[發明專利]用于去除液體中放射性核素的裝置和方法

有效

• 申請號: 201480025020.2
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN105393311B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: T.A.巴克;J.L.布朗
• 申請（專利權）人: 愛萬科技股份有限公司
• 主分類號: G21F9/06
• 分類號: G21F9/06;C02F1/42;G21F9/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 郝娟君

一種用于從液體中去除放射性核素的器皿。該器皿包括屏蔽殼體，其包括外部外殼以及置于外部外殼內的內部外殼。在內部外殼與外部外殼之間，屏蔽殼體限定離子交換腔室。器皿還包括：與離子交換腔室流體聯接的入口，該入口配置成與液體源流體連通；以及與離子交換腔室流體聯接的出口，該出口配置成與液體的目的地流體連通。器皿還包括在器皿的外部與內部外殼之間延伸的第一流體通道以及在器皿的外部與內部外殼之間延伸的第二流體通道。

技術領域

本發明涉及液體中放射性核素的處理和處置。

背景技術

眾所周知，放射性材料廣泛地應用于工業、醫學、農業，以及環保活動等中。例如，放射性廢棄物在核設施處產生，并且在需要處理以去除放射性污染物的核設施處有大量液體工藝和廢棄物流。該廢棄物的管理通常包括處理、臨時存儲，以及將廢棄物運輸至永久性處置站點。

例如，薩瓦納河站點(SRS)和漢福德站點是美國能源署(DOE)擁有的核專用地，并且分別位于南卡羅來納州和華盛頓。在這些站點的液體廢棄物運營合約分別由由URSCorporation領導的公司團隊的薩瓦納河整治(SRR)和華盛頓河保護解決方案(WRPS)來保持。這些合約的主要的重點是與過去在這些站點所進行的工作有關的清理活動。

具體地，大、高毒性量的高含量放射性廢棄物位于SRS和漢福德站點。在SRS，含有億萬居里的幾乎4千萬加侖的該廢棄物以淤泥、鹽，和液體的形式被發現。主要的放射性核素是钚、鍶-90，以及銫-137。鍶和銫占有放射性核素的95％以上。大量的超鈾(TRU)廢棄物也存儲在站點。在漢福德，存在幾乎6千萬加侖的類似的廢棄物。

處理這些廢棄物的目前的計劃是經由在漢福德的再生離子交換以及在SRS的液體-液體溶劑萃取和非再生離子交換來首先預處理廢棄物，以去除各種放射性核素。如已知的，再生離子交換和溶劑萃取對于將大量流體的放射性含量分別轉換成少量提取液和剝離廢水是有效的，并且非再生離子交換對于將大量流體的放射性含量轉換成少量固體是有效的。雖然離子交換工藝可以以各種方式來實現，但離子交換介質的最常見的用途是作為器皿中的填充床。更具體地，通常，離子交換介質包含在不銹鋼壓力器皿內，該不銹鋼壓力器皿具有改造的入口、出口，以及流量分配系統以允許流體以指定的流速均勻滲透穿過介質床。為此，可獲得離子交換介質的多種類型包括無機和有機合成介質。

在漢福德、在SRS，來自離子交換或溶劑萃取工藝的二次廢棄物最終與沉淀固體混合，并且通過稱為玻璃化的工藝固定。在高溫情況下，形成材料的玻璃將被添加到廢棄物中以形成熔融玻璃。隨后，熔融材料將倒入不銹鋼容器中，在那里，當玻璃冷卻時，玻璃將變硬。該廢棄物仍然是放射性的，但不再流動(因此不能夠很容易地擴散到環境中)。在SRS，稱為國防廢棄物處理設施(DWPF)的玻璃化設施已經在過去15年一直運營，每天大約一百萬美元的運營開支。在這段時間內，箱中的廢棄物量和淤泥量實際上增加，這是因為能力不足以處理液體廢棄物。在漢福德，稱為廢棄物處理廠(WTP)的玻璃化設施在過去11年已經開工建設，但直到2019年或超過2019年，預計不會開始運營。不幸的是，漢福德具有在玻璃化工藝操作之前需要處理的多個泄漏箱。

發明內容

本發明認識并解決了現有技術中結構和方法的各種事項。在這方面，本發明的實施例提供了一種器皿，用于從液體中去除放射性核素。該器皿包括殼體，其限定其中的離子交換腔室。殼體具有下部部分和上部部分。器皿還包括支撐殼體的基體、與離子交換腔室流體連通的過程入口，以及與離子交換腔室流體連通的過程出口。此外，器皿包括圍繞所述殼體下部部分的第一屏蔽和圍繞所述殼體上部部分的第二屏蔽。第一屏蔽比第二屏蔽具有更大的厚度。