用于从液体放射性废物中分离、隔离或除去特定放射性同位素的装置、工艺和方法，这些工艺和方法使用同位素特异性介质（ISM）。在一些实施方案中，该工艺和方法进一步包括分离的同位素通常与ISM一起玻璃化；这种同位素特异性玻璃化（ISV）通常是用于长期储存或其它处置的制备放射性同位素的更大方案的一个步骤。公开了各种ISM。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用离子特异性介质的同位素特异性分离和玻璃化对相关申请的交叉引用本申请要求2010年3月9日提交的美国临时申请61/312，029的利益。关于联邦赞助的研究或开发的声明不适用专利技术背景I.专利
本专利技术大体上涉及放射性废物的处理，特别涉及从放射性废物中分离特定放射性 同位素。2.相关技术描述隔离和管理特定放射性同位素的能力是清洁、安全和可靠的放射性废物管理所必需的，这又是核能的安全和成本有效的使用所必需的。在核电站中，放射性同位素泄漏到轻水反应堆的一和二水回路中；这种泄漏是核燃料衰变以及反应堆部件的核活化(通过暴露在来自反应堆芯的辐射下)的不合意结果。废料中的特定放射性同位素的浓度通常决定废料的废物分类(例如A类、B类、C类)。废料的废物分类又规定该废料的储存和弃置要求。通常，获得较高分类(如B类或C类)的废料面临更严格的储存和弃置要求，管理花费更大，并只能合法储存在更少地点。因此，希望通过从该废料中分离或除去决定废物分类的那些特定放射性同位素限制获得较高分类的废料的体积和量。在这方面，特别合意的是用于分离的Cs-137、Sr-90、Ni-63、Tc-99、Am-241、Co-58、Co-60和铀的几种同位素的系统、方法和工艺。同位素分离技术也有利于和与那些特定放射性同位素加工技术共同工作以便长期储存或弃置，例如通过固化或玻璃化。专利技术概述离子特异性介质选择性除去决定废物分类的同位素。本专利技术的一个目标是将决定废物分类的同位素，尤其是铯-137、镍-63和锶-90导入用于现场储存的极小包装，以提高用于非现场弃置的较低分类废物的体积。本专利技术在其一些实施方案中包括用于从放射性废物中分离、隔离或除去(统称为“分离”)特定放射性同位素的工艺、方法和装置，这些工艺和方法使用同位素特异性介质(ISM)。在一些实施方案中，工艺和方法进一步包括分离的同位素通常与同位素特异性介质一起玻璃化；这种同位素特异性玻璃化通常是用于长期储存或其它处置的制备放射性同位素的更大方案的一个步骤。在一些实施方案中，本专利技术包括特定放射性同位素的同位素特异性再生到ISM上以供玻璃化。在若干实施方案中，该ISM包含多孔微球或多孔矿物质,如碱菱沸石；所有这些介质材料具有大的反应性表面积/介质重量。这些多孔或高度多孔介质从其它废料中分离和留住放射性同位素。放射性同位素在与介质粒子或成分接触时留在同位素特异性介质的反应性表面积上或多孔结构的间隙空间内。在许多实施方案中，该介质被特定同位素特异性介质适合分离的特定放射性同位素嵌入、浸溃或涂布。通常，选择本专利技术中所用的各类ISM以分离特定同位素或特定族或类的同位素。在本专利技术的许多实施方案中，特定放射性同位素与液体废物的ISM基分离包括使液体废物流经改性的离子交换柱(下文为“ I SM柱”)，其中使该液体经过I SM柱且I SM吸引和留住该液体内的特定放射性同位素；该放射性同位素随后与ISM—起留在该柱中，而液体离开该柱。在一些实施方案中，从柱容器中取出带有分离的放射性同位素的I SM并送往坩埚或熔炉以供玻璃化。在一些实施方案中，带有分离的放射性同位素的ISM留在柱容器中，并且带有分尚的放射性同位素的ISM的玻璃化在该柱容器内发生。在该柱容器内发生玻璃化的这些实施方案中，该柱容器通常包含适合充当玻璃化坩埚和充当最终废品的长期储存容器的罐子。在一些情况下，该罐子包括不锈钢或相当材料的外层、绝缘中层和石墨或类似材料内层(或内衬层)以充当用于带有放射性同位素的ISM的热解、熔融和玻璃化的坩埚或模件；在一些实施方案中，石墨内层充当用于带有放射性同位素的ISM的感应加热的感应器。在这些实施方案的一些中，将ISM与增强或有助于引发玻璃化过程的材料混合。通常通过感应加热或微波加热实现带有放射性同位素的ISM的热解、熔融和玻璃化，尽管其它热解、熔融和玻璃化方法也适合本专利技术。附图简述由与附图一起阅读的下列专利技术详述更清楚理解本专利技术的上述和其它特征，其中 图I是图解包括用于从液体放射性废料中分离特定放射性同位素的ISM-基系统的放射性废料加工系统的一个实例的方框图；图2A是在用于从液体放射性废料中分离特定放射性同位素的ISM-基系统中使用的玻璃基微球的电子显微镜图像照片；图2B是图解用于形成玻璃基微球的一种方法的图，该玻璃基微球随后用在或改性以用在用于从液体放射性废料中分离特定放射性同位素的ISM-基系统中；图2C是在用于从液体放射性废料中分离特定放射性同位素的ISM-基系统中使用的碱菱沸石材料的电子显微镜图像照片，该图像以大约1050x放大率显示碱菱沸石；图3A是本专利技术的ISM柱的一个实施方案的透视图；图3B是图3A中所示的实施方案的俯视图，其显示截取图3C中所示的剖视图所沿的线段；图3C是图3A和3B中所示的实施方案的剖视图；图4是本专利技术的一个实施方案的视图，其显示串联使用的多个ISM柱；图5是本专利技术的一个实施方案的视图，其中使用ISM柱从另一放射性废物处理工艺的废气中分离放射性同位素；和图6是本专利技术的ISM柱的备选实施方案的剖视图。专利技术详述本专利技术在其一些实施方案中包括用于从放射性废物中分离、隔离或除去(统称为“分离”)特定放射性同位素的工艺和方法，这些工艺和方法使用同位素特异性介质(ISM)。在一些实施方案中，该工艺和方法进一步包括分离的同位素通常与ISM—起玻璃化；这种同位素特异性玻璃化(ISV)通常是用于长期储存或其它处置的制备放射性同位素的更大方案的一个步骤。在许多情况下，包括使用ISM的同位素分离和同位素特异性玻璃化的联合工艺一即联合ISM/ISV工艺是用于处理放射性废物的更大系统的一部分。在若干实施方案中，该ISM包含具有大的反应性表面积/介质重量的多孔微球。例如，对ISM而言，本专利技术的一些实施方案使用平均直径为大约10至100微米、内外总表面积为100至200平方米/克且总孔隙率为大约35%至40%的玻璃基微球。其它实施方案使用基于或含有碱菱沸石一内外总表面积为大约500平方米/克的多孔矿物质一的ISM。这些多孔或高度多孔介质从其它废料中分离和留住放射性同位素。放射性同位素在与介质粒子或成分接触时留在ISM的反应性表面积上或多孔结构的间隙空间内。在许多实施方案中，该介质被特定ISM适合分离的特定放射性同位素嵌入、浸溃或涂布。因此，例如，用于从液体中分离铯同位素的一种类型的ISM包括含有铯的玻璃基微球；这些含铯的玻璃基微球尤其有效地吸引和留住铯同位素。通常，选择本专利技术中所用的各类ISM以分离特定同位素或特定族或类的同位素。图I图解以ISM/ISV工艺为组成部分的更大系统的一个实施方案。如该图中所示，将来自核反应堆10的放射性废料首先传送15至废物槽20，在此废料保持浸没在水中(由此水本身变得含有一定浓度的放射性同位素)。在此阶段中包括液体和固体废物的废料从废物槽20传送25至液体/固体分离系统30，在此将液体废物(包括来自废物槽20的水)与固体废物分离。从液体/固体分离系统30，固体废物给进32至稳定化34和储存36。在一些情况下，通过液体/固体分离系统30可能没有将与固体废物混合的所有水分或液体与固体废物分离开，在这种情况下这些废物的稳定化和储存难以进行。从液体/固体分离系统30，基本不含固体废料的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.09 US 61/312,029的范围。额外修改是本领域技术人员显而易见的。本发明在其更广泛方面中因此不限于所示和所述的具体细节、代表性装置和方法和实例。因此，可背离这样的细节而不背离申请人的一般发明构思的精神或范围。权利要求1.加工来自核反应堆的放射性废物、从放射性废物中分离指定放射性同位素并稳定分离的指定放射性同位素的方法，包括 将放射性废料分离成固体废物和含放射性同位素的液体废物； 使含放射性同位素的液体废物经过同位素特异性介质柱以从液体废物中捕获指定放射性同位素；和 稳定所述捕获的放射性同位素以供进一步处置。2.权利要求I的方法，其中稳定所述捕获的放射性同位素包括将所述捕获的放射性同位素玻璃化。3.权利要求2的方法，进一步包括将所述捕获的放射性同位素与同位素特异性介质一起在所述柱内玻璃化。4.权利要求I的方法，其中使含放射性同位素的液体废物经过多个同位素特异性介质柱。5.权利要求I的方法，进一步包括，在使液体废物经过同位素特异性介质柱后，使所述液体废物再循环至核反应堆。6.权利要求I的方法，其中同位素特异性介质包含玻璃基微球。7.权利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括铯的至少一种同位素。8.权利要求7的方法，其中同位素特异性介质包括碱菱沸石。9.权利要求7的方法，其中同位素特异性介质包括用六氰铁酸钾钴改性的碱菱沸石。10.权利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括锶的至少一种同位素。11.权利要求10的方法，其中同位素特异性介质包括羟磷灰石。12.权利要求10的方法，其中同位素特异性介质包括用羟磷灰石改性的微球。13.权利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括锝的至少一种同位素。14.权利要求13的方法，其中同位素特异性介质包括用十六烷基三甲基铵改性的碱菱沸石。15.权利要求13的方法，其中同位素特异性介质包括表面活性剂改性的沸石。16.权利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括碘的至少一种同位素。17.权利要求16的方法，其中同位素特异性介质包括银浸溃的碱菱沸石。18.权利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括选自镍、钴和铅的至少一种同位素。19.权利要求18的方法，其中同位素特异性介质包括碱菱沸石。20.权利要求I的方法，其中同位素特异性介质包括羟磷灰石。21.权利要求I的方法，其中同位素特异性介质包括羟磷灰石的改性形式，其中至少一些钙离子被选自锶、银和锡的离子替代。22.权利要求I的方法，其中同位素特异性介质包括包含羟磷灰石的玻璃基微球。23.权利要求I的方法，其中同位素特异性介质包括选自磷酸铁、磷酸铜、银浸溃的碱菱沸石、铁浸溃的碱菱沸石、银改性的氧化锆、银改性的氧化锰和铁改性的硅酸铝的材料。24.用于从液体中分离指定放射性同位素的装置，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·丹顿，
申请(专利权)人：库里昂股份有限公司，
类型：
国别省市：
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