Очищення рідких радіоактивних відходів від поверхнево-активних речовин і органічних сполук

Abstract

В процесі експлуатації АЕС утворюється та накопичується значна кількість рідких радіоактивних відходів (РРАВ), переробка яких є одним з першочергових завдань. Одним з джерел рідких радіоактивних відходів є трапні води до складу яких входять поверхнево-активні речовини (ПАР) та органічні сполуки (ОС) різної природи. При даному складі відходів значно ускладняється робота випарних апаратів. Тому, переробка вод суттєво спрощується після їх очищення від ПАР та ОС. У роботі розглянуті теоретичні аспекти окислювально-кавітаційного та електро-гідророзрядного очищення вод від органічних речовин. Розроблені та приведені принципові схеми експериментальних стендів комбінованих методів очищення. Дослідження проводили на модельних розчинах лаурилсульфату натрію (ЛС) (NaC12H25SO4) та етилендиамінтетраоцтової кислоти (ЕДТА) (C10H16N2O8). ЛС вибраний з огляду на те, що це найбільш поширена поверхнево-активна речовина, яка присутня в складі різних миючих та дезактивуючих сумішей. Використання ЕДТА зумовлено його застосуванням в технологічних процесах на АЕС та наявністю у складі рідких радіоактивних відходів. Руйнування органічних з’єднань відбувається в результаті окислення озоном, що постійно барботується через розчин, та посилюється дією електричних імпульсів або ультразвуковою (УЗ) кавітацією. В роботі визначені закономірності зниження концентрацій модельних розчинів у залежності від способу обробки, рН середовища та тривалості процесу. Встановлено, що деструкція ПАР та ОС найкраще протікає при спільному використанні озону і УЗ кавітації або електричного розряду, при високих значеннях рН. Найвищі показники ефективності очищення розчинів наступні: при використанні розрядів і озону (рН = 6,2) руйнується ~ 71 % ПАР, при рН = 10 руйнується ~ 61 % ОС; при використання УЗ кавітації та озону (рН = 10) руйнується ~ 83,3 % ПАР.

В процессе эксплуатации АЭС образуется и накапливается значительное количество жидких радиоактивных отходов (ЖРО), переработка которых является одной из первоочередных задач. Одним из источников жидких радиоактивных отходов являются трапные воды, в состав которых входят поверхностно-активные вещества (ПАВ) и органические соединения (ОС) различной природы. При данном составе отходов значительно усложняется работа испарительных аппаратов. Поэтому, переработка вод существенно упрощается после их очистки от ПАВ и ОС. В работе рассмотрены теоретические аспекты окислительно-кавитационной и электро-гидророзрядной очистки вод от органических веществ. Разработаны и приведены принципиальные схемы экспериментальных стендов комбинированных методов очистки. Исследования проводили на модельных растворах лаурилсульфата натрия (ЛС) (NaC12H25SO4) и этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) (C10H16N2O8). ЛС выбран ввиду того, что это наиболее распространенное ПАВ, которое присутствует в составе различных моющих и дезактивирующих смесей. Использование ЭДТА обусловлено его применением в технологических процессах на АЭС и наличием в составе жидких радиоактивных отходов. Разрушение ОС происходит в результате окисления озоном, который постоянно барботирует через раствор, и усиливается действием электрических импульсов или ультразвуковой (УЗ) кавитацией. В работе определены закономерности снижения концентраций модельных растворов в зависимости от способа обработки, рН–среды и продолжительности процесса. Установлено, что деструкция ПАВ и ОС лучше протекает при совместном использовании озона и УЗ кавитации или электрического разряда при высоких значениях рН. Самые высокие показатели эффективности очистки растворов следующие: использование разрядов и озона (рН = 6,2) разрушает около 71 % ПАВ, при рН = 10 разрушается ~ 61 % ОС; использование УЗ кавитации и озона (рН = 10) разрушает ~ 83,3 % ПАВ.

During the operation of a nuclear power plant, a significant amount of liquid radioactive waste (LRW) is formed and accumulated, its recycling has one of the first priorities. One of the sources of liquid radioactive waste is drain water, which consists of surface-active substances (SA) and organic compounds (OC) of various natures. With this waste composition, the operation of the evaporator is significantly complicated. Thus, recycling of LRW will be simplified after purification from SA and OC. The paper discusses the theoretical aspects of oxidative-cavitation and electrohydrodischarge water purification from organic matter. A schematic circuit of experimental stands of combined cleaning methods was developed and presented. Studies were performed on model solutions of sodium lauryl sulfate (LS) (NaC12H25SO4) and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) (C10H16N2O8). LS is chosen because it is the most common SA, which is present in the composition of various detergent and decontamination mixtures. The use of EDTA is due to its application in technological processes at nuclear power plants and the presence of liquid radioactive waste in the composition. The destruction of the OS occurs as a result of ozone oxidation, which is constantly splashing through the solution, and amplifies under the action of electrical impulses or ultrasonic (US) cavitation. The work identifies the patterns of reducing concentrations of model solutions, depending on the method of processing, pH-environment and duration of the process. It was found that the destruction of SA and OC occurred better when ozone was combined with US cavitation or electrical discharge, at high pH. The highest performance purification of solutions is as follows: use of electro-discharge and ozone (рН = 6.2) leads to about 71 % collapses, (рН = 10) ~ 61 % OC collapses; use of US cavitation and ozone (рН = 10) ~ 83.3 % SA collapses.