Utilization problems of spent ion-exchange resins of nuclear power plants

Максим Игоревич Смольников, Вячеслав Филиппович Марков, Лариса Николаевна Маскаева, Ольга Анатольевна Мокроусова, Артем Евгеньевич Бобылев

Research output: Contribution to journalArticleResearchpeer-review

Abstract

"Significant amounts of low-level spent ion-exchange resins required for utilization have accumulated at nuclear power plants in the Russian Federation. Utilization based on their specific character is distinguished by relatively high economic costs. A comparative analysis of technologies and methods of spent radioactive ion-exchange resins reprocessing of nuclear power plants is carried out. The forecast of an increase in the number of spent ion-exchange resins, which are liquid radioactive waste from the operation of nuclear power units, is presented. The main goal of this research is to solve the problem of spent ion-exchange resins utilization by the most environmentally safe way with minimal formation of solid radioactive residue. The technologies of cementation, bitumenization, vitrification, polymer matrix fixation, deep decontamination, thermal reprocessing of spent ion-exchange resins, as well as utilization methods combining all the mentioned above technologies for spent ion exchanger reprocessing are considered. The technological features of each method are described; both their advantages and main disadvantages are defined, as well as the prospects for their practical use. The requirements providing reliability of storage are analyzed for ion-exchange resins before their delivery for storage, disposal or further reprocessing. These requirements include both spent ion exchange resin dehydration and carrying out of technological operations leading to the destructuring of the ion exchange resin polymer matrix or irreversible changes on the surface of their grains, and, consequently, to the loss of the propensity of ion exchange resins to swell when contact with water."
Translated title of the contributionUtilization problems of spent ion-exchange resins of nuclear power plants
Original languageRussian
Pages (from-to)119-134
Number of pages16
JournalБутлеровские сообщения
Volume49
Issue number3
Publication statusPublished - 2017

Fingerprint

Ion exchange resins
Nuclear power plants
Polymer matrix
Vitrification
Ion exchangers
Decontamination
Radioactive wastes
Dehydration
Nuclear energy
Economics
Liquids

GRNTI

  • 31.15.00

Level of Research Output

  • VAK List

Cite this

@article{556e52b252f74a98a1d880adf6224c10,
title = "Проблемы утилизации отработанных ионообменных смол атомных электростанций (обзор)",
abstract = "На территории Российской Федерации на атомных электростанциях накопились значительные количества малоактивных отработавших ионообменных смол, требующих утилизации. Утилизация, исходя из их специфики, отличается сравнительно высокими экономическими затратами. Проведен сравнительный анализ технологий и приемов переработки отработавших радиоактивных ионообменных смол АЭС. Представлен прогноз увеличения количества отработавших ионообменных смол, являющихся жидкими радиоактивными отходами эксплуатации атомных энергоблоков. Основная цель данного исследования направлена на решение проблемы утилизации отработавших ионообменных смол наиболее экологически безопасным способом с минимальным образованием твердого радиоактивного остатка. Рассмотрены технологии цементирования, битумизации, остекловывания, заключения в полимерные матрицы, глубокой дезактивации, термической переработки отработавших ионообменных смол, а также методы утилизации, сочетающие вышеперечисленные способы переработки отработавших ионитов. Описаны технологические особенности каждого из описанных в работе способов, сформулированы их достоинства и основные недостатки, а также перспективы практического использования. Проанализированы требования, предъявляемые к ионообменным смолам перед сдачей их на хранение, захоронение или дальнейшую переработку, обеспечивающие надежность хранения переработанных ионообменных смол. Данные требования заключаются в обезвоживании отработавших ионитов, а также проведении комплекса технологических операций, приводящих к деструктуризации полимерной матрицы ионообменных смол или необратимым изменениям на поверхности их зерен, и, следовательно, к утрате склонности ионообменников к набуханию в случае их контакта с водой.",
author = "Смольников, {Максим Игоревич} and Марков, {Вячеслав Филиппович} and Маскаева, {Лариса Николаевна} and Мокроусова, {Ольга Анатольевна} and Бобылев, {Артем Евгеньевич}",
year = "2017",
language = "Русский",
volume = "49",
pages = "119--134",
journal = "Бутлеровские сообщения",
issn = "2074-0212",
publisher = "Общество с ограниченной ответственностью {"}Инновационно-издательский дом {"}Бутлеровское наследие{"}",
number = "3",

}

TY - JOUR

T1 - Проблемы утилизации отработанных ионообменных смол атомных электростанций (обзор)

AU - Смольников, Максим Игоревич

AU - Марков, Вячеслав Филиппович

AU - Маскаева, Лариса Николаевна

AU - Мокроусова, Ольга Анатольевна

AU - Бобылев, Артем Евгеньевич

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - На территории Российской Федерации на атомных электростанциях накопились значительные количества малоактивных отработавших ионообменных смол, требующих утилизации. Утилизация, исходя из их специфики, отличается сравнительно высокими экономическими затратами. Проведен сравнительный анализ технологий и приемов переработки отработавших радиоактивных ионообменных смол АЭС. Представлен прогноз увеличения количества отработавших ионообменных смол, являющихся жидкими радиоактивными отходами эксплуатации атомных энергоблоков. Основная цель данного исследования направлена на решение проблемы утилизации отработавших ионообменных смол наиболее экологически безопасным способом с минимальным образованием твердого радиоактивного остатка. Рассмотрены технологии цементирования, битумизации, остекловывания, заключения в полимерные матрицы, глубокой дезактивации, термической переработки отработавших ионообменных смол, а также методы утилизации, сочетающие вышеперечисленные способы переработки отработавших ионитов. Описаны технологические особенности каждого из описанных в работе способов, сформулированы их достоинства и основные недостатки, а также перспективы практического использования. Проанализированы требования, предъявляемые к ионообменным смолам перед сдачей их на хранение, захоронение или дальнейшую переработку, обеспечивающие надежность хранения переработанных ионообменных смол. Данные требования заключаются в обезвоживании отработавших ионитов, а также проведении комплекса технологических операций, приводящих к деструктуризации полимерной матрицы ионообменных смол или необратимым изменениям на поверхности их зерен, и, следовательно, к утрате склонности ионообменников к набуханию в случае их контакта с водой.

AB - На территории Российской Федерации на атомных электростанциях накопились значительные количества малоактивных отработавших ионообменных смол, требующих утилизации. Утилизация, исходя из их специфики, отличается сравнительно высокими экономическими затратами. Проведен сравнительный анализ технологий и приемов переработки отработавших радиоактивных ионообменных смол АЭС. Представлен прогноз увеличения количества отработавших ионообменных смол, являющихся жидкими радиоактивными отходами эксплуатации атомных энергоблоков. Основная цель данного исследования направлена на решение проблемы утилизации отработавших ионообменных смол наиболее экологически безопасным способом с минимальным образованием твердого радиоактивного остатка. Рассмотрены технологии цементирования, битумизации, остекловывания, заключения в полимерные матрицы, глубокой дезактивации, термической переработки отработавших ионообменных смол, а также методы утилизации, сочетающие вышеперечисленные способы переработки отработавших ионитов. Описаны технологические особенности каждого из описанных в работе способов, сформулированы их достоинства и основные недостатки, а также перспективы практического использования. Проанализированы требования, предъявляемые к ионообменным смолам перед сдачей их на хранение, захоронение или дальнейшую переработку, обеспечивающие надежность хранения переработанных ионообменных смол. Данные требования заключаются в обезвоживании отработавших ионитов, а также проведении комплекса технологических операций, приводящих к деструктуризации полимерной матрицы ионообменных смол или необратимым изменениям на поверхности их зерен, и, следовательно, к утрате склонности ионообменников к набуханию в случае их контакта с водой.

UR - http://elibrary.ru/item.asp?id=29197208

M3 - Статья

VL - 49

SP - 119

EP - 134

JO - Бутлеровские сообщения

JF - Бутлеровские сообщения

SN - 2074-0212

IS - 3

ER -