Radioaktív l 1
11.8. Víztisztítás
11.8.1. A radioaktív vízszennyezés és a tisztítási módszerek értékelése
A szennyezett víz a kialakulás körülményeitől függően feltételesen fel van osztva az ipari kibocsátásnak és az úgynevezett csapdázott víznek [2]. Az ipari kibocsátások közé tartoznak az atomerőművek szennyezett víz áramkörei, az ilyen áramkörök dekontaminálását követő megoldások és a vészhelyzeti kibocsátások során kialakult megoldások. Ahhoz, hogy végezze trapernym töltött fertőtlenítő oldat, a víz az egészségügyi ellenőrzés és mosodák, vízszűrők és egyéb alacsony aktivitású folyékony hulladékot, a teljes mennyiség, amely több tízezer köbméter évente. Ezenkívül a víz esővízzel, kutakkal, kis tavakkal, tavakkal és még folyókkal is kezelhető, mint a csernobili baleset során. A tisztított vízben lévő radioaktív szennyezés lehet ionok, anionok, kolloid részecskék, szuszpendált anyagok és csapadék formájában. A tisztítandó deaktiváló oldatok tartalmazhatnak szorbenseket, felületaktív anyagokat és más szennyeződéseket, amelyeket néha el kell távolítani vagy megsemmisíteni. Szennyezett víz (oldatok, szennyvíz, víz) koncentrációja radionuklid ott, amely kifejezett Bq / m 3, és a fertőtlenítő hatékonyságát a becslések Koch tisztítási faktor:
ahol AV H és AVK a radioaktív anyagok koncentrációja (térfogati koncentráció) a víz deaktiválódása előtt és után.
A szükséges tisztítási tényező a következő kifejezéssel fejezhető ki:
ahol az ADC az adott radionuklid vízben megengedett koncentrációja [1].
A víz tisztítására jellemző legfontosabb paraméter a tisztítás mértéke # 951, amelyet a kapcsolat határoz meg:
Ennek megfelelõen a szükséges víztisztítás mértéke a következõképpen fejezhetõ ki:
11.8.2. A víz dekontaminálási módszerei
A gravitációs mező hatása alatt a vízben lévő radioaktív részecskék szedimentálódnak, és így a spontán víz tisztítása bizonyos mértékig megtörténik. A szabad telepítés körülményei között a részecskére ható erő mg. és az ülepedési sebességet a Stokes-egyenlet írja le:
ahol d a részecskeátmérő; r és r 0 a részecskék és az oldat anyagának sűrűsége; k a vizes oldat viszkozitása, amely 20 ° C-os víz esetében 1,002 · 10 -3 Pa · s [66]; g a gravitációs gyorsulás. A (11.74) képlet olyan részecskékre érvényes, amelyek átmérője 1 μm és 100 μm között van, és a forma gömb alakú. A részecskék 10 mikron átmérőjű, és 90 mikron közötti, sűrűsége 2 x 10 3 kg / m 3-süllyedés vízben, a becslések szerint az általános képletű (11,74), amelyek rendre 5,4 × 10 -5 m / s és 4,4 × 10 -3 m / s. Következésképpen a 10 μm átmérőjű részecskék minimális ülepedési ideje egy literes edényben, amely 20 cm magas, körülbelül 1 óra. A csökkenő részecskeátmérője (lásd Eq. (11,74)) ülepedési sebesség csökkenésével egyenes arányban a tér a részecskeátmérő, és következésképpen az ülepedési idő lehet néhány napig. Csökkenti a tisztítási időt ezzel a módszerrel, hogy lehetséges növelésével a gyorsulási, t. E. centrifugálásnak vagy mennyiségének növelésével a radioaktív részecskéket, bevezetése az úgynevezett megoldást flokkuláló szerek. Ahogy flokkulálószerek használt polimer, például poliakrilamid, m. E. A polimer molekulák, amelyek alkotják a radioaktív részecskék a vízben szuszpendált állapotban, egy híd, ami durvul, a részecskék és gyorsabb azok ülepítés és ezért tisztítás a víz.
A centrifugálás fokozza az ülepedési folyamatot, és lehetővé teszi a radioaktív szennyeződések megszabadulását, amelyek szerves folyadékkal keverednek [58]. Amikor ezt a kevert folyadékot dekontamináljuk, először a szilárd radioaktív (szervetlen) részecskéket centrifugálással elválasztjuk a szerves részektől. Ezután az oldott szerves radionuklidokat ebből a szerves folyadékból etilén-diamin-tetraecetsav (EDTA) vizes oldatával extraháljuk, amely radionuklidokkal vízoldható vegyületeket képez. Nitril-triacetát-savat és néhány szervetlen savat is extrahálásra használnak. Ezenkívül a vizes frakciót ismételten centrifugáljuk a radioaktív anyagokkal együtt, így tisztított szerves frakciót kapunk.
A szűrés a folyadék tisztítására vonatkozik a szuszpendált szennyeződések kicsapódásával a szűrő felületén. Mivel a szűrő töltés, a kvarc homok, a zúzott természetes ásványok és a mesterséges szorbensek, amelyek kerülnek a szűrő két rács között. Amikor a radionuklidokat tartalmazó részecskék részecskék formájában mozognak, ezek a részecskék kicsapódnak a szűrő mikro- és makropórusainak labirintusaiban. A radioaktív részecskék nagy részét a szűrőtöltet külső rétege megőrzi, következésképpen a töltés többi része rosszul vesz részt a víz tisztításában.
A szűrés minőségét jellemző paraméterek közül kiemelkedően fontos a tisztítási fok - az arány (11,72) és a Kp áttörési együttható. amelyek kapcsolódnak a kapcsolat:
A szűrő kapacitását a folyadék szűrősebessége jellemzi, m 3 / h, a szűrő keresztmetszetével 1 m 2 -es területen múlva, m / h-ban mérve.
A különböző szűrők minőségének összehasonlításához az ellenállást ugyanazon 1 cm / s (referencia sebesség) szűrési sebességgel értékeljük. Ha 1 cm / s referenciaszűrési sebesség mellett a szűrő ellenállása egyenlő # 916; PFO. akkor a vF szűrési sebesség tényleges ellenállása:
Komplex szűrési indexként a Kp csúszási együttható logaritmusa és a referencia sebességhez viszonyított nyomásesés arányát alkalmazzuk:
ahol D pF0 referencia nyomásesés (v = 1 cm / s), mm-ben vízben mérve. oszlopban.
A nagyobb szűrési tényező, annál hatékonyabb a szűrési folyamat maga - több szűrési teljesítményt és a teljesség Capture radioaktív szennyező (kevesebb csúszás arány). A hagyományos szálas szűrők használt nukleáris energia, a nagysága x 0,2-0,3, és Petryanov szűrő együttható szűrő sokkal magasabb. A víz szűréssel történő tisztítását gyakran használják az ioncsere adszorpció módszerével [45, 60, 61]. A tisztítás NPP oxálsav-oldattal kontúrok aktivitást elsősorban a radionuklid 60 Co, amely a fertőtlenítő oldat formájában kationok (80-99%), és diszpergált állapotban formájában salakok (1-20%). Átadásával ez a megoldás egy kationcserélő gyanta (Ku) tisztítási faktor eléri a 100, és a az oszlopokon, kivéve Capture 60 Co által kicserélési reakcióban, van egy mechanikus csapadék salak tartalmazó 60 Co. Ebben az esetben azonban a vasion radionuklidok maradnak az oldatban, amelyek az anionok [Fe (C2O4) 3] 3-ban képződő komplexek. és a króm-radionuklidok anionok formájában. Ebben az esetben az anionok tisztítására az AB-17 anionit alkalmazzuk. A tisztítást HWR nehézvizes reaktorok a Cs 137 és Cs 134, amelyek ionos formában végzi szelektív szorbens [K2 cofe (CN6)], impregirovannogo 4% -os vizes polivinil-alkohol oldatba és szintetikus ioncserélő gyantával [62]. Ebben az eljárásban, ha egy elektromos mező (elektrodialízis) képes volt teljesen eltávolítani a radionuklidok és a 10-szer, hogy csökkentse a fogyasztását szorbens víztisztításhoz. Szennyvíztisztító a 134 Cs radionuklidok, 137 Cs, 144 Ce, 144 Pr és Sr-t használunk 90 oszlopok tartalmazó szorbensek keverékét vermikulit és klinoptilolit [63]. A szennyvíz aktivitása 1,92 · 10 4 Bq / l-ről 9,25 · 10 6 Bq / l-re ingadozott. Letétele után 1500 g oszloptérfogatnyi tisztításban aktív nuklidok arány 5 × 10 3, és a b-aktív - 9 × 10 2 Ugyanezt kompozit szorbenst teszteltük a tisztítási a modell oldatot tartalmazó 137 Cs, 90 Sr és 60 Co aktivitása 3 , 7 · 10 6 Bq / l, és tisztítási együtthatót kaptunk a 104-105 tartományban.
A szűrőtöltet termelékenységének növelése érdekében a foszfátok és a cirkónium-hexaciánferritek alapján szintetizált szervetlen vegyületeket használtunk [64]. Az ilyen adszorbensek szelektivitást mutattak a cézium radionuklidok vonatkozásában, és szignifikáns élettartamot biztosítottak a szűrőben, amely becslések szerint 100 000 oszloptérfogat volt.
A kútok, tavak, folyók és szennyvízek vízben való törlését elsősorban természetes eredetű szorbensek segítségével végzik el. Ugyanez a radionuklidok jód, stroncium, rubídium, kobalt és más elemek a tavak és folyók lehetnek a különféle állapotokban: formájában ionok, komplexek, kolloid részecskéket és az oldhatatlan üledéket, amely elsősorban vegyes iszappal. A legnagyobb veszély a vízben oldott radionuklidok. Ahhoz, hogy távolítsa el őket a csernobili baleset idején a folyóba Pripjaty kiraktak helikopterek adszorbens például zeolitok és szilikagél. A patakok piszkos áramlása nem hat ki folyókra és tavakra, a természetes szorbenseket tartalmazó gátak építették útjukat. Ahhoz, hogy a legeredményesebb természetes szorbensek vizsgálatokat végeztünk úgy, hogy a mintát egy meghatározott mennyiségű szorbens radionuklidot tartalmazó oldatot 144 Ce, 134 Cs, 137 Cs, és a 106 Ru [65]. A táblázatból. 11,31, ahol a E vizsgálatok eredményei, ebből következik, hogy a leghatékonyabb természetes szorbens valamennyi vizsgált radionuklidok volt Dashukovskie agyagot betét azzal a kiegészítéssel, NaCl, melyet javallott csernobili.
Az oldatok radionuklidok tisztításának mértéke
természetes szorbensek segítségével a statikus rendszerben [65]
A csei és a stroncium radionuklidok kútjainak és tartályainak tisztítására természetes csontveloptilolitot és ferrocianid szorbent használtak Csernobilban [21]. Az ilyen szorbensek segítségével a víz tisztítása után a radionuklid koncentrációja nem haladta meg az 1,8 Bq / l-t, ami a megengedett értékek alatt van.
Az alacsony csapadékvíz tisztítását - beleértve Csernobilot is - nyílt vasbeton tartályokban (térképek) végezték. Ezeket a tartályokat vertikális cellákra osztottuk, amelyeknek kiömlő nyílása 30 cm-es zúzottkőből, 30 cm homokból és 200 cm-es természetes szorbensből és ioncserélő rétegből állt. Az ilyen szűrőn való áthaladáskor a vizet radionuklidokból tisztítottuk, és a dózis sebessége 100-as tényezővel csökkent. A szűrt vizet ezután egy nyitott hűtőtáblába vezetjük. Több radioaktív vizet korábban szállítottak tároló tartályokba, amelyekben ülepítéssel tisztították. Ezután a vizet a tároló tartályból egy úszó szivattyúállomás segítségével továbbítják a kártyáknak további tisztítás céljából. Az egyik kártya teljesítménye 1470 m 3 / nap volt, a 137 Cs csatorna tisztítási aránya 98-99% volt, a teljes g-aktivitás 94-95% -a és a teljes b-aktivitás tekintetében.
A folyamat során a víz szűrésére (oldat), a szennyezés marad a szűrőn meghatározott idő elteltével szűrők eltömődésre és kell regenerálni vagy ártalmatlanítani együtt a radionuklidok. Ez a hiány gyakorlatilag hiányzik a víztisztítás módszerében membrán segítségével [28]. A membrán tisztítási módjai közé tartozik a fordított ozmózis és ultraszűrés. Ha az első tartályból a második oldatba átad egy féligáteresztő válaszfalat, akkor a második tartály megnöveli a víznyomást [66]. A folyadék oszlopának különbségét a második és az első tartály között az ozmotikus nyomásnak nevezzük. Ha a második edényben mesterséges létrehozása ozmotikus nyomás, egy részét az első edényben fogja át csak tiszta vizet, és a maradék radionuklidok fog koncentrálódni a második edényben. Az ozmotikus hatás következtében kialakuló nyomás nagymértékben változik és 0,5-10 MPa lehet. A fordított ozmózist egy állandó elektromos mező alkalmazásával gyorsítják fel. Ezt a folyamatot elektroozmózisnak vagy dialízisnek nevezik.
Az oldatok sótartalmának alsó határa, ahol az elektrodialízis célszerű, 200-400 mg / l. Alacsonyabb értékeken az oldatok elektromos vezetőképessége jelentősen csökken. A felső határ több tényezőtől függ, amelyek közül a legfontosabb - a gazdasági, mint fordított a folyamat villamos energia mennyiségével arányosan ionok távolítani. Koncentráció korlátozott parazita jelenségek ozmózissal és elektroozmózis, transzfer képességét a víz disszociációs termékek (amely korlátozza az áramsűrűség növekedés) és a sók lerakódását a membránokon, amikor az oldhatóság termékek ezen sók.