Исследование воздействия физико-химических факторов при коррекционной обработке дебалансных вод АЭС с целью обеспечения соответствия кондиционированных радиоактивных отходов нормативным требованиям

Приведены результаты исследования процессов разложения поверхностно-активных веществ (ПАВ) в дебалансных водах атомных электростанций посредством коррекционной обработки перекисью водорода с последующим нагревом. Предложена методика определения вида и концентрации ПАВ в водных растворах на основе метода высокоэффективной жидкостной хроматографии в тандеме с масс-спектрометрией (ВЭЖХ-МС). Исследованы зависимости эффективности очистки раствора от исходной концентрации ПАВ, времени и температуры, а также от наличия дополнительного контаминатора (перманганата калия). Показано, что для обеспечения требований нормативных документов,  при консервативном подходе, эффективность очистки от ПАВ должна составлять не менее 81 % при упаривании кубового остатка перед направлением на цементирование до 150 г/л и не менее 95 % – при упаривании до 450 г/л. Показано, что при дозировании пероксида водорода в водные растворы, разложение комплексообразующих веществ происходит в процессе переработки в диапазоне температур 80-100 градусов Цельсия. При температурах 80 °С и выше концентрация ПАВ достигает значения 62 %, что соответствует не превышению содержания ПАВ в кубовом остатке значения 1% (без консервативного подхода), после 4 часов обработки. Дозирование перманганата калия в очищаемую воду позволяет достичь фактически 100 %-ной очистки от ПАВ, не прибегая к нагреву воды до температуры кипения. Эффективность очистки от ПАВ до уровня содержания комплексообразующих веществ в кубовом остатке в пределах ниже 1 % достигается при дозировании перманганата калия спустя 70 мин после начала эксперимента, а при нагреве до 100 °С – менее, чем за 40 мин. Полученные результаты могут быть использованы при обосновании безопасности технологий обращения с РАО, применяемых в атомной энергетике.

1. Хазиева Э.Б., Набойченко С.С., Свиридов. Исследование возможности применения комбинированных ПАВ при автоклавном выщелачивании сульфидных цинковых концентратов. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016;20(9):147–155. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2016-9-147-155

2. Колмачихина Э.Б., Рыжкова Е.А., Дмитриева Д.В., Вакула К.А., Мокрецов М.А. Исследование влияния лигносульфоната, анионных поверхностно-активных веществ и их смесей на показатели автоклавного выщелачивания цинкового концентрата. Вестник Иркутского государственного технического университа. 2018;22(8):143–150. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-8-143-150

3. Jungling T. Nuclear Regulatory Commission. Regulations and Experience with Solidification. Stabilization Technology. T. Jungling, J. Greeves. American Society for testing and materials. Philadelphia. 1989. P. 77-82. https://www.astm.org/stp22871s.html

4. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Москва: Стройиздат, 1990. 394 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01001526240 (дата обращения: 01.09.2024).

5. Гафарова В.В., Кулагина Т.А. Безопасные методы утилизации радиоактивных отходов. Журнал Сибирского Федерального университета. Серия: техника и технологии. 2016;9(4):585–597. https://doi.org/10.17516/1999-494X-2016-9-4-585-597

6. Трунова Н.А. Влияние природы поверхностно-активных веществ на распад гидропероксидов в коллоидных системах. Автореферат диссертации на соискание степени кандидата химических наук. Москва, 2009. 22 с. Режим доступа: https://search.rsl.ru/ru/record/01003463764?ysclid=m472l587j1240988353

7. Мубаракова Л.Р., Будников Г.К. Хроматографические методы в анализе продуктов бытовой химии и косметических средств на содержание ПАВ. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018;84(5):5–13. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2018-84-5-5-13

8. Lara-Martín P.A., Gómez-Parra A., González-Mazo E. Development of a method for the simultaneous analysis of anionic and non-ionic surfactants and their carboxylated metabolites in environmental samples by mixed-mode liquid chromatography-mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 2006;1137(2):188–197. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2006.10.009

9. Bassarab P., Williams D., Dean J.R., Perry J.J. Determination of quaternary ammonium compounds in seawater samples by solid-phase extraction and liquid chromatography-mass spectrometry. Journal of Chromatography A. 2011;1218(5):673–677. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2010.11.088

10. León V.M., González-Mazo E., Gómez-Parra A. Handling of marine and estuarine samples for the determination of linear alkylbenzene sulfonates and sulfophenylcarboxylic acids. Journal of Chromatography A. 2000;889(1–2):211–219. https://doi.org/10.1016/S0021-9673(00)00569-0

11. Merino F., Rubio S., Pérez-Bendito D. Evaluation and optimization of an on-line admicelle-based extraction-liquid chromatography approach for the analysis of ionic organic compounds. Analytical Chemistry. 2004;76(14):3878–3886. https://doi.org/10.1021/AC049736V

12. Лобачев А.Л., Колотвин А.А. Идентификация и количественное определение приоритетных анионных поверхностно-активных веществ в моющих средствах методами ТСХ и ВЭЖХ. Сорбционные и хроматографические процессы. 2006;6(1):90–98. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=12051627&ysclid=m472xl12q

13. (дата обращения: 01.09.2024).

14. Lara-Martín P.A. Gómez-Parra A., González-Mazo E. Simultaneous extraction and determination of anionic surfactants in waters and sediments. Journal of Chromatography A. 2006;1114(2):205–210 https://doi.org/10.1016/j.chroma.2006.03.014

15. Pan N., Pietrzyk D.J. Separation of anionic surfactants on anion exchangers. Journal of Chromatography A. 1995;706(1–2):327–337. (In Russ.). Available at: https://archive.org/details/sim_journal-of-chromatography-a_1995_706_index_0 (accessed: 01.09.2024).

16. Murakami M., Takada H. Perfluorinated surfactants (PFSs) in size-fractionated street dust in Tokyo. Chemsphere. 2008;73(8):1172–1177. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2008.07.063

17. Амелин В.Г. Большаков Д.С. Идентификация и определение неионогенных поверхностно-активных веществ методом ультра высокоэффективной жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии высокого разрешения. Журнал органической химии. 2021;76(2):166–182. https://doi.org/10.31857/S0044450220120026