PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO DE CAPTURA DE RUTENIO PRESENTE EN UN EFLUENTE GASEOSO.
Utilización de una solución o una pasta acuosa que comprende al menos un polímero de alquilen y/o al menos un copolímero de alquilenglicoles,
en la que el o los alquileno(s) tiene(n) de 2 a 6 átomos de carbono, para capturar rutenio presente en un gas efluente
Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W04050049FR.
Solicitante: COMPAGNIE GENERALE DES MATIERES NUCLEAIRES.
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: 2, RUE PAUL DAUTIER,78140 VELIZY VILLACOUBLAY.
Inventor/es: COURTAUD,BRUNO, MOREL,FABRICE, PAGIS,GEORGES, REDONNET,CAROL.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 12 de Agosto de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- G21F9/02 FISICA. › G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR. › G21F PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES CORPUSCULARES O BOMBARDEOS DE PARTICULAS; TRATAMIENTO DE MATERIALES CONTAMINADOS POR LA RADIACTIVIDAD; DISPOSICIONES PARA LA DESCONTAMINACION (protección contra las radiaciones por medios farmacéuticos A61K 8/00, A61Q 17/04; en los vehículos espaciales B64G 1/54; asociada con un reactor G21C 11/00; asociada con un tubo de rayos X H01J 35/16; asociada con un aparato de rayos X H05G 1/02). › G21F 9/00 Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad; Disposiciones a este efecto para la descontaminación. › Tratamiento de gases.
Clasificación PCT:
- B01D53/64 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL. › B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B; aparato de vórtice B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 53/00 Separación de gases o de vapores; Recuperación de vapores de disolventes volátiles en los gases; Depuración química o biólogica de gases residuales, p. ej. gases de escape de los motores de combustión, humos, vapores, gases de combustión o aerosoles (recuperación de disolventes volátiles por condensación B01D 5/00; sublimación B01D 7/00; colectores refrigerados, deflectores refrigerados B01D 8/00; separación de gases difícilmente condensables o del aire por licuefacción F25J 3/00). › Metales pesados o sus compuestos, p. ej. mercurio.
Clasificación antigua:
- B01J2/00 B01 […] › B01J PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS O FÍSICOS, p. ej. CATÁLISIS O QUÍMICA DE LOS COLOIDES; APARATOS ADECUADOS. › Procedimientos o dispositivos para la granulación de sustancias, en general; Tratamiento de materiales particulados para hacer que fluyan libremente, en general, p. ej. haciéndolos hidrófobos.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento y dispositivo de captura de rutenio presente en un efluente gaseoso.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo de captura de rutenio presente en un gas efluente.
En particular, es de aplicación en la filtración de gases efluentes procedentes del tratamiento de combustibles nucleares y que contienen o son susceptibles de contener rutenio.
El rutenio es uno de los productos de fisión atómica generados durante la reacción nuclear. En este contexto, es encontrado en las barras de combustibles irradiados. Representa un 6% en peso del conjunto de los productos de fisión y sus isótopos 103Ru y 106Ru son radioactivos.
En los procedimientos de tratamiento de combustibles nucleares, las barras de combustibles son cizalladas en primer lugar y disueltas en ácido nítrico. La mayor parte de los compuestos que constituyen las barras, comprendido el rutenio, pasan así a solución en forma de nitratos. Esta solución de disolución es seguidamente dirigida hacia los dispositivos de extracción líquido-líquido. El rutenio está presente en esta etapa del procedimiento en la fase acuosa, denominada solución de productos de fisión (PF). Esta solución es enviada hacia los dispositivos de vitrificación en los que es calcinada en un horno y los elementos en forma de óxidos resultantes son seguidamente vitrificados.
Por tanto, el rutenio es vitrificado como los demás radioelementos. Desgraciadamente, la forma de óxido RuO4 es extremadamente volátil y, aunque es atrapada mediante el tratamiento de los gases efluentes procedentes de estos procedimientos, una fracción, aunque ínfima, es susceptible de escaparse particularmente por medio de fugas eventuales del circuito de tratamiento.
El rutenio en esta forma gaseosa RuO4 puede ser así transferido al sistema de ventilación y pasar a los conductos de ventilación. Seguidamente atraviesa las barreras de filtración de los sistemas de ventilación. Alcanza seguidamente la chimenea de primera categoría y es desechado al medio ambiente.
En la actualidad, en la mayoría de las instalaciones de tratamiento de combustibles irradiados, los gases efluentes procedentes de las celdas que emiten rutenio atraviesan un conjunto de dos filtros que eliminan las partículas más gruesas y evitan un taponamiento demasiado rápido de las etapas de filtración siguientes. Seguidamente atraviesan los filtros de las primera y segunda barreras colocados en recipientes blindados.
Particularmente es en estos elementos filtrantes, preferentemente, en los que puede ser aplicada la presente invención, que constituye un medio muy eficaz de lucha contra los desechos de rutenio.
Estado de la técnica anterior
Cuando el rutenio está en forma de RuO2 sólido, es relativamente sencillo de atrapar utilizando una filtración absoluta. Este es el caso actualmente para los dispositivos de vitrificación que poseen varias barreras de filtración sobre sus sistemas de ventilación. Los filtros de eficacia muy elevada (THE) de las primeras, segundas y terceras barreras no dejan pasar las partículas sólidas de RuO2. Debe entenderse que los filtros THE solo atrapan el RuO2 que se abría formado en dirección ascendente. Si la reducción de RuO4 se hace en dirección descendente de los filtros THE, es evidente que puede haber un desecho de RuO2 al medio ambiente.
En efecto, el medio filtrante de fibra de vidrio de las barreras de THE no es capaz de detener el RuO4 gaseoso que puede dirigirse así hacia la chimenea, reduciéndose eventualmente a RuO2 en la trayectoria. Un medio de detener este RuO4 consiste por tanto en reducirlo a RuO2 en dirección ascendente de las barreras de filtración y seguidamente atraparlo en un filtro THE.
Se puede hacer pasar también el gas efluente que contiene rutenio sobre un medio reductor como poli(4-vinilpiridina) (PVP), como se describe en la solicitud Europea EP-559536, o de superficies metálicas húmedas que sirven de catalizadores. No obstante, los medios para atrapar sólidos eficaces a temperatura ambiente, en particular el PVP comercializado, generan pérdidas de contenido muy considerables, y obligan por tanto a un aumento significativo de la potencia de los ventiladores.
Se puede proceder también a un lavado de los gases efluentes por medio de una solución acuosa, eventualmente con un reactivo como sosa. No obstante, la carbonización de la sosa mediante captura del CO2 atmosférico obliga a una considerable reposición del reactivo y, por tanto, a la generación de un volumen considerable de líquido efluente.
De forma general, la eficacia de estos sistemas muestra ser limitada. En efecto, los elementos filtrantes de la técnica anterior detienen la mayor parte de los aerosoles, pero no son capaces de detener eficazmente el RuO4.
Por motivos evidentes de ecología, existe por tanto una necesidad real de un procedimiento eficaz de captura del rutenio susceptible de estar presente, en particular, en gases efluentes de factorías de tratamiento de combustibles nucleares irradiados.
Exposición de la invención
Los inventores han desarrollado un procedimiento y dispositivo de captura de rutenio que responde a esta necesidad.
En particular, el procedimiento de captura de rutenio presente en gases efluentes de la presente invención se caracteriza porque comprende poner en contacto dichos gases efluentes con una solución o una pasta acuosa que comprende al menos un polímero de alquilenglicol y/o al menos un copolímero de alquilenglicoles, en el que el o los alquileno(s) tiene(n) de 2 a 6 átomos de carbono.
También, la presente invención se refiere a la utilización de la solución o la pasta acuosa anteriormente citada, para atrapar el rutenio presente en un gas efluente.
El procedimiento de la invención se puede llevar a cabo también en una instalación de lavado de gases, siendo utilizados entonces el polímero o copolímero como un reactivo añadido al agua de lavado, es decir, mediante la elaboración de un cartucho de captura de rutenio. Dicho cartucho comprende, por ejemplo, un sustrato sobre el que se dispone un polímero de alquilenglicol o un copolímero de alquilenglicoles, en los que el o los alquileno(s) tiene(n) de 2 a 6 átomos de carbono.
La presente invención permite, por ejemplo, en una instalación de lavado de un gas efluente, gracias al polímero o copolímero anteriormente citados en solución acuosa, alcanzar de manera inesperada una eficacia comparable a la de la sosa, evitando el problema de la carbonización anteriormente citado.
Las instalaciones de lavado utilizables para lavar un gas efluente según el procedimiento de la presente invención son las conocidas por un experto en la técnica. Por ejemplo, se puede tratar de una columna de relleno, un lavador venturi, etc.
En el caso de una realización mediante cartucho, la flexibilidad del procedimiento y el dispositivo de la presente invención, basados en polímeros y copolímeros anteriormente citados, permite ventajosamente concebir medios para atrapar sólidos de rutenio adaptados a las instalaciones de tratamiento de combustibles nucleares irradiados existentes. Además, la cantidad de polímero que es necesario utilizar es muy baja, lo que permite evitar fiablemente cualquier problema de seguridad y no crear dificultades de manejo del producto de desecho según la invención durante las reposiciones periódicas que pueden ser necesarias.
La elección del polímero o copolímero se puede efectuar en función de las condiciones de utilización, por ejemplo, en función de la temperatura de funcionamiento, de la naturaleza de las otras especies químicas presentes en los gases efluentes y, en su caso del sustrato utilizado, los costes, la potencia de ventilación, etc. Según la invención, las propiedades de elección de los polímeros y copolímeros utilizables en la presente invención pueden ser las siguientes:
- el polímero o copolímero es ventajosamente soluble en agua de forma que pueda ser dispuesto sobre un sustrato mediante impregnación de soluciones acuosas,
- la composición del polímero o copolímero es ventajosamente sencilla, constituida por ejemplo únicamente por carbono, oxígeno e hidrógeno, lo que reduce los costes del procedimiento y del dispositivo de la presente invención,
- el polímero o...
Reivindicaciones:
1. Utilización de una solución o una pasta acuosa que comprende al menos un polímero de alquilen y/o al menos un copolímero de alquilenglicoles, en la que el o los alquileno(s) tiene(n) de 2 a 6 átomos de carbono, para capturar rutenio presente en un gas efluente.
2. Utilización según la reivindicación 1, en la que el polímero de alquilenglicol es escogido entre el grupo constituido por polietilenglicol, propilenglicol, polibutilenglicol o una mezcla de éstos.
3. Utilización según la reivindicación 1, en la que el copolímero de alquilenglicol es un copolímero constituido por polímeros escogidos entre el grupo constituido por polietilenglicol, polipropilenglicol, polibutilenglicol o una mezcla de éstos.
4. Utilización según la reivindicación 1, en la que el copolímero de alquilenglicol es un copolímero basado en etilen-, propilen-, y butilen-glicol.
5. Utilización según la reivindicación 1 ó 3, en la que el copolímero de alquilenglicoles es de la fórmula (I) siguiente:
en la que m y p son números enteros de forma que, independientemente, 1 = m = 8 y 3 = p = 12.
6. Utilización según la reivindicación 1 ó 5, en la que el copolímero de alquilenglicoles es un copolímero de etilenglicol y propilenglicol.
7. Utilización según la reivindicación 1, en la que la solución o pasta acuosa está dispuesta sobre un sustrato constituido por fibras.
8. Utilización según la reivindicación 7, en la que el sustrato está constituido por una lana de vidrio o una lana de acero inoxidable.
9. Utilización según la reivindicación 7, en la que el polímero de alquilenglicol o el copolímero de alquilenglicoles está dispuesto sobre dicho sustrato mediante inmersión del sustrato en una solución acuosa de dicho polímero o de dicho copolímero.
10. utilización según la reivindicación 1, en la que el polímero de alquilenglicol o el copolímero de alquilenglicoles presenta grupos terminales de hidroxilos.
11. Cartucho de captura de rutenio, comprendiendo dicho cartucho un sustrato sobre el que se dispone un polímero de alquilenglicol o un copolímero de alquilenglicoles, en el que o los alquileno(s) tiene(n) de 2 a 6 átomos de carbono.
12. cartucho según la reivindicación 11, en el que el polímero de alquilenglicol es escogido entre el grupo constituido por polietilenglicol, polipropilenglicol o polibutilenglicol.
13. Cartucho según la reivindicación 11, en el que el copolímero de alquilenglicol es un copolímero constituido por polímeros escogidos entre el grupo constituido por polietilenglicol, polipropilenglicol o polibutilenglicol.
14. Cartucho según la reivindicación 11, en el que el copolímero de alquilenglicol es un copolímero basado en etilen-, propilen- y butilen-glicol.
15. Cartucho según la reivindicación 11 ó 12, en el que el copolímero de alquilenglicoles es de la fórmula (I) siguiente:
en la que m y p son números enteros de forma que, independientemente, 1 = m = 8 y 3 = p = 12.
16. Cartucho según la reivindicación 11 ó 15, en el que en el copolímero de alquilenglicol es un copolímero de etilenglicol y propilenglicol.
17. Cartucho según la reivindicación 11, en el que el sustrato está constituido por fibras.
18. Cartucho según la reivindicación 11, en el que el sustrato está constituido por una lana de vidrio o una lana de acero inoxidable.
19. Cartucho según la reivindicación 11, 17 ó 18, en el que dicho polímero o dicho copolímero de alquilengli- col(es) se dispone(n) sobre dicha superficie mediante inmersión del sustrato en una solución acuosa de dicho polímero o dicho copolímero.
20. Cartucho según la reivindicación 11, comprendiendo dicho cartucho además una estructura que sujeta el sustrato sobre el que es dispuesto el polímero o el copolímero de alquilenglicol(es).
21. Cartucho según la reivindicación 11, que comprende:
- el sustrato sobre el que se dispone el polímero o el copolímero de alquilenglicol(es), estando dicha superficie en forma de lana de vidrio o de acero inoxidable,
- una estructura que sujeta dicho sustrato sobre el que se dispone el polímero o el copolímero de alquilenglicol(es), y
- medios de hermeticidad, periféricos a dicho cartucho, que permiten obligar al gas efluente a pasar a través de dicho sustrato.
22. Utilización según la reivindicación 1, en la que la solución acuosa es añadida al agua de lavado de una instalación de lavado de gas.
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