Báo cáo " Nghiên cứu xử lý bã thải phóng xạ có hoạt độ thấp bằng phương pháp bitum hoá "

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

78
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu xử lý bã thải phóng xạ có hoạt độ thấp bằng phương pháp bitum hoá . Phương pháp bitum hoá áp dụng trong xử lý định dạng chất thải phóng xạ có hoạt độ thấp và trung bình đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia có ngành công nghiệp hạt nhân phát triển. Phương pháp bitum hoá áp dụng trong xử lý định dạng chất thải phóng xạ có hoạt độ thấp và trung bình đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia có ngành công nghiệp hạt nhân phát triển. Việt ......

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo " Nghiên cứu xử lý bã thải phóng xạ có hoạt độ thấp bằng phương pháp bitum hoá "

Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27 (2011) 52-58 Nghiên c u x lý bã th i phóng x có ho t ñ th p b ng phương pháp bitum hoá Tr n Văn Quy* Khoa Môi trư ng, Trư ng ð i h c Khoa h c T nhiên, ðHQGHN, 334 Nguy n Trãi, Hà N i, Vi t Nam Nh n ngày 12 tháng 01 năm 2011 Tóm t t. Phương pháp bitum hoá áp d ng trong x lý ñ nh d ng ch t th i phóng x có ho t ñ th p và trung bình ñã ñ ư c áp d ng r ng rãi nhi u qu c gia có ngành công nghi p h t nhân phát tri n. Vi t Nam ñang có k ho ch xây d n g nhà máy ñi n nguyên t , vì vây ngay t bây gi vi c quan tâm nghiên c u trong lĩnh x lý và qu n lý ch t th i phóng x ñ m b o an toàn phóng x cho s c kh e con ngư i và môi trư ng là h t s c c p bách. Trong bài báo này ñã ñ c p t i phương pháp bitum hoá ñ nh d ng ch t th i phóng x và l a ch n quy trình thích h p v i ñi u ki n Vi t Nam ñ x lý ch t th i phóng x có ho t ñ th p b n g phương pháp bitum hoá. K t qu nghiên c u cho th y, có th áp d ng quy trình bitum hóa gián ño n Vi t Nam. ðã l a ch n ñư c các thông s công ngh phù h p cho quy trình này nh ư sau: Nhi t ñ ti n hành bitum hóa 220oC; th i gian khu y trong kho ng 15 ñ n 20 phút; t l kh i lư ng thích h p ph i tr n tro/bitum = 4/6; t l kh i lư ng nh a trao ñ i ion ñã qua s d ng /bitum không l n hơn 3,5/6,5. K t qu kh o sát kh n ăng d ch chuy n nhân phóng x ra môi trư ng nư c c a bã th i sau khi ñ nh d ng ñ t quy chu n cho phép (QCVN 08:2008/BTNMT). S n ph m ch t th i phóng x ñ ã bitum hóa có các ñ c tính cơ lý ñ t yêu c u k thu t. T khóa: Ch t th i phóng x , phương pháp bitum, bã th i phóng x , ho t ñ , x lý. 1. M ñ u∗ viên c a Cơ quan Năng lư ng Nguyên t Qu c t (IAEA) và ñư c ñ u tư tài chính l n ñ xây Ch t th i p hóng x (CTPX) có kh năng d ng và v n hành các nhà máy bitum có quy gây tác h i ñ i v i con ngư i và môi trư ng mô công nghi p cho vi c x lý m t lư ng l n không ch trong hi n t i, trư c m t mà còn nh bã th i t chu trình nhiên li u h t nhân và các hư ng lâu dài ñ n các th h mai sau. Do ñó, ho t ñ ng nghiên c u h t nhân [1-7] các quy trình công ngh tiên ti n c n p h i ñư c Trong nh ng th p niên g n ñây, Vi t Nam áp d ng ñ q u n lý CTPX m t cách an toàn, ñã có nhi u nghiên c u và ng d ng công ngh kinh t nh t, gi m s thi t h i ñ n m c th p h t nhân trong công nghi p, y t , nông nghi p, nh t có th ñư c. thăm dò ñ a ch t, khai thác d u khí và nghiên Phương pháp bitum hoá ñã ñ ư c s d ng c u khoa h c. Hi n t i, Vi t Nam ñang có k trong công nghi p h t nhân t 40 năm g n ñây, ho ch xây d ng nhà máy ñi n nguyên t ñ u ñã thu hút s quan tâm c a hơn 20 nư c thành tiên, do v y vi c nghiên c u x lý các lo i bã th i phóng x ñang có t các cơ s nghiên c u _______ và ng d ng ñ ng v p hóng x …. cũng như ñào ∗ ð T: 0912494819. t o cán b trong lĩnh v c x lý và qu n lý th i E-mail: tranvanquy@hus.edu.vn 52
53 T.V. Quy / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27 (2011) 52-58 x ñ m b o an toàn b c x là h t s c c p bách. Cân lư ng bitum nh t ñ nh cho vào c c Bi tum d t o liên k t b n v i các CTPX có nung b ng thép, sau ñó gia nhi t cho ñ n khi ho t ñ th p và trung bình d ng bùn, tro hay thu ñ ư c kh i bitum ñã ch y l ng hoàn toàn. v t li u trao ñ i ion ñã qua s d ng. Các CTPX Cân lư ng tro phóng x (PX) v i t l kh i có ho t ñ th p sau khi ñư c bitum hóa (BWP) lư ng nh t ñ nh (tro PX/bitum t 20 ñ n 45 %) ñ t tr ng thái n ñ nh v cơ lý, hóa h c và PX, theo t ng m và n p t t vào thi t b ph i tr n thu n ti n cho vi c ñóng gói, b o qu n, v n có khu y (t c ñ khu y 50 vòng/phút) ñ kh i chuy n và chôn c t. Dư i ñây, ñ c p m t s bitum và tro PX ñư c ñ ng nh t hoàn toàn. k t q u nghiên c u v các thông s k t hu t cho Kh o sát nh hư ng c a nhi t ñ t i s hóa quy trình bitum hóa gián ño n. l ng bitum, nh hư ng c a th i gian khu y tr n ñ i v i ñ ñ ng nh t c a s n ph m, nh hư ng 2. ð i tư ng và phương pháp nghiên c u c a t l p h i tr n gi a tro PX v i bitum. ð h n h p ra c c ch a m u ñã chu n b 2.1. ð i tư ng nghiên c u s n, ñ ngu i – ñóng r n nhi t ñ phòng n ñ nh sau 24 gi sau ñó mang ñi phân tích các Tro t gi y, bìa, qu n áo b o h thông ñ c tính cơ hoá lý và phóng x c a s n ph m. thư ng và các CTPX d ng r n có ho t ñ th p (gi y l c, găng tay, qu n áo b o h và nh a trao ð ng th i xác ñ nh kh năng d ch chuy n nhân PX ra môi trư ng nư c, xác ñ nh su t li u b ñ i ion ñã qua s d ng) t các phòng thí m t c a s n p h m lưu gi cu i,... nghi m c a Vi n Công ngh X hi m - Phương pháp phân tích xác ñ nh các ñ c tính cơ lý cơ b n c a bitum ñ ư c s d ng cho 2.2. Phương pháp nghiên c u ñ nh d ng CTPX ho t ñ th p và BWP; - Thu th p các tài li u t các ngu n khác + Xác ñ nh ñ kim lún hay ñ xuyên kim nhau liên quan ñ n v n ñ nghiên c u; c a bitum và BWP theo TCVN:7495:2005 [8]; - B trí thí nghi m và kh o sát các y u t + Xác ñ nh ñi m bi n m m theo TCVN nh hư ng ñ n hi u qu c a quá trình. 7497:2005 [9]; Sơ ñ thí nghi m theo m ñ ư c ñưa ra trên + Xác ñ nh t tr ng c a bitum và BWP theo Hình 1. TCVN: 7501:2005 theo phương pháp CTPX Pycnometer [10]; Tro Tro phóng x d ng r n + Xác ñ nh nhi t b t l a và ñi m cháy c a hóa ho t ñ bitum và BWP theo TCVN:7498:2005 b ng th p thi t b c c h Cleveland [11]; + Phương pháp xác ñ nh ñ c tính PX c a Hoá P h i tr n Bitum l ng bitum và BWP; + ðo su t li u b m t các m u bitum g c và Kho các BWP trên máy ño IN Spector 1000; ðóng r n, c t gi làm ngu i tm ðo ho t ñ các ch t PX trong tro PX sau th i khi ñ t t i Trung tâm Phân tích Vi n Công ngh X hi m trên máy ñ o IN Spector 1000 digital Hình 1. Sơ ñ b trí thí nghi m công ngh hanñ hel MCA:10 nSv/h – 100 µ Sv/h. bitum hoá gián ño n [1].
54 T.V. Quy / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27 (2011) 52-58 3. K t qu và th o lu n nghĩa v CTPX ñã ñư c ñưa ra trong Lu t Năng lư ng Nguyên t Vi t Nam (2008). Vì v y, vi c bitum hóa chúng ñ lưu gi b o q u n h p lý là 3.1. Ho t ñ các ch t PX trong tro PX ñi u r t c n thi t. K t q u p hân tích ho t ñ các ch t PX và t ng ho t ñ c a tro PX sau khi ñ t các lo i 3.2. nh hư ng c a nhi t ñ t i s hóa l ng CTPX d ng r n ñã thu gom ñư c ñ ưa ra trong bitum B ng 1. K t q u kh o sát nh hư ng c a nhi t ñ ñ B ng 1. Ho t ñ các ch t PX và t ng ho t ñ hóa l ng bitum ñư c ñưa ra trong B ng 2. T c a tro PX nhi t ñ k t q u trong B ng 2 th y r ng, Thành ph n các ch t PX có K U Th 220oC qúa trình bitum hóa là t t nh t. K t qu trong tro này hoàn toàn phù h p v i tài li u c a IAEA ñã Ho t ñ (Bq/kg) 2,88 38454 56,19 công b , t i nhi t ñ này bitum ñ ư c hoá l ng T n g ho t ñ (Bq/kg) 1255875 hoàn toàn mà chưa làm bay hơi các thành ph n Như v y, ho t ñ PX c a các ch t PX và d u ch a trong bitum. t ng ho t ñ PX c a tro là r t l n theo ñ nh B ng 2. nh hư ng c a nhi t ñ ñ i v i quá trình hóa l ng bitum Kh i lư ng T l kh i lư ng tro Nhi t ñ Mu Th i gian khu y Nh n xét (0C) bitum (g) PX/bitum (%) (phút) ð nh MT1 160 t cao, khó khu y tr n ð nh MT2 180 t cao, khó khu y tr n 200 0 20 ð nh t th p, bitum chưa MT3 200 ch y l ng hoàn toàn ð nh t th p, bitum chưa MT4 210 ch y l ng hoàn toàn MT5 200 30 20 220 Bitum ch y l ng hoàn toàn Ghi chú: MT1, MT2, MT3, MT4, MT5 l à các m u thí nghi m vè nh hư ng c a nhi t ñ 3.2. nh hư ng c a th i gian khu y tr n ñ i Quan sát tr c quan cũng cho th y, v i t l v i ñ ñ ng nh t c a s n ph m kh i lư ng tro PX/bitum = 30%, khu y trong kho ng th i gian t 15 ñ n 20 phút, BWP thu K t q u kh o sát nh hư ng c a t h i gian ñư c có k t qu t t nh t v : s ñ ng nh t h n khu y tr n ñ i v i q uá trình bitum hóa ñư c h p; b m t nh n; không có r khí và có các ch ñưa ra trong B ng 3. tiêu cơ lý t t. B ng 3. nh hư ng c a th i gian khu y tr n ñ i v i s ñ ng nh t c a s n ph m Kh i lư ng T l kh i lư ng Nhi t ñ Mu Th i gian Nh n xét (0C) bitum (g) tro PX/bitum (%) khu y (phút) p không ñ Mt1 5 H nh n g nh t p không ñ Mt2 10 H nh n g nh t p ñ n g nh Mt3 200 30 220 15 H nh t p ñ n g nh Mt4 20 H nh t nh hư ng c a th i gian khu y Ghi chú: Mt1, M t2, Mt3, M t4 là các m u thí nghi m v
55 T.V. Quy / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27 (2011) 52-58 3.3. nh hư ng c a t l ph i tr n gi a tro PX s n p h m bitum thu ñ ư c ñã có ñ ñ ng nh t t t nh t. Tuy nhiên, v i m c ñích tăng t i ña v i bitum lư ng tro PX ñ lưu gi và b o qu n ñ ng th i Các k t q u kh o sát nh hư ng c a t l ñ tho mãn t t nh t các yêu c u v ch tiêu cơ ph i tr n ñ i v i quá trình bitum hóa ñư c ñưa lý, hóa h c và an toàn b c x ñ i v i s n p h m ra trong B ng 4. lo i b cu i cùng thì hàm lư ng r n có th ph i Quan sát tr c q uan th y r ng, khi t l ph i tr n t i ña là 40% kh i lư ng. tr n tro PX vào bitum t 20% kh i lư ng thì B ng 4. nh hư ng c a t l ph i tr n gi a tro PX v i bitum t i BWP Kh i lư ng Nhi t ñ T l kh i lư ng Mu Th i gian khu y Nh n xét (0C) bitum (g) (phút) tro PX/bitum (%) pñ Mc1 20 H nh n g nh tt t pñ Mc2 30 H nh n g nh tt t pñ Mc3 200 20 220 35 H nh n g nh tt t pñ Mc4 40 H nh n g nh tt t pñ Mc5 45 H nh n g nh t kém nh hư ng c a t l % kh i l ư ng tro PX/bitum. Ghi chú: Mc1, M c2, Mc3, Mc4, Mc5 l à các m u thí nghi m v Các m u BWP ñ ngu i nhi t ñ phòng, K t qu ñưa ra trong B ng 5 phù h p v i sau 24 gi ñư c mang ñi xác ñ nh t tr ng, k t q u ñã ñư c công b trong tài li u c a IAEA [1,2]. nhi t b t l a, ñi m cháy, ñi m bi n m m, ñ kim lún. K t qu phân tích ñ ư c ñ ưa ra trong B ng 5. B ng 5. Các ñ c tính cơ b n c a BWP theo lư ng tro PX T l kh i lư ng tro PX/bitum(%) 40 60 70 80 90 ð c tính v t lý T tr ng 250C, g/cm3 1,1 1,16 1,3 1,56 1,61 0 Nhi t b t l a, C 270 – 280 270 – 280 265 – 270 260 - 265 260 – 265 ði m cháy, 0C ≥ 290 ≥ 285 > 280 > 280 > 280 0 ði m bi n m m, C 45 – 48 48 – 52 52 – 55 55 - 57 57 – 60 ð kim lún, 0,1mm 55 – 58 50 – 55 48 – 54 44 - 46 40 – 44 3.4. nh hư ng c a t l ph i tr n gi a nh a nh a còn có lư ng nư c dư. Ngoài ra, quan sát trao ñ i ion ñã qua s d ng v i bitum khi ti n hành thí nghi m th y r ng quá trình bitum hóa sinh khí và t o b t mãnh li t t o s n K t q u xác ñ nh các ñ c tính cơ, lý cơ b n ph m cu i cùng có l r ng cho nên, t l nh a c a BWP nh a trao ñ i ion ñư c trình bày trên trao ñ i ion n p vào bitum không nên vư t quá B ng 6. 35% nh m ñ m b o ñ ư c nh ng yêu c u t t T l kh i lư ng nh a trao ñ i ion có th nh t ñ i v i s n p h m cu i cùng (tương ng t n p trong bitum ñ n 40% so v i kh i lư ng l kh i lư ng nh a trao ñ i ion ñã qua s nh a trao ñ i ion có c u bitum. Tuy nhiên, do d ng/bitum không l n hơn 3,5/6,5). trúc bao g m các g c hydrocacbon và trong
56 T.V. Quy / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27 (2011) 52-58 B ng 6. Các ñ c tính cơ lý cơ b n c a BWP nh a trao ñ i ion theo kh i lư ng T l kh i lư ng nh a TðIO/bitum (%) 20 30 35 40 ð c tính v t lý T tr n g 250C, g/cm3 1,01 1,06 1,08 1,1 Nhi t b t l a, 0C 275 – 280 270 – 275 265 – 270 260 – 265 ði m cháy, 0C > 280 > 280 > 280 > 280 ði m bi n m m, 0C 48 – 50 50 – 54 55 – 58 56 – 58 ð kim lún, 0,1 mm 45 – 50 52 – 54 54 – 57 57 – 60 T k t qu cho th y, BWP có kh năng 3.5. Xác ñ nh kh năng d ch chuy n nhân PX giam gi các nhân PX r t t t, ñáp ng tiêu ra môi trư ng nư c c a B WP chu n v an toàn b c x , trong m u nư c ngâm M u BWP v i t l tro PX/bitum là 40% ch phát hi n ñư c s có m t c a các h t nhân kh i lư ng ñư c ngâm trong ch u thu tinh, sau PX dư i m c tiêu chu n c a nư c m t QCVN m i tu n l y m u ra, l y m u ñó và nư c ngâm 08:2008/BTNMT (∑α < 0,1 và ∑β < 1,0 Bq/L) chúng ñi phân tích ho t ñ PX, k t qu thu ñư c th hi n trong B ng 7. B ng 7. K t qu phân tích ho t ñ PX có trong BWP và nư c ngâm m u BWP Ho t ñ (Bq/kg) Sau th i gian M u nư c ngâm BWP M u BWP (tu n) K U Th K U Th 1 0,00002 0,0240 0,0080 2 0,00002 0,0240 0,0080 3 2,52 11759 53,85 0,00002 0,0240 0,0080 4 0,00002 0,0240 0,0080 5 0,00002 0,0240 0,0080 beta, < 2.10-7 Ci/Kg ñ i v i h t phát gamma, 3.6. Xác ñ nh su t li u b m t c a các m u BWP
57 T.V. Quy / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27 (2011) 52-58 4. K t lu n Tài li u tham kh o [1] International Atomic Energy Agency Vienna 1. Phương pháp bitum hoá thích h p cho (1993), “Bituminization processes to condition ñ nh d ng nhi u lo i CTPX có ho t ñ th p và radioactive wastes”, Technical Reports Series trung bình như bùn ñ c, bùn s t, v t li u trao No.352. ñ i ion, d ch cô ñ c, ñ c bi t là các ch t th i có [2] International Atomic Energy Agency Vienna (1993), “Containers For Packaging of solid and t tr ng th p như nh a trao ñ i ion, tro PX c a Wastes ”, intermediatelevel Radioactive quá trình tro hóa gi y l c, găng tay, qu n áo Technical Reports Series No.355. b o h v.v… [3] International Atomic Energy Agency Vienna (1993), “Improved cement solidification of low 2. V i lư ng ch t th i phát sinh nư c ta and intermediate level radioactive wastes”, chưa nhi u, phân tán và ñi u ki n công ngh Technical Reports Series No.350. hi n có th áp d ng quy trình gián ño n là phù h p [4] Vũ M nh Khôi (2006), ð i cương v An toàn 3.CTPX trư c khi ñ em ñi bitumhoá c n b c x và Li u l ư ng h c, Trung tâm an toàn b c x và môi trư ng, Vi n khoa h c và k thu t ñư c phân lo i c n th n, lo i tr các ch t có th h t nhân VAEC. gây cháy n , và c n ñ ư c ti n hành ti n x lý [5] ð Quý Sơn, Bài gi ng chuyên ñ “Nhiên li u thích h p ñ m b o an toàn trong quá trình và ch t th i nhà máy ñi n h t nhân”, Vi n bitum hóa. Các xư ng bitum hoá CTPX nh t Công ngh X Hi m, Hà N i, 2006. [6] Cao Hùng Thái, Gi i t hi u chu trình nhiên li u, thi t ph i ñư c trang b dung c c u ho . qu n lý và x lý ch t th i phóng x , Vi n Công 4. Khi ti n hành bitum hoá các CTPX v i t ngh X Hi m, 2006. l tro PX ñ n 40% kh i lư ng (tương ng t l [7] Nguy n Bá Ti n, “Thông tin v tình hình ñi u kh i lư ng ph i tr n tro/bitum kho ng 4/6) tra phóng x môi trư ng Vi t Nam”, Trung tâm x l ý ch t th i phóng x và môi trư ng, nhi t ñ 2200C, khu y tr n trong kho ng th i Vi n Công ngh X Hi m, Hà N i, 2009 gian 20 phút thu ñư c BWP có ñ c tính ñáp [8] TCVN 7495:2005. Bitum. Phương pháp xác ng các yêu c u v cơ, lý, hóa, PX và kinh t . ñ nh ñ kim lún [9] TCVN 7497:2005. Bi tum - Phương pháp xác 5. Có th ph i tr n nh a trao ñ i ion n p ñ nh ñi m hóa m m (d ng c vòng-và-bi) vào bitum không vư t quá 35% kh i lư ng [10] TCVN 7501:2005. Bitum. Phương pháp xác (tương ng t l kh i lư ng nh a trao ñ i ion ñ nh kh i lư ng riêng ñã qua s d ng/bitum không l n hơn 3,5/6,5) s [11] TCVN 7498:2005. Bitum. Phương pháp xác ñ m b o ñư c nh ng yêu c u t t nh t ñ i v i ñ nh ñi m ch p cháy và ñi m cháy b ng thi t b th c c h s n ph m cu i cùng. A Study on low activity radioactive waste treatment by bituminization method Tran Van Quy Faculty of Environmental Sciences, Hanoi University of Science, VNU, 334 Nguyen Trai, Hanoi, Vietnam Bituminization method was used in low and medium activity radioactive waste treatment in many countries which have developed nuclear industry. Vietnam is going to build nuclear power plant, so
58 T.V. Quy / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 27 (2011) 52-58 from now we must interested in radioactive waste management and treament fields to ensure radioactive safety for human health and the environment. This research includes material overview about Bituminization method to solidify radioactive waste on the world, then research and find out low activity radioactive waste treatment process which is suitable with Viet Nam Conditions. The results show that batch bituminization process is suitable with Viet Nam conditions. Have chosen appropriate technique parameters for the process as follow: bituminization temperature is 2200C; stiring time: 15 – 20 minutes; ratio ash/bitumen = 4/6 (W/W); used ion exchange resin/bitumen ≤ 3.5/6.5 (W/W) Has studied release ability of radiation from wastes to aquatic environment reach QCVN 08:2008/BTNMT. BWP quality results have mechanic-physical characteristics met technique requires. Keywords: radioactive waste, bituminization method, activity, treatment.