DECONTAMINAREA NUCLEARĂ CU ZEOLIT NATURAL

DECONTAMINAREA NUCLEARĂ CU ZEOLIT NATURAL

Zeolitul este utilizat în mod obișnuit în industria de energie nucleară pentru a împiedica radionuclizii să scape de la depozitele de deșeuri radiații.

La Hanford Nuclear Facility din Richland, Washington, stronțiu-90 radioactiv (Sr 90) și cesiu137 (Cs 137) au fost îndepărtați din soluțiile de deșeuri radioactive prin trecerea lor prin rezervoare umplute cu clinoptilolit natural (zeolit).

Zeoliții, datorită afinității lor naturale de a adsorbi nuclei radioactivi cum ar fi Cesiul și Stronțiul, sunt unul dintre principalele materiale utilizate pentru curățarea dezastrelor din centralele nucleare. Faptul că 5 din totalul celor 400 de centrale nucleare globale au eșuat (rata de eșec de 1,25%) este într-adevăr un motiv de îngrijorare gravă și trebuie luate măsuri de precauție mai mari pentru a preveni viitoarele accidente produse de om.

Istoricul dezastrelor nuclear:

28 martie 1979 – Three Mile Island

26 aprilie 1986 – Cernobîl

Acest dezastru a eliberat treizeci până la patruzeci de ori radioactivitatea bombei atomice de la Hiroshima și Nagasaki. Principalii izotopi radioactivi de la accidentul de la Cernobîl au fost 137Cs, 134Cs, 90Sr și 89Sr. Aproximativ 450.000 de tone de zeolit au fost folosite în eforturile de decontaminare. Zeoliții adăugați în sol au redus absorbția de 137Cs de către plantele de pășunat din apropierea Cernobîlului.

11 martie 2011 – Fukushima, Japonia (trei reactoare)

Zeoliții continuă să fie utilizați pentru a ajuta la curățarea dezastrului de la Fukushima. Zeoliții au fost aruncați în apă pentru a absorbi toxinele si pentru a împiedica dispersia lor. Zeoliții au fost adăugați, de asemenea, la solurile câmpurilor de orez din vecinătatea Fukushima pentru a reduce absorbția de 137Cs de către plantele de orez.

Zeoliții sunt utilizați în prezent pentru a îndepărta Sr și Cs de la efluenții de nivel scazut dintro centrală nucleară înainte de a fi eliberați în Marea Irlandei la Sellafield, U.K., și pentru a captura acești izotopi din containerele de depozitare care se scurg la West Valley, NY.

STUDIU DE CAZ

(Nuclear Power Plant armean) Doar câteva dintre aplicațiile multiple ale zeolitilor sunt prezentate în figura 1, varietatea și numărul acestora fiind extinse anual. Studiul mineralelor este o știință matură și, o forță motrice importantă pentru investigațiile de acest fel este că, prin înțelegerea mijloacelor pentru formarea lor, a structurii lor cristaline și a altor proprietăți deosebite, materialele noi pot fi produse atât a priori, cât și prin mijloace sintetice. Din familia largă de minerale, zeoliții furnizează catalizatori foarte eficienți, și sunt folosiți pe larg în industria petrochimică și pentru alte aplicații de nișă, de ex. ca și catalizatori pentru a atenua poluarea locală a aerului. Locațiile catalitic active sunt localizate în interiorul cavităților interne ale unei structuri microporoase și sunt asociate cu cationi care sunt prezenți în concentrație suficientă pentru a contrabalansa electrostatic cadrul încărcat negativ de aluminosilicat.

figura 1 Diagrama schematică pentru aplicarea zeolitului natural în economia publică.

Zeoliții sunt materiale cristaline cu mari suprafețe interne, cu un cadru „fagure” tridimensional deschis, format din unități tetraedrice AlO45 și SiO44, legate prin atomi de oxigen comuni.

Unele proprietăți critice ale zeolitilor sunt:

  •  structura;
  •  raportul siliciu/alumină ;
  •  Dimensiunea porilor; densitatea cadru (adică atomi pe celula unitate).

Dimensiunea porilor se referă la o „fereastră” bidimensională din structura zeolitului și este determinată de numărul de unități tetraedrice care sunt legate reciproc. În unii zeoliți nu există deloc cavități, in schimb exista o serie de canale cu una, două sau trei dimensiuni care străbat structura.

Dintre cei 40 de zeoliți naturali cunoscuți, cei trei care au importanța economică cea mai mare sunt clinoptilolitul, mordenitul și chabazitul. Clinoptilolitul prezintă o combinație unică de capacitate mare de schimb de cationi și stabilitate la uzura mediului, făcându-l un material deosebit de eficient pentru îndepărtarea poluanților toxici din apă și din sol.

Formula chimică a clinoptilolitului este:

  •  {K, Na, 1/2Ca}2O · Al2O3 · 10SiO2 · 8H2O

Prezenta lucrare se concentrează pe o anumită aplicație si anume cercetarea clinoptilolitului pentru absorbția cationilor radioactivi din mediul apos, ca și în tratarea (curățarea) apelor uzate radioactive de la centrala nucleară din Armenia. Deoarece deseurile lichide radioactive de la centralele nucleare conțin mai mult cesiu decât alte elemente radioactive, obiectivul nostru este eliminarea acestuia, prin absorbția lui în cuștile de zeolit prin schimb de cationi, în timpul procesului de curățare.

Apa reziduală radioactivă din centrala nucleară armeană cu o concentrație scăzută de Na + și K + a fost aleasă pentru această investigație. Elementele chimice suplimentare prezente au fost: Cl – 0,15 mg / kg, NH4 + – 0,5 mg / kg, Na – 0,15 mg / kg, K – 0,2 mg / kg, B – 12,6 g / l. PH-ul inițial al soluției a fost de 5,9, dar acesta a fost crescut la pH 12 prin adăugarea de NaOH apos. Radioactivitatea inițială a apei a fost: 137Cs – 2,9 • 104 Bq / L, 134Cs – 2,4 • 104 Bq / L, 60Co – 4,7 • 103 Bq / L.

Detectoarele cu semiconductori cu o eficiență ridicată au fost aplicate pentru măsurarea radioactivității apei. Timpul mediu de numărare al detectorului a fost de aproximativ o oră la nivelul cel mai jos, de 30-40 de analizări / min și a fost folosit programul „Genie”. Cel puțin 10 probe diferite de zeolit au fost analizate pentru a obține statistici suficiente și a fost găsită o bună corespondență a rezultatelor (80-90%). Sistemul aplicat de trei coloane (Figura 2) în aceste experimente s-a dovedit a fi o instalație utilă și eficientă de laborator. Pentru a determina eficiența întregii instalații cu 3 coloane, toate cele 3 coloane au fost conectate consecutiv: descrise ca și coloanele nr. 1, 2, 3.

Figura 2 Instalația automată de curățare a apei reziduale radioactive din reactorul nuclear.

Valorile tipice sunt prezentate în tabelele 2 de mai jos și, de asemenea, grafic în figura 3. Radioactivitatea apei a fost determinată după fiecare ciclu, după trecerea prin cele 3 coloane ale instalației. Fiecare măsurătoare a fost repetată de aproximativ 8-10 ori pentru a asigura consistența statistică. Iradierea cu electroni a fiecărei probe de zeolit a fost efectuată la cinci doze diferite, totalizând aproximativ 100 de experimente separate.

Figura 3. Dinamica de curatare a 137Cs (a) și (b) 134Cs pe coloanele 1, 2, 3 conectate în succesiune (activitate specifică a apei, Bq / L).

Reducerea radioactivității din apa reziduală de la centrala nucleară armeană cu ajutorul clinoptilolitului iradiat cu electroni, în funcție de gradul de iradiere cu electroni (doză), este prezentată în figura 4 pentru principalii radionuclizi: 134Cs, 137Cs și 60Co.

Figura 4

Reducerea radioactivității apelor reziduale de la centrala nucleară din Armenia în funcție de gradul de prelucrare a iradierelor electronice cu adsorbant clinoptilolit.

Rezultatele arată: radioactivitatea inițială maximă a apei a fost de 2,9 • 104 Bq / l, dar după prelucrare aceasta a fost redusă la 30 Bq / L. Acest lucru poate fi comparat cu nivelul acceptabil pentru care apa poate fi utilizată în aplicații tehnice. Studiul arată natura extrem de eficientă a zeoliților în îndepărtarea radionuclizilor din deșeurile lichide generate de reactoarele nucleare. Considerăm că aceste rezultate preliminare demonstrează un fenomen unic care, având în vedere importanța sa practică potențială, necesită o conștientizare mai largă și investigații detaliate detaliate. Deoarece am aplicat metoda într-o situație reală, pentru a curăța apele uzate preluate direct de la centrala nucleară armeană, există un potențial evident pentru ca metoda cu zeoliți naturali să fie aplicată la această instalație și la alte instalații similare, la scară practică.

UTILIZAREA ZEOLITELOR PENTRU DECONTAMINAREA SUPRAFEȚELOR DE LUCRU CONTAMINATE RADIOACTIV

Se studiază posibilitatea folosirii zeoliților ca și decontaminanți aplicați pentru curățarea suprafețelor de lucru contaminate radioactiv. S-a stabilit că zeoliții pot fi utilizați pentru decontaminarea îmbrăcămintei de lucru, precum și a suprafețelor de lucru fabricate din metale, plăci ceramice, lemn acoperit cu vopsea sau lac, sticlă.

1. INTRODUCERE

În timpul lucrului într-o centrală de energie nucleară, una dintre metodele care asigură siguranța personalului este decontaminarea radioactivă a hainelor și suprafețelor de lucru, urmată de utilizarea și eliminarea deșeurilor radioactive.

2. MATERIALE ȘI METODE
Proprietățile selective de absorbție ale zeolitului natural au fost studiate în cadrul Departamentului de Radiochimie și Radioecologie al Institutului de Cercetare pentru Chimie al Universității Naționale din Harkov. În această lucrare s-a utilizat zeolit natural (clinoptilolit) din depozitul de zeolit Sokirnitsky (regiunea Zakarpattya) și zeoliții sintetici de NaA, NaX, NaY tip și erionit. Capacitatea zeoliților de a absorbi izotopii 137Cs și 90St a fost investigată preliminar. Capacitatea de absorbție a zeoliților în raport cu 137Cs și 90Sr a fost studiată în condiții statistice ca funcție a pH-ului (intervalul de pH a fost de 2 până la 8,5). Aciditatea soluțiilor a fost variată prin adăugarea de soluții de HCI și NaOH.

În cadrul experimentului s-a utilizat soluția de radionuclizi 137Cs cu o activitate specifică de 3,18 • 106 Bq / dm3 fără un purtător și soluția de 90Sr cu o activitate specifică de 1,76 • 106 Bq / dm3 fără un purtător. Clinoptilolitul a fost măcinat preliminar. Astfel preparat mărește foarte mult suprafața de contact a soluției cu absorbantul și, prin urmare, gradul de utilizare a clinoptilolitului devine semnificativ mai mare. Pentru a cerceta absorbția, o cantitate ponderată de absorbant a fost amestecată cu ajutorul unui mixer magnetic cu soluția de analizat.

Datele obținute au evidențiat faptul că clinoptilolitul posedă proprietăți de absorbție ridicate în raport cu radionuclida de 137Cs la fiecare valoare a pH-ului (de la 97 la 99,5% din captură). S-a constatat că proprietățile de absorbție ale zeolitilor sintetici însă în raport cu 137Cs au valori semnificativ mai scăzute.

Pentru decontaminarea suprafețelor solide (metal, placă ceramică, lemn acoperit cu vopsea sau lac) s-a aplicat decontaminant cu o cantitate mică de apă suficientă pentru formarea unei paste. Deșeurile de decontaminare sunt ușor de amestecat și de uscat, ceea ce permite conducerea depunerii deșeurilor de radioactive în mod similar cu eliminarea deșeurilor solide.

Suport clienti Luni – Vineri: 09:00 – 17:00

+40 213 711 475 +40 755 862 299 info@enviro-naturals.com

Compara produse

Trebuie sa mai adaugi cel putin un produs pentru a compara produse.

A fost adaugat la favorite!

A fost sters din favorite!