RU2094867C1

RU2094867C1 - Method for decontaminating soil from cesium

Info

Publication number: RU2094867C1
Application number: RU96100810A
Authority: RU
Inventors: И.А. Соболев; Л.Б. Прозоров; Н.И. Комарова; Т.В. Молчанова
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-10-27

Abstract

FIELD: decontamination of solid materials from radionuclides. SUBSTANCE: soil contaminated with cesium-137 is treated with decontaminating aqueous solution containing mixture of mineral acid and fluorides and/or silicon fluorides of ammonium, potassium, or sodium. EFFECT: improved degree and speed of soil decontamination. 2 cl

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды, а точнее к переработке твердых радиоактивных отходов. Наиболее эффективно предлагаемый способ может быть использован при дезактивации грунтов, загрязненных радионуклидом цезия-137. The invention relates to the protection of the environment, and more specifically to the processing of solid radioactive waste. The most effectively proposed method can be used for the decontamination of soils contaminated with cesium-137 radionuclide.

Известен способ дезактивации грунтов, загрязненных радиоактивными веществами, засыпкой их сыпучими материалами, бетонированием или асфальтированием.[1]
Недостатком технологии дезактивации засыпкой сыпучими материалами является то, что транспортировка сыпучего материала и его распределение на загрязненной местности происходит с помощью транспортных и дорожных машин, что приводит к пылеобразованию и возможности вторичного радиоактивного загрязнения.A known method of decontamination of soils contaminated with radioactive substances, filling them with bulk materials, concreting or asphalting. [1]
The disadvantage of the technology of decontamination by filling with bulk materials is that the transportation of bulk material and its distribution on contaminated areas occurs using transport and road machines, which leads to dust formation and the possibility of secondary radioactive contamination.

Бетонирование непосредственно на загрязненной местности неизбежно приводит к вторичному пылеобразованию, попаданию части радиоактивных веществ в бетонную смесь и на бетонированную поверхность. Concreting directly on the contaminated area inevitably leads to secondary dust formation, the ingress of part of the radioactive substances into the concrete mixture and onto the concrete surface.

Асфальтирование, также как и оба вышеуказанных метода, не решает проблемы очистки грунтов от радионуклидов. Asphalting, as well as both of the above methods, does not solve the problem of cleaning soil from radionuclides.

Известен также метод дезактивации грунтов путем механического удаления верхнего загрязненного слоя грунта ( вручную или с использованием машин) [2]
К недостаткам данного метода относятся вероятность вторичного загрязнения местности радиоактивными веществами, а также повышенный объем образующих радиоактивных отходов за счет присутствия в них нерадиоактивного грунта, который практически всегда будет захватываться при выемке радиоактивного грунта землеройными машинами.There is also known a method of soil decontamination by mechanical removal of the upper contaminated soil layer (manually or using machines) [2]
The disadvantages of this method include the likelihood of secondary contamination of the area with radioactive substances, as well as the increased volume of generating radioactive waste due to the presence of non-radioactive soil in them, which will almost always be captured when radioactive soil is excavated by earth-moving machines.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ обработки загрязненного радиоактивными веществами грунта, включающий снятие и перевозку загрязненного грунта на пункт обработки и его обработку водным раствором, содержащим карбонизированную воду и кондиционирующее вещество, а также комплексообразователь, содержащий анион карбоновой кислоты с 2-6 атомами углерода. Раствор растворяет загрязнения, которые связываются комплексообразователем. Способ предназначен для обработки материала, загрязненного одним или несколькими актинидами или продуктами их распада, а также продуктами деления, тяжелыми металлами или их соединениями [3]
Недостатками известного способа являются невысокая степень извлечения цезия-137, а также невысокая скорость процесса дезактивации.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed method is a method of treating contaminated soil with radioactive substances, including removing and transporting contaminated soil to a treatment point and treating it with an aqueous solution containing carbonated water and conditioning agent, as well as a complexing agent containing a carboxylic acid anion with 2-6 carbon atoms. The solution dissolves the contaminants that are bound by the complexing agent. The method is intended for processing material contaminated with one or more actinides or their decomposition products, as well as fission products, heavy metals or their compounds [3]
The disadvantages of this method are the low degree of extraction of cesium-137, as well as the low speed of the decontamination process.

Преимуществами предлагаемого способа являются повышение степени дезактивации. The advantages of the proposed method are to increase the degree of decontamination.

Указанные преимущества достигаются за счет того, что грунт, загрязненный цезием-137, обрабатывают водным раствором минеральной кислоты в присутствии добавки водорастворимой соли фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты. These advantages are achieved due to the fact that the soil contaminated with cesium-137 is treated with an aqueous solution of mineral acid in the presence of the addition of a water-soluble salt of hydrofluoric and / or hydrofluoric acid.

В качестве минеральной кислоты используют соляную или азотную кислоту с концентрацией не менее 1 М, а в качестве водорастворимой соли фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты фторид и/или кремнефторид аммония, калия или натрия, причем концентрация фторида или кремнефторида в случае их отдельного использования составляет не менее 0,1 М, а в случае их совместного использования сумма числовых значений величин концентраций каждой из солей, выраженных в молях, не должна быть менее чем 0,1 вне зависимости от соотношений между ними. Hydrochloric or nitric acid with a concentration of at least 1 M is used as a mineral acid, and fluoride and / or fluoride of ammonium, potassium or sodium as a water-soluble salt of hydrofluoric and / or hydrofluoric acid, and the concentration of fluoride or silicofluoride in case of their separate use is not less than 0.1 M, and if used together, the sum of the numerical values of the concentrations of each of the salts, expressed in moles, should not be less than 0.1, regardless of the ratios between n E.

При концентрациях названных ингредиентов ниже вышеуказанных пределов не достигаются эффекты повышения степени и скорости дезактивации. At concentrations of these ingredients below the above limits, the effects of increasing the degree and speed of deactivation are not achieved.

Верхние пределы концентраций ограничиваются максимальной естественной водорастворимостью минеральной кислоты и водорастворимой соли фтористоводородной и/или кремнефтористоводородной кислоты, причем с увеличением концентраций от нижних пределов к верхним наблюдается возрастание степени и скорости дезактивации. The upper concentration limits are limited by the maximum natural water solubility of mineral acid and the water-soluble salt of hydrofluoric and / or hydrofluoric acid, and with increasing concentrations from lower to upper limits, an increase in the degree and rate of deactivation is observed.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

Природный суглинистый грунт с удельной активностью 32,5 Бк/г цезия-137 обрабатывают раствором азотной или соляной кислоты с концентрацией 2 М в присутствии фторида или кремнефторида аммония, калия или натрия с концентрацией 1 М в случае их отдельного использования или с концентрацией 0,5 М по каждому из компонентов в случае использования смеси фторида и кремнефторида аммония, калия или натрия. Natural loamy soil with a specific activity of 32.5 Bq / g of cesium-137 is treated with a solution of nitric or hydrochloric acid with a concentration of 2 M in the presence of fluoride or ammonium fluoride, potassium or sodium with a concentration of 1 M in case of their separate use or with a concentration of 0.5 M for each of the components in the case of using a mixture of fluoride and silicofluoride of ammonium, potassium or sodium.

Расход дезактивирующего раствора (в мл) по отношению к дезактивируемому грунту (в г) составляет 5 1, продолжительность обработки 3 сут, а суглинистый грунт в качестве исходного объекта обработки был выбран, как среда, наиболее трудно поддающаяся процессу дезактивации. The flow rate of the decontamination solution (in ml) with respect to the decontaminated soil (in g) is 5 1, the processing time is 3 days, and the loamy soil was chosen as the initial treatment object as the medium that is most difficult to decontaminate.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что степень дезактивации суглинистого грунта по цезию-137 для возможных комбинаций между азотной или соляной кислотой и добавкой фторида и/или кремнефторида аммония, калия или натрия составляет не менее 60% в то время как при проверке способа согласно прототипа степень дезактивации по вышеуказанному радионуклиду не превышает 13,5% причем средняя скорость дезактивации в предлагаемом способе составляет не менее 20% в сутки, в то время как в прототипе 4,5% в сутки. As a result of the experiments, it was found that the degree of deactivation of loamy soil on cesium-137 for possible combinations between nitric or hydrochloric acid and the addition of fluoride and / or fluoride of ammonium, potassium or sodium is at least 60%, while when checking the method according to the prototype the degree of decontamination according to the above radionuclide does not exceed 13.5%, and the average decontamination rate in the proposed method is at least 20% per day, while in the prototype 4.5% per day.

Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет обеспечить как повышение степени дезактивации, так и повышение ее скорости. Thus, the implementation of the proposed method allows to provide both an increase in the degree of decontamination, and an increase in its speed.

Литература:
1. Зимон А.Д. Пикалов В.К. Дезактивация. М. 1994, с. 258.Literature:
1. Zimon A.D. Pikalov V.K. Deactivation. M. 1994, p. 258.

2. Там же, с. 256 257. 2. Ibid., P. 256,257.

3. Заявка ЕПВ(ЕР) N 0 533 494, кл. G 21 F 9/28, опубл. 1993. 3. Application EPO (EP) N 0 533 494, cl. G 21 F 9/28, publ. 1993.

Claims

1. The method of decontamination of soils from cesium-137, comprising treating the soil with an aqueous solution containing deactivating agents, characterized in that a mixture of mineral acid and the addition of a water-soluble salt of hydrofluoric and / or hydrofluoric acid are used as deactivating agents, the concentration of mineral acid in an aqueous solution is not less than 1 M, the concentration of hydrofluoric or hydrofluoric acid salts, if used separately, is not less than 0 , 1 M, and in case of their joint use, the sum of the numerical values of the concentrations of each of the salts, expressed in moles, should be not less than 0.1.

2. The method according to claim 1, characterized in that nitric or hydrochloric acid is used as a mineral acid, and ammonium, potassium or sodium fluoride or silicofluoride are used as a water-soluble salt of hydrofluoric or hydrofluoric acid.