放射性廢棄物的超臨界水氧化: 從反應器設計到有毒廢棄物的熱水處理
摘要：
核工業將產生混有放射性元素和有機溶劑的一些有機廢棄物，通常的工藝方法無法處理，尤其是高濃度的含氯的化合物�；谝郧霸谠幽芎透邏侯I域經驗，我們進行了有前景的超臨界水氧化工藝的研究：處理氯化的高污染性廢物。超臨界水氧化工藝有兩個眾所周知的局限，阻礙了非純有機廢物處理的工業化發展：腐蝕和鹽阻塞。 幾代反應器設計，都是為了克服這些缺點。這里介紹未來化學科技有限公司進行的策略和方法，用于獲得最終的工業工藝，應用于核廢物的處理。也提高了含氯和高濃度礦物鹽的危險廢棄物的熱水處理。
廢棄物處理至今仍是一個最有趣的話題。危險廢棄物，如核工業產生的有毒化合物或放射性有機化合物，無法使用傳統的生物處理或熱處理。因而，一定要開發對人和環境無害的新方法。超臨界水氧化工藝，用于有機化合物在超臨界水（臨界壓力>22.1 MPa和臨界溫度>647 K）中進行處理，看起來是一項處理這些危險廢棄物的好技術。
超臨界水氧化的優點在于水在超臨界條件下的特殊物理性質。超臨界水的均相和高擴散使快速反應和獲得高處理率成為可能。此外，氧化劑被限制并允許流出物控制。 碳氫化合物被完全氧化成CO2和水，有機化合物中的N形成分子氮N2和少量的N2O，因此氣態流出物中沒有污染物質，如NOx。雜環原子如氯、磷或硫的礦物酸，分別為HCl, H3PO4H2SO4。 這些酸和氧化劑產生了腐蝕環境，任何材料均會受到腐蝕的侵襲。這一現象在鹵化化合物的出現時得到強化。為了防止反應器被腐蝕，經常加入堿金屬作為中和試劑。這導致了無機鹽的形成。一方面無機鹽在常溫常壓水中有非常高的溶解性，另外一方面，他們在超臨界條件水出是不溶的，因為超臨界水的低密度和小介電常數。結果導致了鹽的析出，并在管壁上結垢。腐蝕和鹽析出是超臨界水工藝的兩個主要的局限。為了擴展超臨界水氧化的應用，這些缺點必須得到克服。對于新的反應器，必須適用于處理非常危險的廢棄物，如核燃料。我們未來化學科技有限公司花了幾年的時間研究了合適的反應器。
目標廢棄物主要包括由動力堆乏燃料后處理的液-液萃取的產物：萃取劑（如磷酸三正丁酯，TBP）、稀釋液（如煤油）、以及有機流出物（如鹵化溶劑）。
未來化學科技有限公司供應三種反應器：第一種是管式或高壓釜式反應器；第二種是TWR專利反應器；第三種是設計用于含鹽有機物或鹵化核素的超臨界水氧化的一種新型反應器： 既有防止釜體腐蝕的雙層，又有能夠獲得更好傳質和傳熱及防顆粒沉積的攪拌器。
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