Procedimiento para la destritiación de residuos blandos de mantenimiento e implementación del mismo.

Procedimiento para la destritiación de los residuos blandos de mantenimiento, es decir, de los residuos radiactivos producidos por los laboratorios y plantas que utilizan tritio, caracterizado porque prevé realizar una desorción térmica sometiendo dichos residuos, dispuestos apropiadamente en un reactor de destritiación

(RT), a un flujo de gas húmedo y posteriormente recuperar el tritio en forma de gas mediante un reactor de membrana (RM) a fin de valorizar y volver a utilizar el mismo; previéndose para ello básicamente las etapas siguientes:

A) triturar y mezclar uniformemente los residuos que se deban destritiar;

B) disponer dicho material que se debe tratar en un reactor de destritiación (RT);

C) enviar gas inerte y agua desmineralizada hacia un dispositivo de evaporación / mezcla;

D) alimentar dicha mezcla gaseosa húmeda, constituida por gas inerte y vapor, hacia dicho reactor (RT) de tal modo que dicha mezcla atraviese todo el material que se debe destritiar, obteniéndose la formación de una corriente gaseosa que contiene tritio húmedo;

E) enviar dicha corriente gaseosa que contiene tritio hacia un reactor de membrana (RM) dispuesto a tal efecto; y

F) alimentar dicho reactor de membrana (RM) con un gas amortiguador, consiguiendo de este modo la salida desde el propio reactor (RM), como producto final, una corriente gaseosa de isótopos que contienen el tritio extraído de los residuos tratados y una corriente gaseosa de gases destritiados.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IT2011/000211.

Solicitante: ENEA - Agenzia Nazionale Per Le Nuove Tecnologie, L'Energia e Lo Sviluppo Economico Sostenibile.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Lungotevere Thaon di Revel 76 00196 Roma ITALIA.

Inventor/es: TOSTI,SILVANO, GHIRELLI,NICOLAS, BORGOGNONI,FABIO, TRABUC,PIERRE, SANTUCCI,ALESSIA, LIGER,KARINE, LEFEBVRE,XAVIER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES... > Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad;... > G21F9/30 (Tratamientos)
  • SECCION G — FISICA > FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR > PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES... > Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad;... > G21F9/02 (Tratamiento de gases)

PDF original: ES-2539729_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la destritiación de residuos blandos de mantenimiento e implementación del mismo.

La eliminación del tritio (3H, T) de todos los materiales que se encuentran contaminados por el mismo constituye un 5 procedimiento fundamental en todas las plantas que utilizan tritio. Dicho procedimiento desempeña dos funciones importantes: la primera se refiere a la limitación de la liberación de tritio fuera de las plantas; la segunda se refiere a la posibilidad de almacenar materiales ya completamente descategorizados (con unos niveles de contaminación muy inferiores y, por lo tanto, con unos costes de almacenamiento muy inferiores) . Hasta la fecha, los procedimientos utilizados para la recuperación de tritio de dichos materiales prevén la obtención de agua tritiada como subproducto, 10 con una concentración baja de tritio y, a veces, flujos gaseosos radiactivos adicionales.

El procedimiento según la presente invención propone una solución a dicho problema. De hecho, en dicho procedimiento innovador se recupera el tritio de los residuos gracias a un tratamiento térmico (T < 120 °C) , en una atmósfera ligeramente oxidante. La presente invención prevé la utilización de un reactor en el que se realiza la 15 reacción para eliminar el tritio de los residuos, recuperándose dichos residuos mediante un flujo de gas inerte húmedo en el que se utiliza un porcentaje muy bajo de humedad. Los residuos calentados liberan una corriente de gases de tritiados, eliminándose dicha corriente de gases del reactor mediante el gas inerte húmedo, que la transporta hacia un reactor de membrana para su descontaminación. De hecho, el reactor de membrana es capaz de eliminar selectivamente el tritio presente en la mezcla de gases: se obtiene, por lo tanto, la doble ventaja de 20 purificar la mezcla de gases y de recuperar el tritio contenido en la misma.

Se obtendrá una mejor comprensión de la presente invención a partir de la siguiente descripción detallada haciendo referencia a las figuras adjuntas que ilustran, meramente a título de ejemplo no limitativo, una forma de realización preferida. 25

En los dibujos:

la figura 1 representa un esquema completo de un procedimiento de un tipo conocido;

la figura 2 representa un esquema completo de un procedimiento adicional de un tipo conocido; 30

la figura 3 es un diagrama de bloques de una planta para implementar el procedimiento según la presente invención;

la figura 4 representa con mayor detalle la planta de la figura 3;

la figura 5 es un esquema de un reactor de destritiación utilizado en el procedimiento según la presente invención;

la figura 5bis es un esquema de un reactor de membrana de un tipo conocido; y la figura 6 es un esquema de un reactor de membrana utilizado en el procedimiento según la presente invención. 35

1. Estado de la técnica

La manipulación de los residuos radiactivos constituye un problema crítico tanto para las plantas que utilizan tritio como en las máquinas de fusión que prevén la realización de pruebas con tritio. Los denominados "residuos blandos 40 de mantenimiento" se producen durante todo el ciclo de vida y asimismo durante la eliminación de las plantas y máquinas mencionadas anteriormente (JET, ITER, DEMO) ; su tratamiento es, por lo tanto, una cuestión de importancia fundamental.

Se estima que en una planta nuclear la cantidad de residuos blandos de mantenimiento producido es de 45 aproximadamente 0, 2 kg/h por trabajador. Los denominados "residuos blandos de mantenimiento" comprenden guantes, chanclos, trajes de protección, filtros para gases, papel, etc.

Para obtener los procedimientos de tratamiento más prometedores, en los últimos años se han estudiado a escala de laboratorio diversas técnicas destinadas a la eliminación de tritio de este tipo de residuos [2]. La principal 50 dificultad consiste en alcanzar un compromiso entre un factor de descontaminación adecuado, lo que tiene como resultado una potencial descategorización de los residuos finales, y un volumen aceptable del producto procedente del procedimiento de destritiación.

Entre todas las técnicas ilustradas en las referencias [3], un procedimiento ya estudiado con unas buenas 55 características de efectividad y viabilidad industrial se refiere a la combustión continua con oxígeno puro a presión atmosférica. En dicho procedimiento, se deben tratar los gases producidos durante la combustión antes de almacenarse.

La figura 1 representa el esquema completo de dicho procedimiento conocido, en el que existe una unidad de 60 tratamiento del gas que comprende las etapas siguientes: la separación de los sólidos y del flujo de los gases a través de un ciclón; la condensación del agua tritiada (4 °C) ; la neutralización de los gases no condensables mediante una disolución de KOH (50 % en peso) ; y, como etapa final, la absorción en el lecho de un tamiz molecular de Q2O, CO2 and NOx (la letra Q indica genéricamente un isótopo de hidrógeno y, por lo tanto, también el tritio) .

En lo que se refiere al procedimiento descrito en la referencia [4] y representado en la figura 2, se basa en la inyección de vapor en un recipiente (1) en el que se han cargado previamente los residuos (secos) . El vapor de agua producido en el generador de vapor (7) entra (1) en contacto estricto con los residuos y facilita la extracción de tritio de los mismos. El vapor del agua contaminada se envía a un condensador de dos etapas a través de la tubería (9) . La primera etapa (11) se realiza a 15 °C mientras que la segunda etapa (13) se realiza a la temperatura del 5 nitrógeno líquido: de este modo, se puede recoger todo el tritio en forma de agua tritiada en el depósito (15) . La principal desventaja de la que adolece dicho procedimiento conocido consiste en que para separar el tritio del agua tritiada se necesita un procedimiento adicional de destritiación.

2. Descripción técnica de la invención 10

El procedimiento según la presente invención permite ventajosamente la eliminación simultánea del tritio de residuos de laboratorio (descategorización) y su recuperación en la fase gaseosa (valorización) .

En particular, según la presente invención, se prevé la utilización de dos dispositivos en serie: un reactor RT 15 destinado a eliminar el tritio, que realiza la destritiación de los residuos, y un reactor de membrana RM en el que se recupera tritio en forma gaseosa. La membrana utilizada se realiza preferiblemente, pero no exclusivamente, de una aleación de paladio.

En las secciones siguientes, utilizando como guía un diagrama de bloques y un diagrama de flujo, se describen las 20 modalidades de funcionamiento del procedimiento y las funciones principales de los dos reactores RT y RM.

2.1 Diagrama de bloques

La descripción siguiente de la planta destinada a implementar el procedimiento según la presente invención hace 25 referencia al diagrama que aparece en la figura 3.

Gas inerte

El gas inerte procede, por ejemplo, de cilindros comerciales: dicho gas puede ser helio o argón, o algún otro gas 30 apto para el propósito, cuyo flujo se controla y registra.

Agua desmineralizada

El agua desmineralizada, sin tritio, se utiliza como agente descontaminante; se controla, se optimiza y se registra la 35 cantidad de agua. Dicha agua se almacena a temperatura ambiente en un recipiente apropiado.

Zona de evaporación

En dicha área tiene lugar la evaporación de agua y la mezcla de la misma con el gas inerte en un dispositivo 40 (mezclador de gas) en el que se mezclan y se calientan ambos flujos (líquido y gas) . Se controla y se registra el calor suministrado para el calentamiento y la evaporación.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la destritiación de los residuos blandos de mantenimiento, es decir, de los residuos radiactivos producidos por los laboratorios y plantas que utilizan tritio, caracterizado porque prevé realizar una desorción 5 térmica sometiendo dichos residuos, dispuestos apropiadamente en un reactor de destritiación (RT) , a un flujo de gas húmedo y posteriormente recuperar el tritio en forma de gas mediante un reactor de membrana (RM) a fin de valorizar y volver a utilizar el mismo; previéndose para ello básicamente las etapas siguientes:

A) triturar y mezclar uniformemente los residuos que se deban destritiar; 10

B) disponer dicho material que se debe tratar en un reactor de destritiación (RT) ;

C) enviar gas inerte y agua desmineralizada hacia un dispositivo de evaporación / mezcla;

D) alimentar dicha mezcla gaseosa húmeda, constituida por gas inerte y vapor, hacia dicho reactor (RT) de tal modo que dicha mezcla atraviese todo el material que se debe destritiar, obteniéndose la formación de una corriente gaseosa que contiene tritio húmedo; 15

E) enviar dicha corriente gaseosa que contiene tritio hacia un reactor de membrana (RM) dispuesto a tal efecto; y F) alimentar dicho reactor de membrana (RM) con un gas amortiguador, consiguiendo de este modo la salida desde el propio reactor (RM) , como producto final, una corriente gaseosa de isótopos que contienen el tritio extraído de los residuos tratados y una corriente gaseosa de gases destritiados.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el gas amortiguador de la etapa F) es hidrógeno puro.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se prevé el funcionamiento del reactor de destritiación (RT) a una presión igual o superior a la presión atmosférica y en el reactor de membrana (RM) a una 25 presión inferior a la presión atmosférica.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para facilitar la desorción térmica, se prevé que el reactor de destritiación (RT) se introduzca en un horno que controla y regula la temperatura del reactor (RT) alrededor del valor del punto de referencia predefinido, que es preferentemente de 120 °C. 30

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque para mantener muy baja la concentración de tritio en el reactor de destritiación (RT) , se prevé un caudal elevado del gas inerte húmedo (mezcla gaseosa húmeda) igual a aproximadamente 30 o 50 veces el volumen interno del reactor (RT) por hora.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el gas inerte húmedo se mantiene dentro del reactor (RT) a una presión ligeramente superior a la presión atmosférica y porque el reactor (RM) se hace funcionar a una presión de 100 mbar en el lado del gas amortiguador y a una presión de 900 mbar en el lado de alimentación de los gases procedentes del reactor (RT) .

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se prevé que el tiempo de permanencia del gas húmedo en el reactor de destritiación (RT) sea lo suficientemente largo para garantizar la transferencia del tritio y de los isótopos de hidrógeno sin alcanzar, sin embargo, unos valores elevados de la concentración de tritio en el gas inerte húmedo que abandona el reactor (RT) .

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque prevé que el tiempo de permanencia de los residuos que se deben destritiar en el reactor (RT) es lo suficientemente largo para garantizar que se alcancen los valores requeridos de descontaminación.

9. Planta destinada a la destritiación de los residuos blandos de mantenimiento, es decir, de los residuos radiactivos 50 producidos por los laboratorios y plantas que utilizan tritio, con el procedimiento según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende:

- unos medios para producir un gas inerte húmedo, constituido sustancialmente por un gas inerte mezclado con vapor de agua, destinado al tratamiento posterior de los residuos tritiados; 55

- un reactor (RT) destinado a la destritiación de los residuos tritiados mediante la desorción con dicho gas inerte húmedo;

- un reactor de membrana (RM) diseñado para recuperar tritio en forma gaseosa de la corriente gaseosa húmeda tritiada procedente del reactor de destritiación (RT) mediante unas reacciones de intercambio de isótopos con una corriente de hidrógeno puro; siendo posible enviar preferentemente dicha corriente contracorriente con respecto a la 60 alimentación de la corriente gaseosa húmeda tritiada; y - unos medios de bombeo que presentan válvulas reguladoras dispuestas a tal efecto.