazvukovompole AT gerligava dezaktivaciâotrabotannyhionoobmennyhsmolvulʹtrazvukovompole AT vlasenkoni dezaktivaciâotrabotannyhionoobmennyhsmolvulʹtrazvukovompole AT bakulinoû dezaktivaciâotrabotannyhionoobmennyhsmolvulʹtrazvukovompole |
| first_indexed |
2025-07-07T05:00:42Z |
| last_indexed |
2025-07-07T05:00:42Z |
| _version_ |
1836963012722819072 |
| fulltext |
56 Ядерна та радіаційна безпека 3 (51).2011
А
ктуальность данной темы определяется значи-
мостью проблемы увеличения количества радио-
активных отходов, а также особыми свойствами
ионообменных смол, затрудняющими их конди-
ционирование.
Образование больших количеств радиоактивных отхо-
дов на объектах атомной промышленности уже само по себе
является огромной проблемой, не говоря о том, что для не-
которых их видов в принципе не существует эффективных
методов переработки. Именно такая ситуация сложилась
с отработанными радиоактивными ионообменными смо-
лами на атомных электростанциях Украины. Ни один из
методов, пригодных для переработки других видов отходов,
не может быть применен для переработки смол ввиду осо-
бой природы последних. Неразрушающие методы (иммо-
билизация) неизменно приводят к многократному увеличе-
нию их объема, а разрушающие (термические, химические)
сопряжены с опасностью высвобождения токсичных газов.
Поэтому сегодня в отечественной атомной промышленно-
сти обращение с радиоактивными ионообменными смола-
ми заключается во временном их хранении в специальных
ёмкостях-хранилищах жидких отходов. Дальнейшие пере-
работка и обезвреживание смол не предусмотрены.
МАГАТЭ определяет ионообменные смолы как «про-
блемный вид РАО» [1] — отходы, для которых не только
отсутствуют эффективные методы переработки, но и су-
ществуют затруднения, связанные с определением самой
концепции обращения с ними.
Одним из результатов координированного исследова-
тельского проекта в рамках МАГАТЭ стала классификация
и оценка возможных методов переработки ионообменных
смол. В отдельную группу была выделена дезактивация —
перевод радионуклидов из смолы в дезактивационный
раствор, а также дальнейшая утилизация отработанно-
го раствора любым из известных способов: сорбционной
очисткой, цементированием и т. д. Возможен также вариант
выделения радионуклидов из отработанного дезраствора
с последующей корректировкой его состава и повторным
использованием.
Отработанные ионообменные смолы АЭС имеют удель-
ную активность, в среднем, 2∙104–105 Бк/кг, обусловлен-
ную загрязнением в процессе эксплуатации изотопами
134Cs (20 %); (20 %); 137Cs (60 %); (60 %); 60Co (20 %). Радиоактивные за- (20 %). Радиоактивные за-
грязнители могут находиться в ионообменной смоле в раз-
личном состоянии: они могут быть связанными с ионо-
генными группами, находиться в поровом пространстве,
заполнять трещины в зернах или входить в состав пленки
на поверхности отработанного ионита [2].
Сущность ультразвуковой дезактивации ионообменных
смол. Эффект ультразвуковой дезактивации состоит в удале-
нии радионуклидов с поверхности зерен, интенсификации
массообмена между ионитом и дезактивирующим раствором,
«раскрытии» пор ионита. Указанные явления достигаются за
счет возникновения кавитации в жидкой среде при наложе-
нии на нее ультразвукового поля. Кумулятивные струйки,
возникающие при схлопывании каверн, разрушают поверх-
ность зерна за счет кинетической энергии жидкости. Мелкие
частицы, размеры которых соизмеримы с поперечным сече-
нием кумулятивных струй, захватываются ими и дают до-
полнительный вклад в процесс разрушения более крупных
частиц, находящихся в жидкости [3]. Капиллярный эффект
способствует также более глубокому проникновению дез-
раствора в поры ионита [4], [5]. Определенный вклад вносит
также трение зерен ИОС между собой.
УДК 621.039.7
Ю. В. Балашевская1, В. А. Герлига1 ,
Н. И. Власенко2, О. Ю. Бакулин3
1Севастопольское отделение научно-технической
поддержки ОП НТЦ ГП НАЭК «Энергоатом», г. Севастополь,
Украина
2Обособленное предприятие Научно-технический центр
ГП НАЭК «Энергоатом», г. Киев, Украина
3Севастопольский национальный университет ядерной
энергии и промышленности, г. Севастополь, Украина
Дезактивация
отработанных
ионообменных смол
в ультразвуковом поле
Рассмотрен способ дезактивации радиоактивных ионооб-
менных смол в ультразвуковом поле на примере отработанных
смол из хранилища твердых радиоактивных отходов исследо-
вательского реактора ИР-100.
Описаны сущность ультразвуковой дезактивации и влияние
на ее эффективность основных параметров процесса, а также
параметры работы ультразвукового кавитатора. Приведены
результаты эксперимента по ультразвуковой дезактивации от-
работанных ИОС из ХТРО ИР-100.
К л ю ч е в ы е с л о в а: ионообменные смолы (ИОС); атом-
ная электрическая станция (АЭС); радиоактивные отходы (РАО);
твердые радиоактивные отходы (ТРО); ультразвуковая дезакти-
вация (УЗД); хранилище твердых радиоактивных отходов (ХТРО).
Ю. В. Балашевська, В. А. Герлига, М. І. Власенко,
О. Ю. Бакулін
Дезактивація відпрацьованих іонообмінних смол в ультра-
звуковому полі
Розглянуто спосіб дезактивації радіоактивних іонообмінних
смол в ультразвуковому полі на прикладі відпрацьованих смол
зі сховища твердих радіоактивних відходів дослідницького ре-
актора ДР-100.
Описано сутність ультразвукової дезактивації та вплив на її
ефективність основних параметрів процесу, а також параметри
роботи ультразвукового кавітатора. Надано результати експе-
рименту з ультразвукової дезактивації відпрацьованих іонооб-
мінних смол з СТРВ ДР-100.
К л ю ч о в і с л о в а: іонообмінні смоли (ІОС); атомна елект-
рична станція (АЕС); радіоактивні відходи (РАВ); тверді радіоак-
тивні відходи (ТРВ); ультразвукова дезактивація (УЗД); сховище
твердих радіоактивних відходів (СТРВ).
© Ю. В. Балашевская, В. А. Герлига, Н. И. Власенко, О. Ю. Бакулін
2011
Ядерна та радіаційна безпека 3 (51).2011 57
Дезактивация отработанных ионообменных смол в ультразвуковом поле
Зависимости снижения удельной активности дезакти-
вируемых ионообменных смол от некоторых параметров
проведения процесса были исследованы авторами статьи
на примере отработанных смол из ХТРО исследовательско-
го реактора ИР-100 (г. Севастополь). Установлено, что наи-
большее влияние на снижение активности ИОС в процес-
се ультразвуковой дезактивации (УЗД), помимо входящих
в состав дезактивационного раствора веществ и его кон-
центрации, оказывают также количество раствора и дли-
тельность ультразвуковой обработки пробы (рис. 1, 2).
По кривой, приведенной на рис. 1, можно определить, что
наибольший эффект от УЗД достигается при соотношении
объемов ИОС к раствору 1:30—1:60. Увеличение объема дез-
активационного раствора приводит к распределению зерен
смолы в большом объеме жидкости и поглощению звуковой
энергии самим раствором, а также исключению составляю-
щей трения зерен из процесса дезактивации.
Относительно длительности ультразвуковой обработки,
наибольшее снижение удельной активности ИОС наблю-
далось в первые 15—20 мин, далее активность снижалась
незначительно.
Результаты эксперимента. Ультразвуковая обработка
проб отработанных ионообменных смол ИР-100 осущест-
влялась при помощи кавитатора (рис. 3). Частота колеба-
ний сонотрода составляла 20 кГц, рабочее напряжение —
150 В, подведенная мощность — 1800 Вт.
Ионообменные смолы ИР-100, отобранные для экс-
перимента, представляли собой смесь катионита КУ-2–8
и анионита АВ-17–8, находившихся на хранении в сухом
виде более десяти лет.
Проба, представляющая собой смесь навески отра-
ботанных ИОС и дезактивационного раствора в объем-
ном соотношении 1:40, помещалась в химический ста-
кан и устанавливалась под излучателем таким образом,
Рис. 1. Зависимость удельной активности ИОС от соотношения
объемов дезактивируемых смол и дезактивационного раствора
Рис. 2. Зависимость удельной активности ИОС
от продолжительности ультразвуковой обработки пробы
58 Ядерна та радіаційна безпека 3 (51).2011
Ю. В. Балашевская, В. А. Герлига, Н. И. Власенко, О. Ю. Бакулин
чтобы расстояние от дна емкости до его поверхности
составляло 10 мм. Непрерывное барботирование пробы
осуществлялось сжатым воздухом от подведенного к ней
компрессора.
В качестве дезактивационного раствора использовался
кислый раствор натриевой соли. Обработка ИОС прово-
дилась в три этапа: через каждые 20 минут ультразвуковой
обработки дезактивационный раствор заменялся на свежий.
Таким образом, длительность ультразвуковой дезактивации
каждой пробы ионообменных смол составляла 1 ч.
Результаты эксперимента представлены в табл. 1, из ко-
торой видно, что в процессе ультразвуковой дезактивации
удельная активность ИОС интенсивно снижалась.
Согласно Основным санитарным правилам обеспече-
ния радиационной безопасности Украины [6], предельное
значение удельной активности радиоактивных отходов, не-
превышение которой на этапе предупредительного сани-
Рис. 3. Внешний вид кавитатора
тарного надзора разрешает квалифицировать их как нера-
диоактивные (уровень изъятия), для РАО третьей группы
(содержащих бета- и гамма-излучающие радионуклиды)
составляет 104 Бк/кг. Таким образом, в процессе ультра-
звуковой дезактивации поставленная цель перевода ИОС
в категорию нерадиоактивных отходов была достигнута.
Отработанные дезактивационные растворы могут быть
легко очищены от радионуклидов методом селективной
сорбции.
Выводы
1. Реализация данного способа позволит перевести ИОС
из категории среднеактивных отходов в категорию «чистых»
и разместить их на полигонах промышленных отходов.
2. Предварительные исследования УЗД показали, что
эффективность процесса в наибольшей степени зависит
от продолжительности ультразвуковой обработки пробы
и количества дезактивационного раствора.
3. Результаты, полученные при дезактивации отрабо-
танных ИОС исследовательского реактора, подтверждают
состоятельность данного способа дезактивации. Для опре-
деления применимости его для отработанных ИОС АЭС
и внесения возможных коррективов в методику необхо-
димо проведение экспериментов с указанным материалом.
4. Окончательная технология очистки радиоактивных
ИОС может быть сформирована после подбора наиболее
качественного сорбента для извлечения радионуклидов из
отработанных дезактивационных растворов.
Список литературы литературылитературы
1. New Developments and Improvements in Processing of “Prob-
lematic” Radioactive Waste. Results of coordinated research project
2003 — 2007 /IAEA-TECHDOC-1579. — Vienna, 2007. — 49 p.
2. Блянкман, Л. М. Очистка фильтрующих материалов /Очистка фильтрующих материалов / //
Л. М. Блянкман, В. Г. Пономарев, Н. Л. Смирнова. — М.: Энер- М. Блянкман, В. Г. Пономарев, Н. Л. Смирнова. — М.: Энер-М. Блянкман, В. Г. Пономарев, Н. Л. Смирнова. — М.: Энер- Блянкман, В. Г. Пономарев, Н. Л. Смирнова. — М.: Энер-Блянкман, В. Г. Пономарев, Н. Л. Смирнова. — М.: Энер- Г. Пономарев, Н. Л. Смирнова. — М.: Энер-Г. Пономарев, Н. Л. Смирнова. — М.: Энер- Пономарев, Н. Л. Смирнова. — М.: Энер-Пономарев, Н. Л. Смирнова. — М.: Энер- Л. Смирнова. — М.: Энер-Л. Смирнова. — М.: Энер- Смирнова. — М.: Энер-Смирнова. — М.: Энер-
гоатомиздат, 1992. — 144 с.
3. Mason, Timothy �. Applied Sonochemistry: Uses of Ultra-
sound in Chemistry and Processing / Timothy J. Mason, John Philip Timothy J. Mason, John PhilipTimothy J. Mason, John Philip
Lorimer. — Coventry: Wiley-VCH, 2002. — 314 p.. — Coventry: Wiley-VCH, 2002. — 314 p.Coventry: Wiley-VCH, 2002. — 314 p. — 314 p. p.
4. Агрант, Б. А. Ультразвуковая технология / Б. А. Агранат,Ультразвуковая технология / Б. А. Агранат,
В. И. Башкиров, Ю. И. Китайгородский, Н. Н. Хавский. — М.:
Металлургия, 1974. — 504 c. c.
5. Келлер, О. К.Келлер, О. К. Ультразвуковая очистка / О. К. Келлер,
Г. С. Крантыш, Г. Д. Лубянский. — Л.: Машиностроение, 1977. —
184 с.
6. Основные санитарные правила обеспечения радиационнойОсновные санитарные правила обеспечения радиационной
безопасности Украины. — Утв. приказом МОЗ Украины № 54 от
02.02.2005.
Надійшла до редакції 21.01.2011.
Таблица 1. Результаты эксперимента
Результаты радиометрического анализа Результаты гамма-спектрометрического анализа
Удельная активность исходных ИОС, Бк/кг 3,0ќ105
Удельная активность
γ-излучателей в исходных ИОС, Бк/кг
60Co — 1,4ќ104
65Zn — 1,6ќ10ќ10104
137Cs — 2,7ќ10ќ10105
Удельная актив-
ность очищен-
ных ИОС, Бк/кг
после 1-го этапа УЗД 2,8ќ104
после 2-го этапа УЗД 4,9ќ103
Удельная активность γ-излучателей в очищен-
ных ИОС (после 3-го этапа УЗД), Бк/кг
Гамма-излучате-
ли отсутствуют
после 3-го этапа УЗД 1,3ќ103
|