RADIOAKTÍV CÉZIUM IZOTÓPOK SZELEKTÍV ELVÁLASZTÁSA ATOMERŐMŰVI BEPÁRLÁSI KONCENTRÁTUMOKBÓL

Hasonló dokumentumok
Extraktív heteroazeotróp desztilláció: ökologikus elválasztási eljárás nemideális

Supporting Information

First experiences with Gd fuel assemblies in. Tamás Parkó, Botond Beliczai AER Symposium

Computer Architecture

7 th Iron Smelting Symposium 2010, Holland

TIOLKARBAMÁT TÍPUSÚ NÖVÉNYVÉDŐ SZER HATÓANYAGOK ÉS SZÁRMAZÉKAIK KÉMIAI OXIDÁLHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA I

TDA-TAR ÉS O-TDA FOLYADÉKÁRAMOK ELEGYÍTHETŐSÉGÉNEK VIZSGÁLATA STUDY OF THE MIXABILITY OF TDA-TAR AND O-TDA LIQUID STREAMS

Depending on the load class and nominal size, the inlet invert between mm.

Radioaktív hulladékok kezelése az atomerőműben

AZ ERDÕ NÖVEKEDÉSÉNEK VIZSGÁLATA TÉRINFORMATIKAI ÉS FOTOGRAMMETRIAI MÓDSZEREKKEL KARSZTOS MINTATERÜLETEN

A SZEMCSEALAK ALAPJÁN TÖRTÉNŐ SZÉTVÁLASZTÁS JELENTŐSÉGE FÉMTARTALMÚ HULLADÉKOK FELDOLGOZÁSA SORÁN

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Nonparametric Tests

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet Factor Analysis

Effect of sowing technology on the yield and harvest grain moisture content of maize (Zea mays L.) hybrids with different genotypes

A HULLATÉK-ANALÍZIS ÉS A GYOMORTARTALOM ELEMZÉS ÖSSZE- HASONLÍTÁSA VÖRÖS RÓKA TÁPLÁLKOZÁS VIZSGÁLATA SORÁN

Implementation of water quality monitoring

Hibridspecifikus tápanyag-és vízhasznosítás kukoricánál csernozjom talajon

Construction of a cube given with its centre and a sideline

PLATTÍROZOTT ALUMÍNIUM LEMEZEK KÖTÉSI VISZONYAINAK TECHNOLÓGIAI VIZSGÁLATA TECHNOLOGICAL INVESTIGATION OF PLATED ALUMINIUM SHEETS BONDING PROPERTIES

TÁMOPͲ4.2.2.AͲ11/1/KONVͲ2012Ͳ0029

BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMY FACULTY OF CHEMICAL AND BIOENGENEERING

NYOMÁSOS ÖNTÉS KÖZBEN ÉBREDŐ NYOMÁSVISZONYOK MÉRÉTECHNOLÓGIAI TERVEZÉSE DEVELOPMENT OF CAVITY PRESSURE MEASUREMENT FOR HIGH PRESURE DIE CASTING

HALLGATÓI KÉRDŐÍV ÉS TESZT ÉRTÉKELÉSE

KÉPI INFORMÁCIÓK KEZELHETŐSÉGE. Forczek Erzsébet SZTE ÁOK Orvosi Informatikai Intézet. Összefoglaló

KN-CP50. MANUAL (p. 2) Digital compass. ANLEITUNG (s. 4) Digitaler Kompass. GEBRUIKSAANWIJZING (p. 10) Digitaal kompas

1. Ábra Az n-paraffinok olvadáspontja és forráspontja közötti összefüggés

Supplementary Table 1. Cystometric parameters in sham-operated wild type and Trpv4 -/- rats during saline infusion and

Természetes vizek 226 Ra-tartalmának meghatározása

A rosszindulatú daganatos halálozás változása 1975 és 2001 között Magyarországon

Teherviselő faszerkezet csavaros kapcsolatának tervezési tapasztalatai az európai előírások szerint

SZEZONÁLIS LÉGKÖRI AEROSZOL SZÉNIZOTÓP ÖSSZETÉTEL VÁLTOZÁSOK DEBRECENBEN

már mindenben úgy kell eljárnunk, mint bármilyen viaszveszejtéses öntés esetén. A kapott öntvény kidolgozásánál még mindig van lehetőségünk

On The Number Of Slim Semimodular Lattices

Néhány folyóiratkereső rendszer felsorolása és példa segítségével vázlatos bemutatása Sasvári Péter

Résbefúvó anemosztátok méréses vizsgálata érintõleges légvezetési rendszer alkalmazása esetén

Correlation & Linear Regression in SPSS

Effect of the different parameters to the surface roughness in freeform surface milling

The Hungarian National Bibliography. Peter Dippold National Széchényi Library

A TAKARMÁNYOK FEHÉRJE TARTALMÁNAK ÉS AMINOSAV ÖSSZETÉTELÉNEK HATÁSA A TOJÓHIBRIDEK TELJESÍTMÉNYÉRE

A cell-based screening system for RNA Polymerase I inhibitors

KS HORDOZHATÓ KIVITEL

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Nonparametric Tests. Petra Petrovics.

4 vana, vanb, vanc1, vanc2

Hasznos és kártevő rovarok monitorozása innovatív szenzorokkal (LIFE13 ENV/HU/001092)

Correlation & Linear Regression in SPSS

A BÜKKI KARSZTVÍZSZINT ÉSZLELŐ RENDSZER KERETÉBEN GYŰJTÖTT HIDROMETEOROLÓGIAI ADATOK ELEMZÉSE

Vietnami szakemberek nukleáris képzése Magyarországon (HUVINETT)

Étkezési búzák mikotoxin tartalmának meghatározása prevenciós lehetıségek

Utolsó frissítés / Last update: február Szerkesztő / Editor: Csatlós Árpádné

Fűrészáru érintésmentes sűrűségmérése. Non-contact density determination of lumber

Supplementary materials to: Whole-mount single molecule FISH method for zebrafish embryo

EGY MAGYARORSZÁGI SZÉNTÜZELÉSŰ HŐERŐMŰ ÜZEMELÉSÉNEK MELLÉKTERMÉKEIBŐL KÉSZÜLT KOMPOZIT ÉPÍTŐANYAG

KORRÓZIÓS FIGYELÕ korrózióvédelmi mûszaki tudományos folyóirat. Szerkeszti: a szerkesztõbizottság. A szerkesztõbizottság elnöke: Zanathy Valéria

A kezdetek (az első 10 év)

Heterogén hegesztett kötés integritásának értékelése

Utasítások. Üzembe helyezés

PhD thesis. Levente Kardos. Supervisor: Dr. Gyula Záray, professor, DSc

A TÓGAZDASÁGI HALTERMELÉS SZERKEZETÉNEK ELEMZÉSE. SZATHMÁRI LÁSZLÓ d r.- TENK ANTAL dr. ÖSSZEFOGLALÁS


Szerkezeti fa szilárdsági osztályozása Göcsök szerepe. Strength grading of stuctural lumber Effect of knots

A CORONA Projekt két részből áll: 1. CORONA ( ) EU FP-7-es projekt, 2. CORONA II ( ) EU H2020-as projekt (azonosító száma: ).

Hogyan szűrjük a röntgensugarat?

Skills Development at the National University of Public Service

Vázlat. Bevezetés szimmetriák. Paritás (P) Kombinált töltés- és tértükrözés (CP) Ősrobbanás, CKM-mátrix, B-gyárak. Szimmetriák és sérülésük

Bird species status and trends reporting format for the period (Annex 2)

ANYAGTECHNOLÓGIA. Finom szemcseméretű anyagok őrölhetőségi vizsgálata

NASODRILL ORRSPRAY: TARTÁLY- ÉS DOBOZFELIRAT, VALAMINT A BETEGTÁJÉKOZTATÓ SZÖVEGE. CSECSEMŐ GYERMEK FELNŐTT 100 ml-es üveg

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

Utolsó frissítés / Last update: Szeptember / September Szerkesztő / Editor: Csatlós Árpádné

FAMILY STRUCTURES THROUGH THE LIFE CYCLE

építészet & design ipari alkalmazás teherautó felépítmény

USER MANUAL Guest user

Nukleáris képzés vietnami szakembereknek Magyarországon (HUVINETT)

Gőzporlasztású gázturbina égő vizsgálata. TDK dolgozat

SAJTÓKÖZLEMÉNY Budapest július 13.

Can/be able to. Using Can in Present, Past, and Future. A Can jelen, múlt és jövő idejű használata

A évi fizikai Nobel-díj

N É H Á N Y A D A T A BUDAPESTI ÜGYVÉDEKRŐ L

FELADATKIÍRÁSOK (ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK)

KS WI ELŐNYPONTOK. Szennyeződésekre gyakorlatilag érzéketlen, nagypontosságú, hosszú élettartamú térfogatáram-mérő.

ACTA AGRONOMICA ÓVÁRIENSIS

Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Kar Üzleti Információgazdálkodási és Módszertani Intézet. Hypothesis Testing. Petra Petrovics.

RESEARCHING THE CONNECTION BETWEEN URBAN OPEN SPACES

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN

Brom ofosz-hatóanyagú rovarirtószerek kisérletes vizsgálata házilegyek ellen

Internal Combustion Engine Test

the Hungarian journal of food nutrition and marketing

Összefoglalás. Summary. Bevezetés

Oldószer Gradiensek Vizsgálata Szimulált Mozgóréteges Preparatív Folyafékkromatográfiás Művelettel

Ültetési és öntözési javaslatok. Planting and watering instructions

A magyar racka juh tejének beltartalmi változása a laktáció alatt

Supporting Information

LED UTCAI LÁMPATESTEK STREET LIGHTING

FÖLDRAJZ ANGOL NYELVEN

HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ INOX RÚDMIXER. Modell: OHBIN-9805

Animal welfare, etológia és tartástechnológia

2. Local communities involved in landscape architecture in Óbuda

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

History. Barcelona 11 June 2013 HLASA 1

Átírás:

György Pátzay, Emil Csonka, János Otterbein, Ferenc Feil, Gábor Patek, József Dobor RADIOAKTÍV CÉZIUM IZOTÓPOK SZELEKTÍV ELVÁLASZTÁSA ATOMERŐMŰVI BEPÁRLÁSI KONCENTRÁTUMOKBÓL Absztrakt A Paksi Atomerőműben a keletkező radioaktív hulladékoldatokat összegyűjtik és nátronlúg hozzáadása mellett bepárlással mintegy kétszázadnyi térfogatra sűrítik. Az így keletkezett erősen lúgos radioaktív sűrítmény összes sótartalama ~400 g/l. Jelenleg mintegy 6500 m 3 sűrítményt tárolnak az erőmű tartályaiban. A sűrítmény cementezés előtti további térfogat csökkentésére dolgoztuk ki a folyékony radioaktív hulladék feldolgozó technológiát (FHFT). Ennek során a radioaktív cézium, kobalt és más izotópokat szelektíven elválasztjuk és ezek kerülnek cementezésre és temetésre a Nemzeti Radioaktív Hulladék Tárolóban. Így a10 4-10 6 Bq/l aktivitás koncentrációjú 10-9 -10-12 mol/dm3 kémiai koncentrációjú radioaktív izotópokat kis térfogatba tömörítve kapjuk meg. A visszamaradt inaktív csapadék közönséges vegyi hulladékként kerül ki az erőműből, az inaktív anyalúg pedig felhígítva a Dunába kerül. A radioaktív cézium izotópok szelektív elválasztására három szorbenst, a finn CsTreat, a magyar CsFix és az orosz Termoxid-35 vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy a paksi radioaktív sűrítmények radioaktív cézium izotópjainak szelektív elválasztására a finn és magyar szorbens közel azonos minőségben alkalmazható, míg az orosz Termoxid-35 erre a feladatra nem alkalmas. A CsTreat és a CsFix cézium ioncserélő kapacitása függ a szorbens oszlopba töltésének módjától és szemben a magyar szorbenssel a CsTreat kapacitása függ az oldat kálium tartalmától is. A céziumszelektív ioncserélő oszlopok kapacitása sorba kapcsolt 2-3 oszlop esetén magasabb volt és a szorbenst tartalmazó fémoszlop be és kiömlő nyílásain található fémszűrő hálók méretét is növelni kellett 0,032mm-ről 0,18 mm-re. Kulcsszavak: bepárlási maradék, szelektív cézium ioncsere, áttörési kapacitás, eloszlási koefficiens Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 99

INVESTIGATION OF SELECTIVE SEPARATION OF RADIOACTIVE CESIUM FROM NPP EVAPORATOR BOTTOM RESIDUE Abstract In the Hungarian PWR-type (4 blocks of VVER-440/213) nuclear power plant of Paks the radioactive waste waters are collected in common tanks. Up to the present, the low salinity solutions were evaporated (by adding sodium-hydroxide) till 400 g/dm 3 salt content (ph~12-13) and stored for burial. Currently there is about 6500 m 3 concentrated evaporator bottom residue in the tanks of the NPP. A Liquid Wastewater Treatment Technology (LWT) was developed to treat this wastewater before solidification and burial. The aim of this technology is selectíve separation of cesium and cobalt isotopes into small volume, then the remaining inactive chemicals could be treated as chemical waste. The radioactive liquids contain these radioactive isotopes with 10 4-10 6 Bq/L activity concentrations. The long-life radionuclides are present in very low concentration (10-9 -10-12 mol/dm 3 ) as ions, suspended, colloid particles and in complex (EDTA, oxalate, citrate) forms. In this treatment technology, two cesiumselective ion exchanger applied, the CsTreat and the CsFix.changer for the selective separation of radiocesium isotopes ( 134 Cs, 137 Cs). A third Russian selective sorbent Termoxid-35 was also tested. CsTreat and Csfix have near the same Cs ion exchange capacity, sorbent Termoxid-35 was not effective for these residues. Capacity of CsTreat and CsFix depends on the sorbent charging technique into column and for CsTreat on the potassium content. Ion exchange properties of sorbent CsFix were independent of potassium concentration. Columns were more effective in serial coupling (2-3 columns). The screen size for inlet and outlet should be increased from 0.032mm to 0.18mm to avoid plugging. Further research is required to increase the slope of breakthrough curves. Key words: Evaporator bottom residue, selective cesium ion exchange, breakthrough capacity, distribution coefficient Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 100

1. INTRODUCTION In the Hungarian PWR-type (4 blocks of VVER-440/213) nuclear power plant Paks the radioactive waste waters are collected in common tanks. These water streams contain radioactive isotopes in ultra-low concentration and inactive compounds as major components (borate 1.7 g/dm 3, sodium-nitrate 0.4 g/dm 3, sodium-hydroxide 0.16 g/dm 3, and oxalate 0.25 g/dm 3 ). Up to the present the low salinity solutions were evaporated (by adding sodium-hydroxide) till 400 g/dm 3 salt-content (ph~13) and stored for burial. There is about 6500 m 3 concentrated evaporator bottom residue in the tanks of the NPP. A Liquid Wastewater Treatment Technology (LWT see Figure 1.) was developed to treat this wastewater before solidification and burial. The radioactive liquids contain these radioactive isotopes ( 134 Cs, 137 Cs, 60 Co) with 10 4-10 6 Bq/L activity concentrations. The long-life radionuclides are present in very low concentration (10-9 -10-12 mol/dm 3 ) as ions, suspended, colloid particles and in complex (EDTA, oxalate, citrate) forms. In this technology the CsTreat and CsFix cesium selective ion exchangers are used after the oxidation treatment of organic complex builders and cobalt removal for the selectice separation of radiocesium isotopes ( 134 Cs, 137 Cs) [1]. Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 101

Figure 1. The LWT process in Paks Presently the underwater plasma treating is substituted by a permanganate oxidation and the resulted Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 102

fluid is filtered by MF and UF before selective caesium separation. For the selective caesium separation three different sorbents were tested, the Finnish CsTreat, the Hungarian CsFix and the Russian Termoxid-35. The tests were evaluated in laboratory scale at Budapest University of Technology and Economics and in industrial scale at NPP Paks. 2. EXPERIMENTAL Laboratory scale tests were performed with a 1,5 ml ion exchanger, at 10 BV/h flow rate, fed with oxidation treated, ultrafiltered evaporator bottom residue from NPP Paks. Separation efficiency was determined by regular sampling and HPGe analysis. The CsTreat and CsFix sorbents had good caesium breaktrough (1%, DF>100) with 3500-4500 bed volume treated while Termoxid-35 had an early breakthrough at ~400 bed volume (see Figures 2. and 3.). Figure 2. The laboratory ion exchange column Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 103

Figure 3. The Termoxid-35 breakthrough curve According to the laboratory test results we concluded that the Termoxid-35 was not suitable for selective caesium separation from evaporator residue of NPP Paks. 3. COMPARISON OF THE TWO CAESIUM SELECTIVE SORBENTS CAPACITY AT THE NPP PAKS Using the two efficient sorbent types (CsTreat and CsFix), first one, later two independent filter columns 12 liter sorbent in each was operated in serial or in parallel connection depending on the cesium activity of liquid waste. Filters in lead shield (radiation protection, transportation) are shown in Figure 4. Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 104

Figure 4. The 12L sorbent columns in lead shield Experiments at the NPP According to results of the caesium selective ion exchange at the NPP we got slightly fluctuating breakthrough for both types of sorbents. Depending on the inflow composition (potassium content, residual oxidative compounds) the breakthrough bed volumes (BV) at DF>100 were between 2200-2600 BV, except of one CsTreat breakthrough measured several years ago (7300 BV) as seen in Figure 5. Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 105

Figure 5. Breakthrough curves of CsTreat and CsFix sorbents In the second half of 2017 due to increased filling conditions of CsTreat and CsFix sorbents into columns the breakthrogh results showed better results: CsTreat: 5000-7300 BV till 1% breakthrough CsFix: 4500-6000 BV till 1% breakthrough (Figure 6.) Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 106

Figure 6. Breakthrough curve of CsFix in 2017 Problems with the ion exchange columns During the separation processes some problems were detected: partial change of flow direction from down top too fine screen at the in and outflow too small distributing and collecting area To investigate these problems, we performed some laboratory experiments with a 12 L column and the two sorbents using evaporator residue model solutions. Our results indicated the possible negative effects of pressure drop, channeling and plugging (Figures 7-9.). Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 107

Figure 7. Experimental setup for column Figure 8. Channelling during high flow rate Figure 9. Pugging of the outlet by 0.032 mm size screen According to the results we suggested to increase the outlet screen size from 0.032 mm to 0.18 mm to avoid the plugging problems. 4. EFFECT OF POTASSIUM CATION CONCENTRATION ON THE BREAKTHROUGH From the Finnish experimental results [2] it is known that the breakthrough capacity of sorbent Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 108

CsTreat depends strongly on potassium concentration. According to their results the distribution coefficient decreases with 1 lg( K d ) (1) K 0, 89 We tested also the sorbent CsFix breakthrough capacity as the function of potassium concentration (8-20 g/l) in the influent. The calculated Kd values for CsTreat and the measured Kd values for CsFix are shown in Figure 10. Figure 10. Kd values of 137 Cs for CsTreat and CsFix It is seen that while Kd of CsTreat depends strongly on potassium concentration between 8-20g/l, in case of CsFix does not. Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 109

5. CONCLUSION Sorbents CsTreat, CsFix and Termoxid-35 were tested for cesium removal from evaporator bottom residue of NPP Paks. CsTreat and Csfix have near the same Cs ion exchange capacity, while Termoxid-35 is not effective for such treatment. Capacity of CsTreat and CsFix depends on the sorbent charging technique and for CsTreat on the potassium content. Columns are more effective in serial coupling (2-3 columns). The screen size for inlet and outlet should be increased from 0.032mm to 0.18mm. Further research is required to increase the slope of breakthrough curves. REFERENCES [1] György Pátzay, László Weiser, Ferenc Feil, János Schunk, Gábor Patek, Radioactive wastewater treatment using selective ion exchangers, Periodica Polytechnica, Chemical Engineering, 53/2, 2009, 67-69 [2] J. Lehto, R. Harjula, J. Wallace, Absorption of Cesium on Potassium cobalt Hexacyanoferrate(II), Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, Articles, Vol. 111, No 2 (1987) 297-304 Prof. Dr. Pátzay György, egyetemi tanár, Nemzeti Közszolgálati Egyetem Katasztrófavédelmi Intézet patzay.gyorgy@uni-nke.hu Prof. György Pátzay, professor, Institute of Disaster Management, National University for Public Service https://orcid.org/0000-0002-5541-8012 Csonka Emil, mérnök, tanszéki mérnök, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék, csonka.e@eik.bme.hu Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 110

Emil Csonka, engineer, Budapest University Of Technology And Economics, Department of Chemical and Environmental Process Engineering, csonka.e@eik.bme.hu Otterbein János, mérnök, Paksi Atomerőmű Zrt., otterbeinj@npp.hu János Otterbein, engineer, Paks Nuclear Power Plant Company, otterbeinj@npp.hu Feil Ferenc, mérnök, Paksi Atomerőmű Zrt., feilf@npp.hu Ferenc Feil, engineer, Paks Nuclear Power Plant Company, feilf@npp.hu Patek Gábor mérnök, Paks II. Zrt. patek.hu@gmail.com Gábor Patek mérnök, Paks II Nuclear Power Plant Company patek.hu@gmail.com Dr. habil. Dobor József, egyetemi adjunktus, Nemzeti Közszolgálati Egyetem Katasztrófavédelmi Intézet dobor.jozsef@uni-nke.hu Dr. József Dobor, Institute of Disaster Management, National University for Public Service https://orcid.org/0000-0003-0191-4261 Védelem Tudomány IV. évfolyam, Iparbiztonság különszám, 2019. 2. hó 111