草莓视频APP色版下载流化床蒸汽重整技術減少了放射性廢物的體積
發布時間：2019-04-01 發布作者：
核工業每年生產大量放射性汙染的離子交換樹脂（IER），其由有機材料組成，通常是含有磺酸和胺基的苯乙烯聚合物。例如，樹脂用於濃縮和去除核工廠液體廢物流中的活化，腐蝕和裂變產物放射性核素。傳統的高溫火焰誘導燃燒處理過程（如焚燒）形成並釋放硫和氮氧化物，包括銫-137的蒸發，需要高性能的過濾係統。根據運輸和低放射性廢物（LLRW）處置法規，保留的放射性汙染飛灰被固化和集裝箱化。
繼1997年開始的一係列試點研究之後，Studsvik開發並獲得了非焚燒
草莓视频APP色版下载流化床蒸汽重整（FBSR）技術的專利，該技術使用蒸汽處理各種含有高有機物，硝酸鹽，亞硝酸鹽，固體和重質的LLRW。金屬含量，同時產生幹燥，穩定，顆粒狀，較終廢物形式。由於主廢物處理容器中不存在火焰，因此處理過程不被視為焚燒。其他優點包括除水蒸氣和符合潔淨空氣法的廢氣排放外沒有液體流出物。
處理低放射性廢物
POWER采訪了位於佐治亞州亞特蘭大市的Studsvik公司的工程服務主管Adam Foster，負責FBSR技術的詳細信息。利用FBSR技術的一個位置是位於田納西州歐文的Erwin樹脂解決方案（ERS）設施（圖1）。它是一種生產規模的屏蔽設施，可容納處理和將LLRW轉化為惰性，穩定和體積減少的較終廢物形式的設備。
Studsvik的FBSR廢物分解過程使用蒸汽熱解作為焚燒和其他傳統熱處理方法的替代方法。這樣可以產生堅固，惰性，穩定且體積小得多的廢物基質，同時滿足所有聯邦和州放射性廢物處理法律，法規和標準。
福斯特描述了商業核電站的IER如何運往ERS並作為水/ IER漿料轉移到位於屏蔽金庫中的廢物儲罐中。在IER沉澱在儲罐中後，從頂部傾析出多餘的水。
混合沉降的IER產生均勻的混合物，將其轉移到計量罐中以開始FBSR過程。礦化添加劑與IER混合，因為它被計量/加入FBSR容器中以防止在流化床中形成結塊。可以添加其他工藝添加劑，例如礦化粘土，這取決於廢物的類型/組成和所需的較終廢物基質耐久性特征，其包括水溶性和抗浸出性。
通過氣體噴嘴引入低壓過熱蒸汽，在FBSR容器底部形成流化床，在容器頂部具有氣相幹舷。在流化床中，廢物進料立即幹燥，幹燥有機物的大活性表麵在還原環境中易於熱解，導致有機物破壞/揮發成二氧化碳和水蒸氣，含有少量元素碳，甲烷，一氧化碳和氫氣。
將顆粒狀碳直接添加到FBSR中，其中一部分被氧化以產生必要的過程能量。碳還用作“還原劑”，促進化學還原環境，其中在流化床內發生所需的反應，包括堿和放射性核素礦化，以及金屬氧化物，碳酸鹽，二氧化碳，無機顆粒和工藝氣體的形成。 。
剩餘的無機廢物殘渣，也稱為重整殘留物（RR），與工藝氣體一起從FBSR容器中攜帶（淘析）。該量與廢物組成，添加劑和操作條件直接相關。RR固體含有大於99.99％的進入的放射性核素和基本上所有其他無機物存在於原始廢物進料中。高溫陶瓷過濾器抑製RR固體進入氣體氧化係統，防止結垢或改變較終廢物基質的化學形態。
來自高溫過濾器的過濾後的工藝氣體在進入直接燃燒的熱氧化器時與空氣混合，將所有殘留的一氧化碳，揮發性有機物和痕量的氫轉化為二氧化碳和水蒸氣。來自熱氧化器的熱氣體通過文丘裏管進入含有pH控製的氫氧化鈉溶液的洗滌器中。該係統幾乎瞬間將熱氣體冷卻至約80℃，氫氧化鈉溶液吸收並中和酸性氣體。將鹽溶液泵送至噴霧幹燥器，在其中將其霧化，幹燥並收集以作為LLRW進行掩埋。
幹淨，富含水分的工藝廢氣離開洗滌器，並且過量的水分被冷凝以再次用作洗滌器係統補充水。冷凝器充當過程散熱器，控製洗滌器係統中的水平衡。然後，電加熱器將廢氣加熱至120-140℃，以確保在進入高效微粒空氣（HEPA）過濾器之前廢氣幹燥且無水分。在流過HEPA過濾器組，排氣鼓風機並通過受監控的通風煙囪釋放之前，氣體與建築物通風氣流混合在一起。高級IER-FBSR流程圖如圖2所示。
監測和較終廢物矩陣
連續輻射監測係統測量和記錄可能通過煙囪的任何痕量放射性核素。該係統包括α，β，γ，碘，碳-14（C-14）和氚（H-3）采樣器和檢測器。測試表明，RR中保留了超過99.99％的接收放射性。碳-14和氚 - 由於放射性核素遷移的可能性導致的淺埋土地的兩個主要問題 - 從“無線電規則”中有效地消除。如果需要，可以使用C-14和氚捕獲係統來保留這些放射性核素。鐵，鎳，鈷和銫是主要的放射性RR成分，並根據所接收的IER的成分而成比例。
較終的廢物基質由金屬氧化物，碳酸鹽或堿金屬鋁矽酸鹽（NAS）礦物組成，取決於礦化添加劑和廢物/組合物的類型。金屬氧化物形成鐵基尖晶石，即一類排列成立方密集晶格的礦物，它們是水不溶性的。碳酸鹽主要溶於水，而NAS礦物質提供高抗浸出性。如果需要NAS較終廢物形式，則必須使用矽鋁酸鹽添加劑。
作為粒狀產品，FBSR NAS礦物廢料基質在較初使用ASTM C-1285-02“ 確定核，危險和混合廢物玻璃的化學耐久性的標準測試方法 ”進行的測試中顯示出比玻璃更耐用。多相玻璃陶瓷：產品一致性測試（PCT），“以及隨後的性能評估建模。
LLRW減產量達到
在美國，目前的LLRW處置法規基於長壽命和短壽命的放射性核素濃度（居裏/ m 3）），較終決定廢物分類，如A類，B類，C類或大於C類。廢物形式必須符合嚴格的要求，以確保處置後的穩定性（防止無意侵入）。較高的廢物分類會增加處置成本並限製處置選擇，例如淺埋土地。通過使用FBSR技術，結果顯示離子交換樹脂的平均體積減小（VR）為6：1，陰離子樹脂處理產生的VR高達30：1，而嚴重汙染的陽離子樹脂處理可低至3：1。VR通常不會強製進入更高，更嚴格和更昂貴的廢物分類，例如從B類到C類。
從化學角度來看，福斯特指出了影響較大可實現體積減少的五個因素。他們是：
■廢物的無機成分。
■所需的礦化添加劑的量。
■添加劑的灰分含量。
■與固體產品一起收集的煤粉數量。
■在較小程度上，小型，流化床介質的攜帶，這是由於操作過程中的介質磨損造成的。
具有高固體含量或高濃度無機材料的廢物流導致較低的VR。
與資格測試程序同時進行的初始流程驗證測試程序於1997年在位於科羅拉多州戈爾登市的Hazen研究公司工廠進行。從那時起，FBSR技術已在美國，日本和法國部署。已經進行了幾次現場測試演示，包括在以下地點：
■在愛達荷州愛達荷州愛達荷州國家實驗室處理儲存在地下儲罐中的含鈉廢物的永久性安裝。
■用於處理加工有機罐廢物的工程規模示範（ESD），在南卡羅來納州艾肯的薩凡納河工廠生產水溶性，顆粒狀，碳酸鹽基礦物產品。
■在華盛頓裏奇蘭的漢福德工廠處理各種漢福德油罐廢物的可再生能源技術。
■用於處理日本大阪的液態硝酸鹽廢物和固體有機物的ESD。
■初步采購法國納博訥，用於處理低放射性液體硝酸鹽廢物的永久性裝置。
■通過測試和演示，FBSR技術已被證明是一種非常有益的放射性廢物減量過程。
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