початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2288514

СОРБЕНТ ДЛЯ УЛОВЛЮВАННЯ радіоактивного ЙОДА З ГАЗОВОЇ ФАЗИ

Ім'я винахідника: Рівний Сергій Іванович (RU); Пятин Микола Петрович (RU); Істомін Ігор Олександрович
Ім'я патентовласника: Федеральне державне унітарне підприємство "Виробниче об'єднання" Маяк "
Адреса для листування: 456780, Челябінська обл., М Озерськ, пр. Леніна, 31, ФГУП "ПО" Маяк ", ПТО
Дата початку дії патенту: 2005.05.11

Винахід відноситься до області переробки та іммобілізації газоподібних радіоактивних відходів радіохімічних підприємств атомної промисловості, а саме до області уловлювання йоду з газоаерозольних потоку з вузла рубки-розчинення опроміненого ядерного палива. Сорбент для уловлювання радіоактивного йоду складається з пористої основи, просоченої сіллю азотнокислого срібла (AgNO _3), в якості основи сорбенту використовується пористий карбід кремнію з пористістю від 30 до 60%. Техніко-економічна ефективність полягає в більш високу корозійну і механічну стійкість даного матеріалу в агресивних середовищах.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області переробки та іммобілізації газоподібних радіоактивних відходів радіохімічних підприємств атомної промисловості, а саме до області уловлювання йоду (зокрема, йоду-129) з газоаерозольних потоку з вузла рубки-розчинення опроміненого ядерного палива.

Технологічні процеси виробництв з переробки опроміненого ядерного палива (ВЯП) енергетичних реакторів і транспортних установок нерозривно пов'язані з очищенням газоаерозольних відходів від долгоживущего йоду-129 (T _1/2 = 1,57 × 10 ⁷ років). Як сорбент для його уловлювання використовуються пористі матеріали, насичені азотнокислим сріблом.

Аналогом винаходу може служити серебросодержащий сорбент «Сілоксід» відповідно до технічних умов «Сілоксід-сорбент для уловлювання радіонуклідів йоду з газових середовищ». ТУ ЛКВШ 94.373.00.000, Сосновий Бор, НИТКИ ім. А.П. Александрова, 1995..

Сорбент «Сілоксід» не відповідає вимогам йодної очищення при переробці ВЯП, тому що має малий розмір гранул (2 мм) і невисоку питому поверхню, що сприяє суттєвому підвищенню аеродинамічного опору газоочисного апарату і відбивається на поглинає ємності сорбенту. Відомий сорбент для уловлювання йоду [С.І. Рівний, Н.П. Пятин, І.А. Істомін. Уловлювання йоду-129 при переробці опроміненого ядерного палива енергетичних установок. Стаття в журналі «Атомна енергія», т. 92, вип.6, червень 2002], який прийнятий за прототип винаходу, де в якості основи, просоченої сіллю срібла (AgNO _3), використовується оксид алюмінію марки А у вигляді гранул білого кольору циліндричної форми з діаметром підстави від 3 мм до 4 мм і висотою від 10 мм до 15 мм по ГОСТ 8136-85 «Оксид алюмінію активний. Технічні умови".

Недоліками оксиду алюмінію є:

- Схильність до механічного руйнування і стирання в процесах експлуатації та регенерації;

- Низька хімічна стійкість в лужному і кислому середовищах;

- Запилювання в процесах перетарювання.

Завданням винаходу є підвищення механічної міцності в процесах експлуатації, регенерації та перетарювання, а й хімічної стійкості сорбенту в кислих і лужних середовищах при збереженні основних характеристик, що пред'являються до сорбенту і його основі (ефективне насичення основи імпрегнанти, висока динамічна ємність по йоду, можливість проведення регенерації сорбенту і вилучення срібла для повторного використання). Вона вирішується за рахунок застосування в якості сорбенту для уловлювання йоду з газової фази пористого карбіду кремнію, просоченого сіллю азотнокислого срібла (AgNO _3).

Карбід кремнію - матеріал, що представляє собою хімічну сполуку кремнію з вуглецем (SiC); твердість по Моосу 9,1; мікротвердість 3300-3600 кгс / мм ^2. Отримують його в електричних печах опору Силіціювання частинок вуглецю парами кремнієвої кислоти. Сировиною служать матеріали, багаті кремнеземом: жильний кварц, кварцові піски і кварцити, які містять не менше 99,0-99,5%, SiO _2, а й вуглецевий матеріал - нафтовий кокс. Карбід кремнію є перспективним матеріалом сучасного приладобудування зважаючи на високу радіаційної стійкості і температурної стабільності.

Пропонований матеріал відрізняється від оксиду алюмінію тим, що карбід кремнію має значно більш високу корозійну стійкість в агресивних середовищах, так він не реагує з неорганічними кислотами і лугами навіть при температурі їх кипіння. Лабораторні дослідження показали, що корозія карбіду кремнію в грунтових водах з рН~8 при температурі 170 ° С становить 0,15 мкм в рік. Механічна міцність карбіду кремнію істотно перевищує міцність оксиду алюмінію, відповідно цей матеріал більш стійкий в процесах перетарювання і транспортування.

Застосування пористого карбіду кремнію для виготовлення йодного сорбенту можливо, як у вигляді гранул різної форми, так і в формі фільтруючого патрона (ФП) в корпусі малогабаритного регенерованого модульного фільтра, здатного здійснювати очищення газової фази від йоду.

Для виготовлення йодного сорбенту, пористий карбід кремнію імпрегніруются сіллю азотнокислого срібла (AgNO _3). Для цього пористу підкладку сорбенту (карбід кремнію з пористістю від 30 до 60% у вигляді гранул або у формі фільтруючого патрона) просочують розчином солі срібла з необхідною концентрацією по сріблу і сушать при температурі від 100 до 150 ° С. Операції просочення і сушіння повторюють до повного поглинання розчину.

Після насичення сорбенту радіоактивним йодом з газової фази можливе проведення його регенерації з метою повторного використання. При необхідності можливе витяг срібла з пропонованого сорбенту для повторного його використання.

приклад

Для проведення експериментів з вивчення можливості виготовлення сорбенту на основі пористого карбіду кремнію (пористість 30%) був використаний зразок матеріалу (далі ФП - фільтр-патрон) в формі полого циліндра з діаметром підстави 70 мм, висотою 105 мм і товщиною стінки 5 мм. Вихідна маса ФП становила 184574 мг. Імпрегнірованіє ФП азотнокислим сріблом здійснювали азотнокислим розчином, з концентрацією по сріблу 2,6 г / л і по азотній кислоті 5 моль / л, за кілька стадій, кожна з яких представляє собою процес рівномірного зволоження фільтру і подальшу його сушку. Таким чином, досягалося повне поглинання розчину.

ФП зважували перед насиченням і після нього. Результати насичення ФП сріблом представлені на фіг.1.

Після шостої стадії відбулося повне поглинання розчину, що містить 2,2 г срібла, при цьому концентрація срібла в фільтр-патроні склала 11,9 мг / г.

Експерименти з уловлювання йоду ФП проводили на лабораторній установці (Фиг.2).

На фіг.2: 1 - герметична ємність, 2 - термостійкий стакан, 3 - йод-127, 4 - піч, 5 - ФП, 6 - барботер, 7 - розчин NaOH.

На дно термостійкого склянки 2 була насипана навішування йоду-127 в кількості, що перевищує стехиометрическое значення щодо реакції освіти йодиду срібла. ФП 5 був поміщений на металеву сітку, закріплену вище рівня насипання кристалів йоду. Стакан з ФП був встановлений в герметичну ємність 1, забезпечену штуцером для відводу газової фази в барботер 6, заповнений розчином гідроксиду натрію з концентрацією 2 моль / л. Насичення сорбенту йодом проводили при температурі 200 ° С в шахтної печі 4. Початок і завершення процесу випаровування йоду контролювали за зміною кольору розчину в барботері і підвідних газоходів.

Кількість уловленого йоду визначали зважуванням ФП до і після насичення. Результати експерименту представлені в таблиці 1.

Концентрація йоду-127 в поглиначі склала 18,1 мг / г, що більше кількості йоду в формі йодиду срібла, що утворюється відповідно до стехіометрією реакції

6AgNO ₃ + 3I ₂ <---> 4AgI + 2AgIO ₃ + 6NO _2.

Це можна пояснити адсорбцією молекулярного йоду на поверхні пір ФП.

Регенерацію ФП проводили лужним розчином гідразин-нітрату з концентрацією по лугу 30 г / л і по гидразину 15 г / л. Тривалість обробки сорбенту розчином склала 30 хвилин при температурі 80 ° С. Після проведення регенерації фільтр-патрон промивали гарячою дистильованою водою до рН = 5-7, сушили і зважували. З розчинів, що утворюються в процесі регенерації ФП (регенерату і промивка) йод концентрували у вигляді йодиду міді. Результати регенерації ФП і осадження йоду у вигляді йодиду міді наведені в таблиці 2.

З метою отримання срібла з відпрацьованого сорбенту на основі пористого карбіду кремнію ФП після вилучення з нього йоду обробляли азотною кислотою з концентрацією 5 моль / л протягом 30 хвилин при температурі 80 ° С, потім ФП висушували і зважували. Маткові і промивні розчини аналізувалися на вміст в них срібла (початковий зміст срібла в ФП - 2,2 г) двома способами. У першому випадку масову концентрацію срібла в розчинах визначали на рентгено-флюоресцентної енергодисперсійного аналізаторі ЕРА-03. У другому - срібло облягали з розчину у формі хлориду. Результати аналізів розчинів представлені в таблиці 3.

Як видно з даних, представлених в таблиці 3, ефективність вилучення срібла з фільтр-патрона склала (99,4 ± 0,3)%, що вище ступеня вилучення срібла з сорбенту на основі оксиду алюмінію, де вона знаходиться на рівні (97,4 ± 0,6)%.

Відмінними ознаками запропонованого матеріалу є значно більш висока корозійна і механічна стійкості в агресивних середовищах. Це дозволяє істотно продовжити термін експлуатації йодного сорбенту, підвищити ефективність використання дорогого срібла.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Сорбент для уловлювання радіоактивного йоду, що складається з пористої основи, просоченої сіллю азотнокислого срібла (AgNO _3), що відрізняється тим, що в якості основи сорбенту використовується пористий карбід кремнію з пористістю від 30 до 60%.

Версія для друку
Дата публікації 19.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів