一种利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法，包括：对放射性有机废物进行破碎处理；将预处理后的放射性有机废物送入超临界水氧化反应器进行氧化降解反应；对氧化反应器进行脱盐处理，得到放射性元素富集的固相产物；对氧化反应后的液相产物进行气液分离，气相产物外排，对液相产物进行深度处理，最终得到含有核素的固相产物，再对含有核素的固相产物进行安全处置。本发明专利技术使用三级固化方案，预沉淀分担了部分脱除核素工作的同时调整了溶液参数，为超临界水氧化提供更好环境；超临界水氧化处理脱除核素高效、快捷，减容效果好；对少部分未脱除核素采用其他方法继续深度处理，最终可实现放射性核素的彻底脱除。除。除。

A method of removing nuclides from radioactive waste by supercritical water oxidation technology

【技术实现步骤摘要】
一种利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法


[0001]本专利技术属于化工及环保
，涉及一种利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法。

技术介绍

[0002]超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，SCWO)是20世纪80年代美国学者Modell提出的一种用于有机废弃物深度处理的技术。该技术是在超过水的临界点(T＝374℃，P＝22.1MPa)的高温、高压条件下，利用水在超临界状态下具有的特殊性质，使有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生氧化反应，将有机物氧化分解为CO2、H2O、N2和少量的无机盐，整个过程不会产生二次污染。超临界水的氧化反应为均相反应，反应时间短，生成的无机盐易分离，适用于有毒、有害、高浓度、难降解有机废物的处理。
[0003]为了保障核能产业的大规模可持续发展，必须解决好放射性污染防治问题，以降低环境风险。放射性废物的减容与减害技术需适应不断新加的核电机组投入运行而产生的放射性废物将逐年增加的现状。随着核能产业的快速发展及核设施退役与放射性废物治理进程加快，放射性废物量迅速增加，如何处理放射性废物是核工业持续健康发展必须面对的问题。
[0004]目前，在运核电站针对不同的放射性废物采取了不同的处理方法。对于放射性有机废物，在运核电多采用水泥固化法的处理，废树脂水泥固化法是一种传统的废树脂处理方法，具有固体化性能稳定、工艺操作简单、成本低廉等优势，但水泥固化法处理废树脂增容比大。对放射性有机废液，如典型的PUREX流程产生的乏燃料萃取剂废液，如不加处理的直接封装到水泥中固化，有机TBP组分将通过基质浸出将放射性核素释放到自然环境中，将对最终处置的长期安全性造成影响。目前放射性有机废液处理的技术，包括焚烧法、电化学氧化法、直接化学氧化、湿式氧化法、碱性水解、等离子体处理等。其中，焚烧法产生的二次污染物多，且运行成本高，设备腐蚀严重；电化学氧化法使用的电极价格较高，能耗较大；直接氧化法反应速度慢，处理不彻底；湿式氧化法则会产生二次废物。综上，亟需找到一种绿色、高效的处理技术来解决放射性有机废物(包括固体、液体有机废物)的处置问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法，本专利技术针对放射性有机废物的不同组成，以及放射性核素在废物中的存在形式，利用分级固化思路，结合超临界水氧化和其他固化手段，可以实现放射性有机废物中放射性核素的高效去除，解决安全性问题；同时实现有机物的高效、绿色分解，解决了现有固化手段增容比大的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，对放射性有机废物进行破碎处理，完成预处理；
[0009]步骤2，将预处理后的放射性有机废物送入超临界水氧化反应器中，与氧化剂混合进行氧化降解反应；
[0010]步骤3，对氧化反应器进行脱盐处理，得到放射性元素富集的固相产物，再对其进行安全处置；
[0011]步骤4，对氧化反应后的液相产物进行气液分离，气相产物外排，对液相产物进行深度处理，最终得到含有核素的固相产物，再对含有核素的固相产物进行安全处置。
[0012]本专利技术进一步的改进在于：
[0013]所述步骤1中放射性有机废物包括固相有机废物或液相有机废物。
[0014]所述固相有机废物进行破碎处理后，配置成悬浊液，再送入超临界水氧化反应器；所述配置成悬浊液的溶剂采用水、醇或液相的放射性有机废液。
[0015]所述液相有机废物预处理后进行预沉淀处理，预沉淀处理后对产物进行过滤和清洗处理；过滤和清洗后的含有核素的固相产物进行安全处置，液相产物输送至超临界水氧化反应器中。
[0016]所述预沉淀处理为向液相有机废物溶液中添加预沉淀剂。
[0017]所述超临界水氧化反应器的反应条件如下：
[0018]氧化剂的供氧量大于理论需氧量的10％，反应压力大于23MPa，温度大于400℃。
[0019]所述脱盐处理为非液相环境下的干排盐，使脱除的核素不再溶解进液相。
[0020]所述脱盐处理为连续运行工况下的在线带压脱排或间歇运行工况下的定期脱排。
[0021]所述安全处置为对固相产物通过水泥固化、沥青固化、玻璃固化或塑料固化手段固化后，依据其放射性元素含量进行近地表处置、中等深度处置或集中深地质处置。
[0022]所述深度处理包括吸附、絮凝沉淀、电化学法或生物法，用于将放射性核素的收集固化。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术使用三级固化方案，预沉淀分担了部分脱除核素工作的同时调整了溶液参数，为超临界水氧化提供更好环境；超临界水氧化处理脱除核素高效、快捷，减容效果好；对少部分未脱除核素采用其他方法继续深度处理，最终可实现放射性核素的彻底脱除。
[0025]进一步的，本专利技术沉淀用溶液反复清洗、超临界氧化反应器采用干排盐、在线脱盐等手段，保证了分离出的核素能够高效、稳定、全面收集；
[0026]进一步的，本专利技术有机物经由超临界水氧化反应可分解为小分子物质，经简单处理后即可达标排放。
[0027]进一步的，本专利技术可实现对固相、液相放射性有机废物的全处理，可存在连续运行和间歇运行两种工作状态，能实现多种放射性有机废物的脱核素处理。
附图说明
[0028]为了更清楚的说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1是本专利技术方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0031]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0033]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对放射性有机废物进行破碎处理，完成预处理；步骤2，将预处理后的放射性有机废物送入超临界水氧化反应器中，与氧化剂混合进行氧化降解反应；步骤3，对氧化反应器进行脱盐处理，得到放射性元素富集的固相产物，再对其进行安全处置；步骤4，对氧化反应后的液相产物进行气液分离，气相产物外排，对液相产物进行深度处理，最终得到含有核素的固相产物，再对含有核素的固相产物进行安全处置。2.根据权利要求1所述的利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法，其特征在于，所述步骤1中放射性有机废物包括固相有机废物或液相有机废物。3.根据权利要求2所述的利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法，其特征在于，所述固相有机废物进行破碎处理后，配置成悬浊液，再送入超临界水氧化反应器；所述配置成悬浊液的溶剂采用水、醇或液相的放射性有机废液。4.根据权利要求2所述的利用超临界水氧化技术脱除放射性废物中核素的方法，其特征在于，所述液相有机废物预处理后进行预沉淀处理，预沉淀处理后对产物进行过滤和清洗处理；过滤和清洗后的含有核素的固相产物进行安全处置，液相产物输送至超临界水氧化反应器中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，王进龙，徐甜甜，刘璐，李艳辉，李建娜，刘慧，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：