SE420249B - Sett for behandling av en i en reningskrets i en kernreaktoranleggning anvend organisk jonbytarmassa - Google Patents

Description

15 20 25 50 219130757- 8 attraheras till varandra och inte kan skiljas åt med rimlig arbetsinsats, om man skulle önska göra det. * I Den föreliggande uppfinningen grundar sig på insikten att mycket stora för- delar kan uppnås om kornen av de båda slagen separeras från varandra och bearbetas vidare var för sig för slutförvaring. De långlivade och starkt radioaktiva isotoperna strontiuun - 90 och cesium - 157 aneamles nämligen endast i kornen av katjontyp medan de radioaktiva isotoper som anssmlas i kornen av anjontyp har avsevärt kortare livslängd ooh avsevärt lägre radio- aktivitet. Eftersom kornen av snjontyp normalt intar en större volym än komen av katjontyp i den blandade jonbytazmasssn och slutförvaringen av de radioaktiva isotoperna i de sistnämda kornen kräver större åtgärder, kan stora vinster i fråga om material och arbete göras om endast dessa sistnämnda korn och inte jonbytamsssan i sin helhet underkastas sådana större åtgärder. Uppfinningen tillgodogör sig dessa fördelar genom att jon- bytarmassan först underkastas en behandling för att eliminera eller reducera attraktionskrafterna mellan kornen av katjontyp och kornen av anjcntyp och därefter en separering av kornen innan varje slag av korn för sig bearbetas vidare för slutförvaring.

Den föreliggande uppfinningen avser närmare bestämt ett sätts för behandling av en i en reningskrets i en kärnreaktoranläggning använd organisk jonbytar- massa, vilken omfattar en blandning av korn av ett första slag med grupper innehållande utbytbara vätejoner och korn av ett andra slag med grupper innehållande utbytbara hydrozqljoner, innan jonbytsrmassan bearbetas vidare för slutförvaring av åtminstone ingående radioaktiva avfallsprodukter, kännetecknat därav, att vätejoner och/eller hydroxyljoner eller grupper innehållande vätejoner och/eller grupper innehållande hydroxyljoner av- lägsnas från kornen, varefter komen av det första slaget separeras från kornen av det andra slaget, innan varje slag av kom bearbetas vidare för sig för slutförvaring av åtminstone ingående radioaktiva avfallsprodukter.

Jonbytarmassan är företrädesvis av plasttyp. Särskilt lämpliga är massor bestående av copolymerer av styren och divinylbensen, innehållande korn med starkt sura kemiska grupper, såsom sulfonsyregrupper, och korn med starkt basiska grupper såsom kvartära anamonitmgrxzppsr. Jonbytaren har en vatten- genomträrzglig polymerstruktur och är vattenhaltig vid leveransen. 5 8000757-8 Attraktionskrafterna mellan komen av katjontyp och kornen av enjontyp i den , använda. jonbytarmassan kan elimineras eller reduceras på olika sätt. Ett lämpligt sätt är att behandla jonbytarmassan med ett ämne, som kan ersätta vätejoner i komen av katjontyp med andra joner och/eller hydroxyljoner i 5 kornen av anjontyp med andra joner. Exempel på lämpliga sådana ämnen är sal- ter, såsom sulfater, klorider, nitrater och acetater av alkalimetaller, t ex natriumsulfat eller natriumklorid, lösta i vatten, vidare syror Bå80m klorvätesyra och svavelsyra samt hydroxider, såsom hydroxider av alkali- metaller, t ex natriumhydroxid. löste i vatten. Om endera vätejoner eller 10 hydroxyijoner eller bâdadera i tillräcklig grad ersätts med andra joner är det möjligt att separera kornen från varandra.

Ett annat lämpligt sätt att eliminera eller reducera attraktionskraftenaa mellan kornen ooh olika slag är att värma upp jonbytarmassan, normalt till temperaturer över 10000. Vid 13000 - 15000 är behandlingßtiåßn 15-20 til-mår, 15 för den tidigare exemplifierade massan,__vid lägre temperaturer längre tid och vid högre temperaturer kortare tid. Verkan av värmebehandlingen är att kemiska grupper, såsom sulfonsyregrupper och kvartära ammonimngnxpper, som innehåller vätejoner och hydroxyljoner avlägsnas från komen. Om endera av dessa grupper eller bådadera avlägsnas i tillräcklig grad är det möjligt 20 att separera kornen från varandra.

Sedan attraktionskrafterna eliminerats eller reducerats kan komen av de båda slagen separeras med olika separationsmetoder. En lämplig separatione- metod är att sammanföra jonbytarmassan med en vätska, som har en densitet, som ligger mellan densiteten för kornen av det ena slaget och kornen av det 25 andra slaget. Kornen av det ena slaget sjunker därvid till bottnen i det använda kärlet medan kornen av det andra slaget samlas vid ytan. I exempel- vis den tidigare nämnda jonbytarmassan av styren - divinylbarmentyp har komen av katjontyp i icke torkat tillstånd en densitet av omkring 1200 kg/m; och i torkat tillstånd en densitet av omkring 1400 kg/mä samt komen av sn- 30 jontyp i icke torkat tillstånd en densitet av omkring 1060 kg/mä och i torkat tillstånd en densitet av omkring 970 kg/mš. Exempel på lämpliga separatione- vätskor är diklometan och andra klorerade kolväten, blandningar av sådana med etanol, blandningar av vatten och glycerin i olika koncentrationer samt vattenlösningar av sackaros i olika koncentrationer. Exempel på. andra. använd- 55 bara sätt att separera kornen är flotation, och i vissa fall separation på. magnetisk eller elektrodynamisk väg.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel. *_ -.._ ._ 10 15 20 25 8690757- 8 Exempel 1 En våt jonbytamassa (innehåller ungefär lika delar torrsubstans ooh vatten) av styren - divixwlbensentyp innehållande en blandning av kom med sulfon- syregrupper och korn med kvartära emmoniumgrupper i volymproportionerns. 1:1,5, vilken använts i primärkreteen i en lättvattenreaktor behandlas med 100 kg Na2SO4 per m5 av jonbytarmassaxx. Därvid cirkuleras en 10-procentig vattenlösning av natriumsulfatet upprepade gånger genom en bädd. av jonbytar- massan vid rumstemperatur och tvättas därefter med vatten. attraktions- krafterna. mellan kornen blir dåd-avlägsnande. Den våta massan samanföres sedan med en blandning av etanol och diklometan meden densitet av 1150 kg/mö och blandas och fördelas i denna t ex med en omrörare. Om separeringen sker i ett vanligt stillastående kärl stiger kornen av anjontyp till vätskans yta medan kornen av katjontyp sjunker till kär-lets botten. Kornen av de båda. slagen tillvaratages sedan var för sig. Om separeringen sker med centrifug samlas kornen av anjontyp i centrifugkärlets centrum och kornen av katjon- typ viddess periferi. De tillvaratages såsom förut var för sig. Separerings- vätskan kan återvinnas från de var för sig tillvaratagna kornmassorna genom aeatinafiøn. i Exempel 2 Em jonbytaimassa av samma slag som i Exempel 1 uppvämes till 130°C - 150°C mder 15 - 20 timmar. Attraktionskrafterna blir då avlägsnadeš-»Den 'erhållna torra massan sanzmanföres sedan med diklormetan och separeras i korn av anjon- typ och korn av katjontyp på. i Exempel 1 angivet sätt. Återvinning av diklor- metanen kan också. ske på. i Exempel 1 angivet sätt.

De i Exemplen 1 -och 2 tillvaratagna komen av anjontyp kan sedan blandas med bitumen, eller med cement, i förekommande fall under erforderlig vattentillsats, för slutförvaring såsom beskrivits inledningsvis. Man kan också bBhfi-näla kernen _ med kemikalier och överföra de radioaktiva ämnena på. oorganiska. jonbytare, t ex semiter, som sedan kan inbäddas i glas eller :Vandra beständiga. oorganiska. 'aïmen såsom aluminiumoxid. Man kan också. bränna bort de organiska beståndsdelarna och bädda in återstoden i oorganiska ämnen.

Claims (4)

5 8600757-8 De tillvaratagna kornen av katjontyp kan behandlas för slutförvaring på. samma sätt som beskrivits i föregående stycke. Speciellt i detta fall, där kornen innehåller långlivade ieotoper såsom strontim - 90 och cesiuzn - 137 är det önskvärt att för slutförvaringen använda de beskrivna. metoderna med inkapsliaog i oorganiska. ämnen PATENTKBAV

1. Sätt för behandling av en i en reningekreta i en kärnreaktorenläggizing använd organisk jonbytarmassa, vilken omfattar en blandning av korn av ett första slag med grupper innehållande utbytbara vätejoner och kom av ett andra slag med grupper innehållande utbytbara hydroxçvljoner, innan jonbytar- massan bearbetas vidare för slutförvering av åtminstone ingående radioaktiva avfallsprodukter, k ä n n e t e e i: n e. t därav, att vätejoner ooh/eller hydroxyljoner eller grupper innehållande vätejoner ooh/eller grupper inne- hållande hydroxyljoner avlägsnas från kornen, varefter kornen av det förste slaget separerae från kornen av det andra slaget, innan varje slag av korn bearbetas vidare för sig för slutförvaring av åtminstone ingående radioaktiva avfallsprodulcter.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä. n n e t e o k n a t därav, att jonbytar- massan behandlas med en lösning av ett salt, en syra eller en hydroxid för utbyte av vätejoner i kornen mot andra katjoner och/eller utbyte av hydroxyl- joner i kornen mot andra anjoner.

3. 5. Sätt enligt patentkrav 1, k ä, n n e t e el: n a. t därav, att jonbytar- massan uppvärmes för avlägsnande av grupper innehållande vätejoner och/eller grupper innehållande hydroxyljoner från kor-nen.

4. san enig: nagot av patentkmven 1-3, x ä n n e t e e k n e. t I aämv, att komen av det första slaget separeras från kornen av det andra slaget genom att jonbytarmassan eamanföree med en vätska, som har en densitet, som ligger mellan deneiteten för kon-men av det första slaget och densiteten för kornen av det andra slaget. 3990757-8 Sammandrag En organisk jonbytamassa, som omfattar en blandning av korn av ett första slag med grupper innehållande utbytbara vätejoner och korn av ett andra slag med grupper innehållande utbytbara hydrosqljoner och som använts i en reningskrets i en kärnreaktoranläggning, underkastas en behandling-innan jonbytarmassan bearbetas vidare för slutförvaring av ingående radioaktiva avfallaprodukter. Behandlingen består i. att vätejoner och/eller hydrowl- joner eller grupper :innehållande vätejoner och/eller grupper innehållande hydroxyljoner avlägsnas från kornen, varefter komen av det första slaget separeras från kornen av det andra slaget, innan varje slag av kom bear- betas vídare för sig för elutförvarixxgav ingående- radioaktiva avfalls- produkter.