专利名称:一种用于在煅烧前处理包含至少一种放射性核素,且可能是钌的含氮水溶液的方法
技术领域:
本发明涉及一种用于在煅烧和玻璃化前处理含有至少一种放射性核素,且可能是钌的含氮水溶液(硝酸根水溶液,nitric aqueous solution)的方法。
这样的方法显著地发现其在可能负载有钌的放射性活性液体流出物的再处理中的应用,所述流出物通过玻璃化而被调节。
背景技术:
在核工业领域中,在再处理过程中会产生不同类型的放射性含水液体流出物, 如
*包含在所用的燃料的再处理中从用于分离铀和钚的裂变产物的操作中产生的裂变产物的含水流出物;
*包括源于剪切和溶解操作中的溶解细料和不溶物的含水流出物,如结构元件和金属护套;
*由用于冲洗蒸发器的操作产生的含水流出物。
这些含水流出物由于其高放射活性,不能直接被排出到环境中,因此需要调节,以便捕获放射性元素和由其产生的放射性。
为此,从70年代初期起,用于调节这种流出物的一种标准解决方案是这样的玻璃化,其包括在玻璃状基质中固化所述流出物,使所得的产物由此形成适合调节用于长期保存的最终废料。
为了促进玻璃化,含有放射性核素的含水流出物在玻璃化之前使得被预浓缩,以除去这些流出物中存在的水,并且也使它们脱硝酸盐。
该预浓缩步骤按照以下实施方式中的一种来实现
*通过蒸馏常规地在这些含水流出物中包含的硝酸;
*通过使甘油形成共沸混合物,接着进行蒸馏;
*通过在液体燃料的存在下燃烧流出物;或
*通过煅烧所述流出物,后者途径是目前在法国玻璃化操作中使用的方法。
含有放射性核素的液体流出物的煅烧是在煅烧反应器中常规实现的,所述煅烧反应器可以是例如气溶胶反应器,旋转鼓煅烧炉型反应器或另外的具有流化床的反应器。
在施加煅烧操作后,可能发生两个重要的问题。
首先,此类硝酸盐,由硝酸对流出物中存在的化学元素的作用而产生的某些硝酸盐,如在这种情况下是硝酸钠,具有非常低的熔点,在煅烧操作结束时,产生粘稠的煅烧产物,其可能会堵塞其中进行煅烧的反应器。如在文献US 4,943,395中提及的,向流出物中加入葡萄糖可能会有助于促进脱硝作用,从而部分地限制之前提到的堵塞问题。为了完全避免这种堵塞问题,还有必要向流出物中加入无机辅料,如硝酸铝或硝酸铁,为了效率必须以高含量加入,其在煅烧产物的最终组成中可达按质量计50%。[0018]其次,潜在地存在于放射性含水液体流出物中的钌可能导致在用于应用煅烧的条件下被氧化成挥发性物质且从而逃逸到环境中。为了克服这个问题,一些作者提出了向溶液中加入还原剂,尤其是葡萄糖,如在前述文献中提到的。
对于玻璃化前的流出物的煅烧,下列的缺点源于现有技术的实施方式
-对于使用葡萄糖作为还原剂的不可能完全和随之解决在操作结束时与钌的氧化和煅烧产物的粘稠方面有关的问题。
-对放射性元素的稀释是有条件的,通过添加无机辅料,其具有增加产生的玻璃包(glass packet)数量,从而降低玻璃化(生产)线的产量并增加保存成本的结果。
因此本发明的作者提出了开发一种用于处理可能包括钌的放射性含氮水性流出物的新方法,以便在随后的煅烧过程中,解决与煅烧产物的粘性和挥发性钌氧化物的可能形成相关的问题,而不需采取如前面提到的无机辅料的使用。
发明内容本发明的作者吃惊地发现,通过向前述液体流出物中加入特定的有机辅料,可以有效地解决全部前述问题。
因此,根据第一个目的的发明涉及一种用于处理含有至少一种放射性核素,且可能是钌的含氮水溶液的方法,其包括将选自木质素、木质纤维素的化合物,可选地以它们的盐和混合物加入到所述溶液中的步骤。
通过使用如上面提及的化合物,可以使用这样的溶液,其在煅烧后,产生具有优异的脱硝水平以及比在使用葡萄糖来处理溶液时的情况下更好的钌水平的煅烧产物,且不需要添加无机辅料,如这是现有技术的一些实施方式的情况。最终,由此处理的溶液导致非黏性的煅烧产物。
此外,木质素或其衍生物(如木质素磺酸盐化合物和木质素纤维素化合物)的应用还具有以下优点
-这些化合物可丰富利用且成本低,因为它们是造纸业的副产物或另外作为水泥的分散剂或缓凝剂销售。
-在酸性介质中,它们热交联,以便形成十分坚硬的产品,其涉及煅烧产物的一致性且有助于使煅烧产物致密和非黏性。
在上文和下文中,规定了木质素通常是指包含由下式(I)、( II)和(III)的化合物中的至少一种的聚合和/或缩合形成的单元的缩合产物。
权利要求1.一种用于处理包含至少一种放射性核素且可能是钌的含氮水溶液的方法,包括用于将选自木质素、木质纤维素的化合物,可选地以它们的盐或混合物加入到所述溶液中的步骤。
2.一种用于煅烧包含至少一种放射性核素且可能是钌的含氮水溶液的方法,依次包括 a)用于实施根据
权利要求I所限定的处理方法的步骤; b)用于煅烧步骤a)中获得的溶液的步骤。
3.一种用于玻璃化包含至少一种放射性核素且可能是钌的含氮水溶液的方法,依次包括 c)用于实施根据
权利要求2所限定的煅烧方法的步骤; d)用于使步骤c)中获得的煅烧产物与玻璃粉接触的步骤; e)用于将步骤d)中获得的混合物加热至有效温度以便获得所述混合物的熔化的步骤; f)用于将步骤e)中获得的产物冷却,由此获得玻璃的步骤。
专利摘要本发明涉及一种用于预煅烧处理包含至少一种放射性核素和钌的含氮水溶液的方法,包括将选自木质素和木质纤维素的化合物,可选地以所述化合物的盐和混合物的形式加入到所述溶液中的步骤。
文档编号G21F9/08GKCN102763168SQ201180009867
公开日2012年10月31日 申请日期2011年2月15日
发明者卡米耶·卡里尼翁, 弗雷德里克·戈特曼, 维尔日妮·拉贝, 阿兰·勒杜, 阿涅丝·格朗让 申请人:法国原子能及替代能源委员会导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan