放射性有机废液在超临界水反应过程中的核素迁移特性研究

The advantages of supercritical water oxidation (SCWO) in treatment hazardous wastewaters are high removal rate of TOC, fast reaction rate, and non-secondary-pollution. Reactor plugging will be occur due to the reaction of radionuclide and acid radical ion when organic waste liquids containing radionuclide. So the main research contents of the following aspects. (1) The distribution law of radionuclide to gas and solid, liquid three-phase product in supercritical water under different reaction conditions. (2) The deposition characteristics and regional distribution of radioactive salt in supercritical water. (3) The solubility of the radioactive salt in supercritical water. The migration characteristics of radionuclide will be obtained through this research. The results of research give some theories and data support in reducing radioactive salt and release of airborne radiomaterial, and avoiding or reducing radiation damage. So this research will have great scientific significances and practical applications.

超临界水氧化技术在处理高浓度难降解有机废液时具有去除率高、反应速度快、无二次污染等独特的优势。当处理对象含有放射性时，有机废液中的放射性核素易与酸根离子生成放射性沉积盐从而引起反应器的堵塞，同时反应中产生的气载放射性物质会对工作人员和环境造成不利影响。因此本项目拟研究：①不同反应条件下，放射性核素在超临界水反应过程中的三相（气、液、固）产物分布规律；②放射性沉积盐在超临界水反应过程中的沉积特性和区域分布规律；③放射性沉积盐在超临界水中的溶解度。通过本项目可以掌握核素在超临界水反应过程中的迁移特性，这将为减少处理过程中放射性沉积盐的产生和气载放射性物质排放提供理论和数据支持，并有助于避免或减少反应过程中放射性核素对工作人员造成的辐射伤害，因此具有重要的科学意义和应用价值。

中文摘要：. 超临界水氧化技术在处理高浓度难降解有机废液时具有去除率高、反应速度快、无二次污染等独特的优势。当处理对象含有放射性时，有机废液中的放射性核素易与酸根离子生成放射性沉积盐从而引起反应器的堵塞，同时反应中产生的气载放射性物质会对工作人员和环境造成不利影响。为此本研究开展了以下三个方面的研究：①超临界水氧化法处理放射性废溶剂萃取剂，研究了反应条件对总有机碳（TOC）去除率、尾气中CO2体积比以及放射性核素在气、液、固三相产物中的分布规律。结果表明，在最佳反应条件下，TOC去除率和尾气中CO2的体积比达99%以上。氧化反应过程中88%以上的钍和67%以上的铀沉积在固相中，其余的留在处理后废水中，尾气中没有检测到钍和铀。②放射性无机盐在超临界水中的溶解度，为了减少放射性废溶剂萃取剂处理过程中无机盐在反应器中的沉积，研究了5种放射性无机盐（Sr(NO3)2、Ce(NO3)3、Zr(NO3)4、Co(NO3)2和 AgNO3）在25MPa、45s、390~550℃下的溶解度。此外还讨论了氧化反应过程中氢氧化物的形成原因，并采用van't Hoff方程计算了无机盐的溶解焓和溶解熵。③超临界水氧化法处理核电站放射性废油，测定了废润滑油VG32和VG46原液的TOC，研究了超临界水氧化条件下有机物的去除率和尾气中的成分和含量，结果表明在550℃、25MPa、45s和过氧系数为1.5条件下，润滑油VG32的TOC去除率为99.1%，尾气中CO2的体积比为88.40%，CH4的体积比为0.59%，而CO、N2和H2均检测不到；润滑油VG46的TOC去除率为99.2%，处理后尾气中的CO2体积比为76.44%，N2的体积比为0.15%，H2体积比为0.71%，而CO和CH4均检测不到。