一種長流道的分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法技術

本發明專利技術公開了一種長流道的分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法包括：1)設置膜堆，在該膜堆中交替排布若干個陽極和陰極，相鄰的陽極和陰極構成一電場，在陽極和陰極之間設置陽離子交換膜和陰離子交換膜，形成陰極室、陽極室和淡水室；2)在陽極室、陰極室和淡水室內填充離子交換樹脂；3)分別串聯膜堆內的陰極室、陽極室和淡水室構成三條流道，向這三條流道內通入放射性廢水，淡水室中的硼酸根離子在電場的作用下遷移至陽極室，淡水室中的核素離子遷移至陰極室，從而分離淡水室內放射性廢水中的硼和放射性核素；在分離過程中，控制處于同一電場的陽極室與淡水室中硼的平均濃度的比值不大于35。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術設及放射性廢水處理領域，尤其是一種采用長流道來分離放射性廢水中棚 和放射性核素的方法。
技術介紹
在傳統壓水堆核電廠中采用棚進行反應性化學補償控制，棚濃度的調節是由化學 容積控制系統（簡稱化容系統）完成的。電廠運行期間，由于調棚和化容下泄操作頻繁，產 生大量含棚廢液。排出的棚廢液通過棚回收系統濃縮和凈化后，在電廠內回用。 在美國AP1000核電站的設計中取消了棚回收系統，冷卻劑流出液中的棚基本上 全部排入廠址環境受納水體。 棚酸具有急性毒性、慢性毒性和生殖毒性，進入水體中會影響生態環境及人類健 康。由于內陸電廠的循環冷卻水的稀釋能力遠小于沿海電廠，且受納水體為寶貴的淡水資 源，因此，內陸廠址需嚴格控制排放廢液中棚的含量。 陽〇化]目前可采用除棚的工藝主要有蒸發、化學沉淀、離子交換、反滲透等。蒸發為二代 加核電站棚回收系統采用的除棚工藝，其優點是工藝成熟，工程運行經驗多，缺點是占地面 積大、能耗高、濃縮液中放射性核素活度高；離子交換對棚有較高的去污因子，但目前市場 上的離子交換樹脂對棚的工作交換容量都較低，處理含棚廢液會產生大量的廢樹脂；反滲 透法為海水淡化中除棚的主要工藝，為了保證除棚效率，反滲透除棚需調節棚溶液進水抑 值，由于棚酸為一元弱酸，調節抑值需加入大量堿，造成二次污染，且反滲透膜會對核素和 棚同時截留，同樣會在濃水側造成放射性核素的累積。同時，反滲透對棚酸的截留效果遠低 于其它離子，在棚的去污因子和濃縮倍數之間構成矛盾。當提高濃縮倍數時，反滲透對棚的 去污因子降低。在典型的反滲透系統中，當回收率達到80%W上時，棚的去除率不足30%。 在進行含棚放射性廢液的處理時，可能會有不同的需求，除了棚的分離需求，還可 能有放射性核素的分離要求。本專利技術所提供的方法可將含棚放射性廢水分離為Ξ股液流： 低棚含量、低放射性含量的液流；高棚含量、低放射性含量的液流和低棚含量、高放射性含 量的液流。除此之外，還可W將上述Ξ種液流中的任意兩股液流進行滲混，W滿足不同的分 罔需求。
技術實現思路
針對現有技術中存在的問題，本專利技術的目的在于提供一種長流道的分離放射性廢 水中棚的方法，將含棚放射性廢水分離為Ξ股液流：低棚含量、低放射性含量的液流；高棚 含量、低放射性含量的液流和低棚含量；高放射性含量的液流。 為實現上述目的，本專利技術的技術方案如下： 一種長流道的分離放射性廢水中棚和放射性核素的方法，該方法包括如下步驟： 步驟1)設置膜堆，在該膜堆中交替排布若干個間隔一定距離的陽極和陰極，由相 鄰的所述陽極和所述陰極構成一電場，在該電場的陽極和陰極之間設置一個垂直于電場方 向的陽離子交換膜和陰離子交換膜，所述陽離子交換膜靠近陰極，與該陰極之間構成陰極 室，所述陰離子交換膜靠近陽極，與該陽極之間構成陽極室，陽離子交換膜與陰離子交換膜 之間構成淡水室； 步驟2)在所述陽極室內填充強酸性陽離子交換樹脂，在所述陰極室內填充強堿 性陰離子交換樹脂，在所述淡水室內填充有混合離子交換樹脂； 步驟3)串聯陰極室、串聯陽極室、串聯淡水室構成Ξ條流道，向運Ξ條流道內通 入放射性廢水，淡水室中的棚酸根離子在電場的作用下遷移至陽極室，淡水室中的核素離 子遷移至陰極室，從而分離淡水室內放射性廢水中的棚和放射性核素； 在分離過程中，控制處于同一電場的陽極室與淡水室中棚的平均濃度的比值不大 于35。 進一步，控制處于同一電場的所述陽極室與所述淡水室中棚的平均濃度的比值不 大于20。 進一步，調節進入所述步驟3)中的放射性廢水的抑值至9W上。 進一步，所述步驟3)中所述放射性廢水在所述淡水室中流向與在所述陽極室和 所述陰極室中流向相反，且垂直于所述電場的方向。 進一步，串聯了所述陽極室的流道和串聯了所述陰極室的流道的入水取自串聯了 所述淡水室的流道的出水。 進一步，在經過預定數量的所述陽極室后，向下一陽極室中通入棚濃度低于該陽 極室的放射性廢水，來控制在同一電場的陽極室與淡水室中棚的平均濃度的比值。 本專利技術分離放射性廢水中棚和放射性核素的方法利用了棚酸為一元弱酸，含棚放 射性廢液首先進入淡水室，在電場的作用下，水中W離子態形式存在的棚酸根離子不斷沿 陰極至陽極的方向遷移進入陽極室，因此陽極室出水中棚酸的含量升高。放射性核素大部 分W陽離子的形態存在，淡水室中放射性核素沿陽極至陰極的方向遷移進入陰極室，由于 陽離子無法透過陰離子交換膜，陰離子無法透過陽離子交換膜，因此陽極室中的陽離子和 陰極室中的陰離子均無法進入淡水室。最終的結果是陽極室出水中流出高棚含量、低放射 性含量的液流；陰極室出水中流出低棚含量、高放射性含量的液流；淡水室出水中流出低 棚含量、低放射性含量的液流。 值得注意的是在分離過程中，必須要控制陽極室中棚的平均濃度與淡水室中棚的 平均濃度的比值，該比值不應大于35,優選的是不大于20。 提升放射性廢水的PH值能夠提高分離棚的效果。【附圖說明】 圖1為本專利技術中長流道的分離放射性廢水中棚和放射性核素中膜堆的示意圖； 圖2為向圖1中所示膜堆中通入放射性廢水的示意圖。【具體實施方式】 下面，參考附圖，對本專利技術進行更全面的說明，附圖中示出了本專利技術的示例性實施 例。然而，本專利技術可W體現為多種不同形式，并不應理解為局限于運里敘述的示例性實施 例。而是，提供運些實施例，從而使本專利技術全面和完整，并將本專利技術的范圍完全地傳達給本 領域的普通技術人員。 為了易于說明，在運里可W使用諸如"上"、"下""左""右"等空間相對術語，用于 說明圖中示出的一個元件或特征相對于另一個元件或特征的關系。應該理解的是，除了圖 中示出的方位之外，空間術語意在于包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中 的裝置被倒置，被敘述為位于其他元件或特征"下"的元件將定位在其他元件或特征"上"。 因此，示例性術語"下"可W包含上和下方位兩者。裝置可其他方式定位（旋轉90度 或位于其他方位），運里所用的空間相對說明可相應地解釋。當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種長流道的分離放射性廢水中硼和放射性核素的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟1)設置膜堆，在該膜堆中交替排布若干個間隔一定距離的陽極和陰極，由相鄰的所述陽極和所述陰極構成一電場，在該電場的陽極和陰極之間設置一個垂直于電場方向的陽離子交換膜和陰離子交換膜，所述陽離子交換膜靠近陰極，與該陰極之間構成陰極室，所述陰離子交換膜靠近陽極，與該陽極之間構成陽極室，陽離子交換膜與陰離子交換膜之間構成淡水室；步驟2)在所述陽極室內填充強酸性陽離子交換樹脂，在所述陰極室內填充強堿性陰離子交換樹脂，在所述淡水室內填充有混合離子交換樹脂；步驟3)串聯陰極室、串聯陽極室、串聯淡水室構成三條流道，向這三條流道內通入放射性廢水，淡水室中的硼酸根離子在電場的作用下遷移至陽極室，淡水室中的核素離子遷移至陰極室，從而分離淡水室內放射性廢水中的硼和放射性核素；在分離過程中，控制處于同一電場的陽極室與淡水室中硼的平均濃度的比值不大于35。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：牛婷婷，李福志，王鑫，趙璇，陳斌，張猛，錢磊，
申請(專利權)人：上海核工程研究設計院，清華大學，
類型：發明
國別省市：上海;31