CN115938629A 审中 对放射性磷酸三丁酯进行无机化处理的方法
技术领域 [0001]本申请的实施例涉及放射性废物处理领域,具体涉及对放射性磷酸三丁酯进行无机化处理的方法。 背景技术 [0002]磷酸三丁酯(TBP)是乏燃料后处理过程中重要的萃取剂。磷酸三丁酯在后处理过程中经多次重复使用后,成为放射性磷酸三丁酯,需要对其进行处理。 [0003]由于放射性磷酸三丁酯的水泥固化体核素浸出率高、机械性能差,放射性磷酸三丁酯不适合直接使用水泥固化法处理。相关技术中,一般先将放射性磷酸三丁酯进行无机化处理,然后再对无机化处理的产物进行固化处理。可以使用焚烧法、碱性水解法、湿法氧化法等对放射性磷酸三丁酯进行无机化处理,但这些方法处理成本较高,并且会产生难以处理的二次废物。 发明内容 [0004]鉴于上述问题,本申请的实施例提供一种对放射性磷酸三丁酯进行无机化处理的方法。方法包括:获得待处理的放射性磷酸三丁酯;获得放射性废液的蒸残液,蒸残液中含有硝酸盐和亚硝酸盐;将放射性磷酸三丁酯与蒸残液混合,使蒸残液氧化放射性磷酸三丁酯,以完成放射性磷酸三丁酯的无机化处理。 [0005]本申请的实施例提供的放射性磷酸三丁酯的无机化处理方法,使用放射性废液的蒸残液中的硝酸盐和亚硝酸盐作为氧化剂氧化放射性磷酸三丁酯,降低了氧化剂的成本,并且,在对放射性磷酸三丁酯的无机化处理的同时,还实现了对放射性废液的蒸残液的脱硝处理。 附图说明 [0006]本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中: [0007]图1为本申请的实施例提供的对放射性磷酸三丁酯进行无机化处理的流程示意图。 [0008]需要说明的是,附图不一定按比例绘制,其仅以不影响本领域技术人员理解的示意性方式示出。 具体实施方式 [0009]下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。对于本申请的实施例,还需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。 [0010]本申请的实施例提供一种对放射性磷酸三丁酯进行无机化处理的方法。方法包括:获得待处理的放射性磷酸三丁酯;获得放射性废液的蒸残液,蒸残液中含有硝酸盐和亚硝酸盐;将放射性磷酸三丁酯与蒸残液混合,使蒸残液氧化放射性磷酸三丁酯,以完成放射性磷酸三丁酯的无机化处理。 [0011]本申请的实施例提供的放射性磷酸三丁酯的无机化处理方法,使用放射性废液的蒸残液中的硝酸盐和亚硝酸盐作为氧化剂氧化放射性磷酸三丁酯,降低了氧化剂的成本,并且,在对放射性磷酸三丁酯的无机化处理的同时,还实现了对放射性废液的蒸残液的脱硝处理。 [0012]图1为本申请的实施例提供的对放射性磷酸三丁酯进行无机化处理的流程示意图。如图1所示,对放射性磷酸三丁酯进行无机化处理的方法可以包括:步骤S101,获得待处理的放射性磷酸三丁酯;步骤S102,获得放射性废液的蒸残液,蒸残液中含有硝酸盐和亚硝酸盐;步骤S103,将放射性磷酸三丁酯与蒸残液混合,使蒸残液氧化放射性磷酸三丁酯,以完成放射性磷酸三丁酯的无机化处理。 [0013]待处理的放射性磷酸三丁酯可以是在乏燃料后处理过程中,经多次重复使用的磷酸三丁酯萃取剂。放射性磷酸三丁酯中载带有α核素,需要妥善处理,以满足核工业的可持续发展的要求。 [0014]放射性废液的蒸残液可以是中低放废液蒸残液。蒸残液含有硝酸盐、亚硝酸盐以及一些有机物。蒸残液在存放过程中,由于核素不断衰变,会产生衰变热,衰变热积累可能会导致硝酸盐、亚硝酸盐与有机物反应,从而造成危险。 [0015]本实施例中,使用放射性废液的蒸残液中的硝酸盐和亚硝酸盐作为氧化剂,氧化放射性磷酸三丁酯,降低了成本;此外,这种方法既可以完成放射性磷酸三丁酯的无机化处理,也能消耗蒸残液中的硝酸盐和亚硝酸盐,完成蒸残液的脱硝处理。 [0016]在一些实施例中,将放射性磷酸三丁酯与蒸残液混合,使蒸残液氧化放射性磷酸三丁酯的步骤可以包括:将放射性磷酸三丁酯与蒸残液在超临界水中混合,使蒸残液氧化放射性磷酸三丁酯。 [0017]水的临界温度T=374℃,临界压力P=22.1MPa。当水的温度和压力超过临界温度和临界压力时,称为超临界水,超临界水是介于气态和液态之间的一种特殊状态的水。通过将放射性磷酸三丁酯与蒸残液在超临界水中混合,可以使放射性磷酸三丁酯被氧化得更充分。 [0018]蒸残液中的硝酸盐和亚硝酸盐(以NaNO3和NaNO2为例)与放射性磷酸三丁酯在超临界水中反应的化学方程式如下。 [0019]硝酸钠与磷酸三丁酯反应: [0020]5C12H27PO4+72NaNO3→60CO2+36N2+5Na3PO4+57NaOH+39H2O。 [0021]亚硝酸钠与磷酸三丁酯反应: [0022]3C12H27PO4+72NaNO2→36CO2+36N2+3Na3PO4+63NaOH+9H2O。 [0023]可见,使用蒸残液中的硝酸盐和亚硝酸盐作为氧化剂在超临界水中氧化放射性磷酸三丁酯时,放射性磷酸三丁酯分解完全,产物为以无机废水形式存在的无机物和无害气体。 [0024]在一些实施例中,在将放射性磷酸三丁酯与蒸残液在超临界水中混合之前,还包括:乳化放射性磷酸三丁酯,得到放射性磷酸三丁酯的乳浊液。 [0025]本实施例中,为了实现放射性磷酸三丁酯与蒸残液在超临界水中混合,可以将放射性磷酸三丁酯与蒸残液加入到超临界水氧化反应器中,使放射性磷酸三丁酯与蒸残液在超临界水氧化反应器中混合并发生反应。在将放射性磷酸三丁酯加入到超临界水氧化反应器之前,可以先将放射性磷酸三丁酯乳化,得到放射性磷酸三丁酯的乳浊液,以使放射性磷酸三丁酯在超临界水氧化反应器中能够均匀输送。 [0026]在一些实施例中,将放射性磷酸三丁酯与蒸残液在超临界水中混合的步骤包括:确定反应压力和反应温度;控制超临界水的压力和温度,使超临界水达到反应压力和反应温度;将蒸残液和放射性磷酸三丁酯加入到超临界水中,以将放射性磷酸三丁酯与蒸残液在超临界水中混合。 [0027]反应压力可以超过水的临界压力,反应温度可以超过水的临界温度,以获得超临界水。反应压力和反应温度会影响蒸残液中的硝酸盐和亚硝酸盐对放射性磷酸三丁酯的氧化效果,通过确定反应压力和反应温度,可以使反应在氧化效果较好的压力和温度下进行。 [0028]在一些实施例中,确定反应压力和反应温度的步骤包括:配制多组模拟乳浊液,模拟乳浊液为无放射性的磷酸三丁酯和乳化剂溶于去离子水形成的乳浊液,模拟乳浊液用于模拟放射性磷酸三丁酯的乳浊液;配制多组模拟溶液,模拟溶液为硝酸钠和亚硝酸钠溶于去离子水形成的溶液,模拟溶液用于模拟蒸残液;使用多组模拟乳浊液和模拟溶液分别在不同温度和不同压力下的超临界水中反应,确定模拟溶液对模拟乳浊液的氧化效果;基于氧化效果,确定反应压力和反应温度。 [0029]本实施例中,通过配制多组模拟乳浊液和多组模拟溶液,并使用多组模拟乳浊液和模拟溶液分别在不同温度和不同压力下的超临界水中反应,可以获得在不同温度和不同压力下的超临界水中,模拟溶液对模拟乳浊液的氧化效果,从而可以获得最优的氧化效果所对应的温度和压力。通过将最优的氧化效果所对应的温度和压力作为反应温度和反应压力,可以使蒸残液中的硝酸盐和亚硝酸盐对放射性磷酸三丁酯的氧化效果更好。此外,本实施例中,使用无放射性的模拟乳浊液和模拟溶液来确定反应温度和反应压力,可以避免在确定反应温度和反应压力的过程中操作人员受到放射性危害。 [0030]实施例1: [0031]取18.35g硝酸钠、24.84亚硝酸钠固体(模拟蒸残液中的的主要盐类成分)溶解于100ml去离子水中,配成模拟溶液,取7.989g磷酸三丁酯、24mg乳化剂、100ml去离子水,加入到乳化机中进行乳化形成稳定的模拟乳浊液。将超临界水氧化反应器升温升压至22.5MPa、500℃后将模拟溶液和模拟乳浊液均以5ml/min的速度泵入超临界水氧化反应器中进行氧化反应,反应时间4min。反应完毕后,确定模拟溶液对模拟乳浊液的氧化效果。 [0032]实施例2: [0033]取18.35g硝酸钠、24.84亚硝酸钠固体(模拟蒸残液中的的主要盐类成分)溶解于100ml去离子水中,配成模拟溶液,取7.989g磷酸三丁酯、24mg乳化剂、100ml去离子水,加入到乳化机中进行乳化形成稳定的模拟乳浊液。将超临界水氧化反应器升温升压至23MPa、550℃后将模拟溶液和模拟乳浊液均以5ml/min的速度泵入超临界水氧化反应器中进行氧化反应,反应时间4min。反应完毕后,确定模拟溶液对模拟乳浊液的氧化效果。 [0034]实施例3: [0035]取18.35g硝酸钠、24.84亚硝酸钠固体(模拟蒸残液中的的主要盐类成分)溶解于100ml去离子水中,配成氧化剂溶液,取7.989g磷酸三丁酯、24mg乳化剂、100ml去离子水,加入到乳化机中进行乳化形成稳定的乳浊液。将超临界水氧化反应器升温升压至23.5MPa、600℃后将氧化剂溶液和含有有机物的乳浊液均已5ml/min,泵入反应器中进行氧化反应,反应时间4min。反应完毕后,确定模拟溶液对模拟乳浊液的氧化效果。 [0036]以上所述仅为本申请的实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。
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