用于從液體放射性廢物中分離、隔離或除去特定放射性同位素的裝置、工藝和方法，這些工藝和方法使用同位素特異性介質(zhì)（ISM）。在一些實施方案中，該工藝和方法進一步包括分離的同位素通常與ISM一起玻璃化；這種同位素特異性玻璃化（ISV）通常是用于長期儲存或其它處置的制備放射性同位素的更大方案的一個步驟。公開了各種ISM。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】使用離子特異性介質(zhì)的同位素特異性分離和玻璃化對相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2010年3月9日提交的美國臨時申請61/312，029的利益。關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究或開發(fā)的聲明不適用專利技術(shù)背景I.專利
本專利技術(shù)大體上涉及放射性廢物的處理，特別涉及從放射性廢物中分離特定放射性 同位素。2.相關(guān)技術(shù)描述隔離和管理特定放射性同位素的能力是清潔、安全和可靠的放射性廢物管理所必需的，這又是核能的安全和成本有效的使用所必需的。在核電站中，放射性同位素泄漏到輕水反應(yīng)堆的一和二水回路中；這種泄漏是核燃料衰變以及反應(yīng)堆部件的核活化(通過暴露在來自反應(yīng)堆芯的輻射下)的不合意結(jié)果。廢料中的特定放射性同位素的濃度通常決定廢料的廢物分類(例如A類、B類、C類)。廢料的廢物分類又規(guī)定該廢料的儲存和棄置要求。通常，獲得較高分類(如B類或C類)的廢料面臨更嚴(yán)格的儲存和棄置要求，管理花費更大，并只能合法儲存在更少地點。因此，希望通過從該廢料中分離或除去決定廢物分類的那些特定放射性同位素限制獲得較高分類的廢料的體積和量。在這方面，特別合意的是用于分離的Cs-137、Sr-90、Ni-63、Tc-99、Am-241、Co-58、Co-60和鈾的幾種同位素的系統(tǒng)、方法和工藝。同位素分離技術(shù)也有利于和與那些特定放射性同位素加工技術(shù)共同工作以便長期儲存或棄置，例如通過固化或玻璃化。專利技術(shù)概述離子特異性介質(zhì)選擇性除去決定廢物分類的同位素。本專利技術(shù)的一個目標(biāo)是將決定廢物分類的同位素，尤其是銫-137、鎳-63和鍶-90導(dǎo)入用于現(xiàn)場儲存的極小包裝，以提高用于非現(xiàn)場棄置的較低分類廢物的體積。本專利技術(shù)在其一些實施方案中包括用于從放射性廢物中分離、隔離或除去(統(tǒng)稱為“分離”)特定放射性同位素的工藝、方法和裝置，這些工藝和方法使用同位素特異性介質(zhì)(ISM)。在一些實施方案中，工藝和方法進一步包括分離的同位素通常與同位素特異性介質(zhì)一起玻璃化；這種同位素特異性玻璃化通常是用于長期儲存或其它處置的制備放射性同位素的更大方案的一個步驟。在一些實施方案中，本專利技術(shù)包括特定放射性同位素的同位素特異性再生到ISM上以供玻璃化。在若干實施方案中，該ISM包含多孔微球或多孔礦物質(zhì),如堿菱沸石；所有這些介質(zhì)材料具有大的反應(yīng)性表面積/介質(zhì)重量。這些多孔或高度多孔介質(zhì)從其它廢料中分離和留住放射性同位素。放射性同位素在與介質(zhì)粒子或成分接觸時留在同位素特異性介質(zhì)的反應(yīng)性表面積上或多孔結(jié)構(gòu)的間隙空間內(nèi)。在許多實施方案中，該介質(zhì)被特定同位素特異性介質(zhì)適合分離的特定放射性同位素嵌入、浸潰或涂布。通常，選擇本專利技術(shù)中所用的各類ISM以分離特定同位素或特定族或類的同位素。在本專利技術(shù)的許多實施方案中，特定放射性同位素與液體廢物的ISM基分離包括使液體廢物流經(jīng)改性的離子交換柱(下文為“ I SM柱”)，其中使該液體經(jīng)過I SM柱且I SM吸引和留住該液體內(nèi)的特定放射性同位素；該放射性同位素隨后與ISM—起留在該柱中，而液體離開該柱。在一些實施方案中，從柱容器中取出帶有分離的放射性同位素的I SM并送往坩堝或熔爐以供玻璃化。在一些實施方案中，帶有分離的放射性同位素的ISM留在柱容器中，并且?guī)в蟹稚械姆派湫酝凰氐腎SM的玻璃化在該柱容器內(nèi)發(fā)生。在該柱容器內(nèi)發(fā)生玻璃化的這些實施方案中，該柱容器通常包含適合充當(dāng)玻璃化坩堝和充當(dāng)最終廢品的長期儲存容器的罐子。在一些情況下，該罐子包括不銹鋼或相當(dāng)材料的外層、絕緣中層和石墨或類似材料內(nèi)層(或內(nèi)襯層)以充當(dāng)用于帶有放射性同位素的ISM的熱解、熔融和玻璃化的坩堝或模件；在一些實施方案中，石墨內(nèi)層充當(dāng)用于帶有放射性同位素的ISM的感應(yīng)加熱的感應(yīng)器。在這些實施方案的一些中，將ISM與增強或有助于引發(fā)玻璃化過程的材料混合。通常通過感應(yīng)加熱或微波加熱實現(xiàn)帶有放射性同位素的ISM的熱解、熔融和玻璃化，盡管其它熱解、熔融和玻璃化方法也適合本專利技術(shù)。附圖簡述由與附圖一起閱讀的下列專利技術(shù)詳述更清楚理解本專利技術(shù)的上述和其它特征，其中 圖I是圖解包括用于從液體放射性廢料中分離特定放射性同位素的ISM-基系統(tǒng)的放射性廢料加工系統(tǒng)的一個實例的方框圖；圖2A是在用于從液體放射性廢料中分離特定放射性同位素的ISM-基系統(tǒng)中使用的玻璃基微球的電子顯微鏡圖像照片；圖2B是圖解用于形成玻璃基微球的一種方法的圖，該玻璃基微球隨后用在或改性以用在用于從液體放射性廢料中分離特定放射性同位素的ISM-基系統(tǒng)中；圖2C是在用于從液體放射性廢料中分離特定放射性同位素的ISM-基系統(tǒng)中使用的堿菱沸石材料的電子顯微鏡圖像照片，該圖像以大約1050x放大率顯示堿菱沸石；圖3A是本專利技術(shù)的ISM柱的一個實施方案的透視圖；圖3B是圖3A中所示的實施方案的俯視圖，其顯示截取圖3C中所示的剖視圖所沿的線段；圖3C是圖3A和3B中所示的實施方案的剖視圖；圖4是本專利技術(shù)的一個實施方案的視圖，其顯示串聯(lián)使用的多個ISM柱；圖5是本專利技術(shù)的一個實施方案的視圖，其中使用ISM柱從另一放射性廢物處理工藝的廢氣中分離放射性同位素；和圖6是本專利技術(shù)的ISM柱的備選實施方案的剖視圖。專利技術(shù)詳述本專利技術(shù)在其一些實施方案中包括用于從放射性廢物中分離、隔離或除去(統(tǒng)稱為“分離”)特定放射性同位素的工藝和方法，這些工藝和方法使用同位素特異性介質(zhì)(ISM)。在一些實施方案中，該工藝和方法進一步包括分離的同位素通常與ISM—起玻璃化；這種同位素特異性玻璃化(ISV)通常是用于長期儲存或其它處置的制備放射性同位素的更大方案的一個步驟。在許多情況下，包括使用ISM的同位素分離和同位素特異性玻璃化的聯(lián)合工藝一即聯(lián)合ISM/ISV工藝是用于處理放射性廢物的更大系統(tǒng)的一部分。在若干實施方案中，該ISM包含具有大的反應(yīng)性表面積/介質(zhì)重量的多孔微球。例如，對ISM而言，本專利技術(shù)的一些實施方案使用平均直徑為大約10至100微米、內(nèi)外總表面積為100至200平方米/克且總孔隙率為大約35%至40%的玻璃基微球。其它實施方案使用基于或含有堿菱沸石一內(nèi)外總表面積為大約500平方米/克的多孔礦物質(zhì)一的ISM。這些多孔或高度多孔介質(zhì)從其它廢料中分離和留住放射性同位素。放射性同位素在與介質(zhì)粒子或成分接觸時留在ISM的反應(yīng)性表面積上或多孔結(jié)構(gòu)的間隙空間內(nèi)。在許多實施方案中，該介質(zhì)被特定ISM適合分離的特定放射性同位素嵌入、浸潰或涂布。因此，例如，用于從液體中分離銫同位素的一種類型的ISM包括含有銫的玻璃基微球；這些含銫的玻璃基微球尤其有效地吸引和留住銫同位素。通常，選擇本專利技術(shù)中所用的各類ISM以分離特定同位素或特定族或類的同位素。圖I圖解以ISM/ISV工藝為組成部分的更大系統(tǒng)的一個實施方案。如該圖中所示，將來自核反應(yīng)堆10的放射性廢料首先傳送15至廢物槽20，在此廢料保持浸沒在水中(由此水本身變得含有一定濃度的放射性同位素)。在此階段中包括液體和固體廢物的廢料從廢物槽20傳送25至液體/固體分離系統(tǒng)30，在此將液體廢物(包括來自廢物槽20的水)與固體廢物分離。從液體/固體分離系統(tǒng)30，固體廢物給進32至穩(wěn)定化34和儲存36。在一些情況下，通過液體/固體分離系統(tǒng)30可能沒有將與固體廢物混合的所有水分或液體與固體廢物分離開，在這種情況下這些廢物的穩(wěn)定化和儲存難以進行。從液體/固體分離系統(tǒng)30，基本不含固體廢料的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.03.09 US 61/312,029的范圍。額外修改是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的。本發(fā)明在其更廣泛方面中因此不限于所示和所述的具體細節(jié)、代表性裝置和方法和實例。因此，可背離這樣的細節(jié)而不背離申請人的一般發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍。權(quán)利要求1.加工來自核反應(yīng)堆的放射性廢物、從放射性廢物中分離指定放射性同位素并穩(wěn)定分離的指定放射性同位素的方法，包括 將放射性廢料分離成固體廢物和含放射性同位素的液體廢物； 使含放射性同位素的液體廢物經(jīng)過同位素特異性介質(zhì)柱以從液體廢物中捕獲指定放射性同位素；和 穩(wěn)定所述捕獲的放射性同位素以供進一步處置。2.權(quán)利要求I的方法，其中穩(wěn)定所述捕獲的放射性同位素包括將所述捕獲的放射性同位素玻璃化。3.權(quán)利要求2的方法，進一步包括將所述捕獲的放射性同位素與同位素特異性介質(zhì)一起在所述柱內(nèi)玻璃化。4.權(quán)利要求I的方法，其中使含放射性同位素的液體廢物經(jīng)過多個同位素特異性介質(zhì)柱。5.權(quán)利要求I的方法，進一步包括，在使液體廢物經(jīng)過同位素特異性介質(zhì)柱后，使所述液體廢物再循環(huán)至核反應(yīng)堆。6.權(quán)利要求I的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包含玻璃基微球。7.權(quán)利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括銫的至少一種同位素。8.權(quán)利要求7的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括堿菱沸石。9.權(quán)利要求7的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括用六氰鐵酸鉀鈷改性的堿菱沸石。10.權(quán)利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括鍶的至少一種同位素。11.權(quán)利要求10的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括羥磷灰石。12.權(quán)利要求10的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括用羥磷灰石改性的微球。13.權(quán)利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括锝的至少一種同位素。14.權(quán)利要求13的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括用十六烷基三甲基銨改性的堿菱沸石。15.權(quán)利要求13的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括表面活性劑改性的沸石。16.權(quán)利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括碘的至少一種同位素。17.權(quán)利要求16的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括銀浸潰的堿菱沸石。18.權(quán)利要求I的方法，其中指定放射性同位素包括選自鎳、鈷和鉛的至少一種同位素。19.權(quán)利要求18的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括堿菱沸石。20.權(quán)利要求I的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括羥磷灰石。21.權(quán)利要求I的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括羥磷灰石的改性形式，其中至少一些鈣離子被選自鍶、銀和錫的離子替代。22.權(quán)利要求I的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括包含羥磷灰石的玻璃基微球。23.權(quán)利要求I的方法，其中同位素特異性介質(zhì)包括選自磷酸鐵、磷酸銅、銀浸潰的堿菱沸石、鐵浸潰的堿菱沸石、銀改性的氧化鋯、銀改性的氧化錳和鐵改性的硅酸鋁的材料。24.用于從液體中分離指定放射性同位素的裝置，包括...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·S·丹頓，
申請(專利權(quán))人：庫里昂股份有限公司，
類型：
國別省市：
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