放射性廢棄物的超臨界水氧化: 從反應(yīng)器設(shè)計(jì)到有毒廢棄物的熱水處理
摘要：
核工業(yè)將產(chǎn)生混有放射性元素和有機(jī)溶劑的一些有機(jī)廢棄物，通常的工藝方法無(wú)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(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)，我們進(jìn)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(gè)眾所周知的局限，阻礙了非純有機(jī)廢物處理的工業(yè)化發(fā)展：腐蝕和鹽阻塞。 幾代反應(yīng)器設(shè)計(jì)，都是為了克服這些缺點(diǎn)。這里介紹未來(lái)化學(xué)科技有限公司進(jìn)行的策略和方法，用于獲得最終的工業(yè)工藝，應(yīng)用于核廢物的處理。也提高了含氯和高濃度礦物鹽的危險(xiǎn)廢棄物的熱水處理。
廢棄物處理至今仍是一個(gè)最有趣的話(huà)題。危險(xiǎn)廢棄物，如核工業(yè)產(chǎn)生的有毒化合物或放射性有機(jī)化合物，無(wú)法使用傳統(tǒng)的生物處理或熱處理。因而，一定要開(kāi)發(fā)對(duì)人和環(huán)境無(wú)害的新方法。超臨界水氧化工藝，用于有機(jī)化合物在超臨界水（臨界壓力>22.1 MPa和臨界溫度>647 K）中進(jìn)行處理，看起來(lái)是一項(xiàng)處理這些危險(xiǎn)廢棄物的好技術(shù)。
超臨界水氧化的優(yōu)點(diǎn)在于水在超臨界條件下的特殊物理性質(zhì)。超臨界水的均相和高擴(kuò)散使快速反應(yīng)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?xì)浠衔锉煌耆趸蒀O2和水，有機(jī)化合物中的N形成分子氮N2和少量的N2O，因此氣態(tài)流出物中沒(méi)有污染物質(zhì)，如NOx。雜環(huán)原子如氯、磷或硫的礦物酸，分別為HCl, H3PO4H2SO4。 這些酸和氧化劑產(chǎn)生了腐蝕環(huán)境，任何材料均會(huì)受到腐蝕的侵襲。這一現(xiàn)象在鹵化化合物的出現(xiàn)時(shí)得到強(qiáng)化。為了防止反應(yīng)器被腐蝕，經(jīng)常加入堿金屬作為中和試劑。這導(dǎo)致了無(wú)機(jī)鹽的形成。一方面無(wú)機(jī)鹽在常溫常壓水中有非常高的溶解性，另外一方面，他們?cè)诔R界條件水出是不溶的，因?yàn)槌R界水的低密度和小介電常數(shù)。結(jié)果導(dǎo)致了鹽的析出，并在管壁上結(jié)垢。腐蝕和鹽析出是超臨界水工藝的兩個(gè)主要的局限。為了擴(kuò)展超臨界水氧化的應(yīng)用，這些缺點(diǎn)必須得到克服。對(duì)于新的反應(yīng)器，必須適用于處理非常危險(xiǎn)的廢棄物，如核燃料。我們未來(lái)化學(xué)科技有限公司花了幾年的時(shí)間研究了合適的反應(yīng)器。
目標(biāo)廢棄物主要包括由動(dòng)力堆乏燃料后處理的液-液萃取的產(chǎn)物：萃取劑（如磷酸三正丁酯，TBP）、稀釋液（如煤油）、以及有機(jī)流出物（如鹵化溶劑）。
未來(lái)化學(xué)科技有限公司供應(yīng)三種反應(yīng)器：第一種是管式或高壓釜式反應(yīng)器；第二種是TWR專(zhuān)利反應(yīng)器；第三種是設(shè)計(jì)用于含鹽有機(jī)物或鹵化核素的超臨界水氧化的一種新型反應(yīng)器： 既有防止釜體腐蝕的雙層，又有能夠獲得更好傳質(zhì)和傳熱及防顆粒沉積的攪拌器。
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