專利名稱:使用離子特異性介質的同位素特異性分離和玻璃化的制作方法
使用離子特異性介質的同位素特異性分離和玻璃化
對相關申請的交叉引用
本申請要求2010年3月9日提交的美國臨時申請61/312，029的利益。
關于聯邦贊助的研究或開發的聲明
不適用
發明背景I.發明領域
本發明大體上涉及放射性廢物的處理，特別涉及從放射性廢物中分離特定放射性 同位素。
2.相關技術描述
隔離和管理特定放射性同位素的能力是清潔、安全和可靠的放射性廢物管理所必需的，這又是核能的安全和成本有效的使用所必需的。在核電站中，放射性同位素泄漏到輕水反應堆的一和二水回路中；這種泄漏是核燃料衰變以及反應堆部件的核活化(通過暴露在來自反應堆芯的輻射下)的不合意結果。
廢料中的特定放射性同位素的濃度通常決定廢料的廢物分類(例如A類、B類、C類)。廢料的廢物分類又規定該廢料的儲存和棄置要求。通常，獲得較高分類(如B類或C類)的廢料面臨更嚴格的儲存和棄置要求，管理花費更大，并只能合法儲存在更少地點。因此，希望通過從該廢料中分離或除去決定廢物分類的那些特定放射性同位素限制獲得較高分類的廢料的體積和量。在這方面，特別合意的是用于分離的Cs-137、Sr-90、Ni-63、Tc-99、Am-241、Co-58、Co-60和鈾的幾種同位素的系統、方法和工藝。同位素分離技術也有利于和與那些特定放射性同位素加工技術共同工作以便長期儲存或棄置，例如通過固化或玻璃化。
發明概述
離子特異性介質選擇性除去決定廢物分類的同位素。本發明的一個目標是將決定廢物分類的同位素，尤其是銫-137、鎳-63和鍶-90導入用于現場儲存的極小包裝，以提高用于非現場棄置的較低分類廢物的體積。
本發明在其一些實施方案中包括用于從放射性廢物中分離、隔離或除去(統稱為“分離”)特定放射性同位素的工藝、方法和裝置，這些工藝和方法使用同位素特異性介質(ISM)。在一些實施方案中，工藝和方法進一步包括分離的同位素通常與同位素特異性介質一起玻璃化；這種同位素特異性玻璃化通常是用于長期儲存或其它處置的制備放射性同位素的更大方案的一個步驟。在一些實施方案中，本發明包括特定放射性同位素的同位素特異性再生到ISM上以供玻璃化。
在若干實施方案中，該ISM包含多孔微球或多孔礦物質,如堿菱沸石；所有這些介質材料具有大的反應性表面積/介質重量。這些多孔或高度多孔介質從其它廢料中分離和留住放射性同位素。放射性同位素在與介質粒子或成分接觸時留在同位素特異性介質的反應性表面積上或多孔結構的間隙空間內。在許多實施方案中，該介質被特定同位素特異性介質適合分離的特定放射性同位素嵌入、浸潰或涂布。通常，選擇本發明中所用的各類ISM以分離特定同位素或特定族或類的同位素。
在本發明的許多實施方案中，特定放射性同位素與液體廢物的ISM基分離包括使液體廢物流經改性的離子交換柱(下文為“ I SM柱”)，其中使該液體經過I SM柱且I SM吸引和留住該液體內的特定放射性同位素；該放射性同位素隨后與ISM—起留在該柱中，而液體離開該柱。在一些實施方案中，從柱容器中取出帶有分離的放射性同位素的I SM并送往坩堝或熔爐以供玻璃化。在一些實施方案中，帶有分離的放射性同位素的ISM留在柱容器中，并且帶有分尚的放射性同位素的ISM的玻璃化在該柱容器內發生。在該柱容器內發生玻璃化的這些實施方案中，該柱容器通常包含適合充當玻璃化坩堝和充當最終廢品的長期儲存容器的罐子。在一些情況下，該罐子包括不銹鋼或相當材料的外層、絕緣中層和石墨或類似材料內層(或內襯層)以充當用于帶有放射性同位素的ISM的熱解、熔融和玻璃化的坩堝或模件；在一些實施方案中，石墨內層充當用于帶有放射性同位素的ISM的感應加熱的感應器。在這些實施方案的一些中，將ISM與增強或有助于引發玻璃化過程的材料混合。通常通過感應加熱或微波加熱實現帶有放射性同位素的ISM的熱解、熔融和玻璃化，盡管其它熱解、熔融和玻璃化方法也適合本發明。

附圖簡述
由與附圖一起閱讀的下列發明詳述更清楚理解本發明的上述和其它特征，其中
圖I是圖解包括用于從液體放射性廢料中分離特定放射性同位素的ISM-基系統的放射性廢料加工系統的一個實例的方框圖；
圖2A是在用于從液體放射性廢料中分離特定放射性同位素的ISM-基系統中使用的玻璃基微球的電子顯微鏡圖像照片；
圖2B是圖解用于形成玻璃基微球的一種方法的圖，該玻璃基微球隨后用在或改性以用在用于從液體放射性廢料中分離特定放射性同位素的ISM-基系統中；
圖2C是在用于從液體放射性廢料中分離特定放射性同位素的ISM-基系統中使用的堿菱沸石材料的電子顯微鏡圖像照片，該圖像以大約1050x放大率顯示堿菱沸石；
圖3A是本發明的ISM柱的一個實施方案的透視圖；
圖3B是圖3A中所示的實施方案的俯視圖，其顯示截取圖3C中所示的剖視圖所沿的線段；
圖3C是圖3A和3B中所示的實施方案的剖視圖；
圖4是本發明的一個實施方案的視圖，其顯示串聯使用的多個ISM柱；
圖5是本發明的一個實施方案的視圖，其中使用ISM柱從另一放射性廢物處理工藝的廢氣中分離放射性同位素；和
圖6是本發明的ISM柱的備選實施方案的剖視圖。
發明詳述
本發明在其一些實施方案中包括用于從放射性廢物中分離、隔離或除去(統稱為“分離”)特定放射性同位素的工藝和方法，這些工藝和方法使用同位素特異性介質(ISM)。在一些實施方案中，該工藝和方法進一步包括分離的同位素通常與ISM—起玻璃化；這種同位素特異性玻璃化(ISV)通常是用于長期儲存或其它處置的制備放射性同位素的更大方案的一個步驟。在許多情況下，包括使用ISM的同位素分離和同位素特異性玻璃化的聯合工藝一即聯合ISM/ISV工藝是用于處理放射性廢物的更大系統的一部分。[0030]在若干實施方案中，該ISM包含具有大的反應性表面積/介質重量的多孔微球。例如，對ISM而言，本發明的一些實施方案使用平均直徑為大約10至100微米、內外總表面積為100至200平方米/克且總孔隙率為大約35%至40%的玻璃基微球。其它實施方案使用基于或含有堿菱沸石一內外總表面積為大約500平方米/克的多孔礦物質一的ISM。這些多孔或高度多孔介質從其它廢料中分離和留住放射性同位素。放射性同位素在與介質粒子或成分接觸時留在ISM的反應性表面積上或多孔結構的間隙空間內。在許多實施方案中，該介質被特定ISM適合分離的特定放射性同位素嵌入、浸潰或涂布。因此，例如，用于從液體中分離銫同位素的一種類型的ISM包括含有銫的玻璃基微球；這些含銫的玻璃基微球尤其有效地吸引和留住銫同位素。通常，選擇本發明中所用的各類ISM以分離特定同位素或特定族或類的同位素。
圖I圖解以ISM/ISV工藝為組成部分的更大系統的一個實施方案。如該圖中所示，將來自核反應堆10的放射性廢料首先傳送15至廢物槽20，在此廢料保持浸沒在水中(由此水本身變得含有一定濃度的放射性同位素)。在此階段中包括液體和固體廢物的廢料從廢
物槽20傳送25至液體/固體分離系統30，在此將液體廢物(包括來自廢物槽20的水)與固體廢物分離。從液體/固體分離系統30，固體廢物給進32至穩定化34和儲存36。在一些情況下，通過液體/固體分離系統30可能沒有將與固體廢物混合的所有水分或液體與固體廢物分離開，在這種情況下這些廢物的穩定化和儲存難以進行。
從液體/固體分離系統30，基本不含固體廢料的液體廢物給進38至液體加工系統40。在一些實施方案,如圖I中所不的那種實施方案中，液體加工系統40包含用于分離特定同位素的ISM-基系統42和用于從液體廢物中除去氚的除氚系統44。將通過ISM從液體廢物中除去的分離的同位素52穩定化54并移至儲存56或其它處置(最終處置或儲存條件常常取決于所涉的特定同位素)。從液體廢物中除去的氚給進64至其專屬處置66 ;通常，回收的氚是有價值的產品。現在基本不含指定放射性同位素和氚的液體(主要是水)通常再循環70至反應堆10，在此其與送入反應堆10的其它水72合并。在一些實施方案中，出自液體加工系統40的液體并非送往反應堆10以再循環，而是送往低分類廢物的儲存。
在本發明的許多實施方案中，特定放射性同位素與液體廢物的ISM基分離包括使液體廢物流經改性離子交換柱(下文為“ISM柱”)，其中使該液體經過ISM柱且ISM吸引和留住該液體內的特定放射性同位素；該放射性同位素隨后與ISM—起留在該柱中，而液體離開該柱。
本發明設想了許多ISM材料。用于ISM基同位素分離的許多介質包括多孔玻璃或多孔玻璃基材料。用于ISM基同位素分離的許多介質包括一些形式的堿菱沸石或一種或多種堿菱沸石衍生物。用于ISM基同位素分離的許多介質包括一些礦物材料或礦物基材料。該柱中所用的ISM的性質通常取決于要除去的同位素。例如，在一些實施方案中，用于銫分離的介質(即銫特異性介質)包括改性的堿菱沸石((Na，Ca, K) AlSi2O6 · 3H20)。在一些實施方案中，銫特異性介質包括用六氰鐵酸鉀鈷(“KCCF”)改性(例如混合，涂布或浸潰)的堿菱沸石。在一些實施方案中，用于鍶同位素分離的介質(即鍶特異性介質)包括改性成羥磷灰石的玻璃基微球(“HA微球”)。在一些實施方案中，用于锝同位素分離的介質(即锝特異性介質)包括用十六烷基三甲基銨(“CTMA”)改性的堿菱沸石。在一些實施方案中，锝特異性介質包括表面改性的沸石(SMZ)，例如其中沸石的一些表面陽離子被高分子量表面活性劑如CTMA替代的沸石。在一些實施方案中，用于鎳同位素分離的介質(即鎳特異性介質)包括堿菱沸石或HA微球。在一些實施方案中，用于鈷同位素分離的介質(即鈷特異性介質)包括堿菱沸石或HA微球。在一些實施方案中，用于鉛同位素分離的介質(即鉛特異性介質)包括堿菱沸石或HA微球。在一些實施方案中，用于碘同位素分離的介質(即碘特異性介質)包括銀浸潰的堿菱沸石。在一些實施方案中，用于砷同位素分離的介質(即砷特異性介質)包括鐵浸潰的堿菱沸石。在一些實施方案中，用于硒同位素分離的介質(即硒特異性介質)包括用CTMA改性的HA微球或鐵浸潰的堿菱沸石。在一些實施方案中，用于銻同位素分離的介質(即銻特異性介質)包括用CTMA改性的HA微球或鐵浸潰的堿菱沸石。在一些實施方案中，用于镅同位素分離的介質(即镅特異性介質)包括HA微球。用于從液體廢物中分離的其它ISM包括用于分離鎳、鈷、鉛、鐵、銻、碘、硒、镅、汞、氟、钚和鈾的介質。本發明所包括的ISM 包括針對同位素，包括但不限于 Ni-63、Co-58、Co-60、Fe-55、Sb-125、1-129、Se-79、Am_241和Pu-239的介質。本發明的一些實施方案中所用的其它介質包括羥磷灰石的改性形式，其中其它陽離子取代至少一些鈣離子，所述其它陽離子通常是如鍶、錫或銀之類的離子。本發明的一些實施方案中所用的其它介質包括SMZ，其中該沸石已被一種或多種陰離子型或陽離子型表面活性劑改性。本發明的一些實施方案中所用的其它介質包括鐵或銀浸潰的玻璃基微球。本發明的一些實施方案中所用的其它介質包括銀浸潰的沸石。本發明的一些實施方案中所用的其它介質包括銀改性的氧化鋯、銀改性的氧化錳和鐵改性的硅酸鋁。通常，許多介質，包括堿菱沸石、銀浸潰的堿菱沸石、鐵浸潰的堿菱沸石、用KCCF改性的堿菱沸石、用CTMA改性的堿菱沸石、HA微球、用CTMA改性的HA微球和用KCCF改性的HA微球用于從液體廢物中分離一種或多種特定放射性同位素。此處給出的介質是實例，不構成ISM基同位素-分離系統和工藝中所用的材料的窮舉名單。一些柱包括兩種或更多種介質的組合。
在本發明的許多實施方案中，該ISM柱包含多孔微球，尤其是玻璃基微球形式的ISM。圖2A是例如用于分離鍶的HA改性玻璃基微球的電子顯微鏡圖像照片。圖2B圖解制備一種類型的多孔玻璃基微球的一種方法。該方法的一些實施方案以由包含鈉、I丐和硼的混合物制成的玻璃珠210開始。將玻璃珠210與具有堿性pH的磷酸鉀溶液(或類似的磷酸鹽溶液)混合215 ;在許多實施方案中，該溶液還包括氫氧化鉀或另一氫氧化物源。隨著從該玻璃釋放鈉、鈣和硼，從玻璃珠210的表面開始，磷酸根和氫氧根離子與留在玻璃珠上的鈣反應以形成包圍該珠的未反應玻璃芯221的非晶磷酸鈣層223。隨著磷酸根和氫氧根離子繼續作用于玻璃芯221，未反應的芯收縮231且非晶磷酸鈣層233生長。同時，離玻璃芯上的反應位置最遠的非晶磷酸鈣與取自該溶液的氫氧根離子一起開始穩定化成羥磷灰石(HA)層235。隨著玻璃芯繼續收縮241并反應形成非晶磷酸鈣243，HA層繼續生長245。這一過程的最終結果是基本由HA構成的多孔微球250。在本發明的許多實施方案中，ISM柱包含堿菱沸石或改性堿菱沸石材料。圖2C是堿菱沸石材料的電子顯微鏡圖像照片。
圖3A、3B和3C圖解本發明的ISM柱的一個實施方案中。圖3A顯示柱容器310(在所示實施方案中為圓筒，盡管其它形狀也可能)的透視圖，其連向入口管320和出口管325。圖3B顯示該ISM柱的俯視圖，其顯示截取圖3C中所示的剖視圖所沿的線段。如圖3C中的截面圖所示，柱管被珠形ISM 330基本填滿；在許多實施方案中，ISM 330包含如上所述的玻璃基微球或類似材料。浸管340從柱容器310頂部延伸到柱內部，幾乎到柱容器310的底部。分布環345連向浸管340的下端。在含有放射性同位素的液體廢料通過入口管320進入該柱(以圖3C中的箭頭指示的方向行進)時，液體沿浸管340向下進入分布環345。分布環345使液體遍布柱的寬度分散且液體進入ISM 330填充的空間。隨著液體經由入口管320和浸管340泵入或以其它方式送入柱中，迫使液體經ISM空間上升，穿過并經過多孔ISM 330。隨著液體接近和經過ISM 330，該介質吸引和留住該液體攜帶的特定放射性同位素，從液體中分離這些同位素。已經過ISM 330的液體經由柱容器310頂部的出口管325離開該柱。
隨著液體繼續經過柱內的ISM 330，ISM 330繼續分離和留住放射性同位素。最終，隨著分離的放射性同位素填滿介質上的幾乎所有可用的留著位點，ISM 330停止從追加弓I入的液體廢料中有效過濾或分離放射性同位素。此時，停止將液體廢料添加到該柱中，現在載有分離的放射性同位素的ISM 330在最終儲存或處置之前進行附加加工。在一些實施方案中，從柱容器中取出帶有分離 的放射性同位素的ISM并送往儲存容器以供后繼加工。在一些實施方案中，從柱容器310中取出帶有分離的放射性同位素的ISM并送往坩堝或熔爐以供玻璃化。在一些實施方案中，帶有分離的放射性同位素的ISM 330留在柱容器310中，并且帶有分離的放射性同位素的ISM 330的玻璃化在柱容器310內發生。
在柱容器310內發生玻璃化的這些實施方案中，柱容器310通常包含適合充當玻璃化坩堝和充當最終廢品的長期儲存容器的罐子。在一些情況下，該罐子包括不銹鋼或相當材料的外層、絕緣中層和石墨或類似材料內層(或內襯層)以充當用于帶有放射性同位素的ISM330的熱解、熔融和玻璃化的坩堝。在一些實施方案中，石墨內層充當用于ISM 330的感應加熱的感應器。在這些實施方案的一些中，將ISM 330與增強或有助于引發玻璃化過程的材料混合。通常通過感應加熱或微波加熱實現帶有放射性同位素的ISM330的熱解、熔融和玻璃化，盡管其它熱解、熔融和玻璃化方法也適合本發明。在一些實施方案中，通過與本發明相同發明人的美國專利申請No. 12/985，862中描述的那些類似的方法進行ISM和放射性同位素的玻璃化。在許多實施方案中，浸管340和分布環345由經受與ISM 330 一起熱解、熔融和玻璃化的陶瓷或多孔石墨材料或類似材料制成；在這些實施方案中，浸管340和分布環345嵌在最終玻璃化的廢品中。在一些實施方案中，浸管340和分布環345由與ISM330 一起發生玻璃化的材料制成；由此，浸管340和分布環345變成相同的玻璃化最終廢品的一部分。在另一些實施方案中，在玻璃化過程開始前從柱容器310中取出浸管340和分布環345。
圖4圖解本發明的一個實施方案，其中液體廢料經過多個ISM柱401、402、403以將不同放射性同位素分離到不同柱中。如圖3C中那樣，各ISM柱包含柱容器、浸管、分布環、入口管、出口管和珠形ISM。在所示實施方案中，液體廢物經由入口管421和第一浸管441進入第一柱401。液體從第一浸管441和第一分布環446送入第一 ISM 431,為了舉例說明，其在此實例中包含被選取為捕獲該液體中的銫同位素的用KCCF改性的堿菱沸石。液體從第一柱401經由第二管422進入第二柱402 ;液體經由第二浸管442和分布環447送入第二ISM 432。為了舉例說明，這種第二柱402中的介質包含被選取為從該液體中分離鍶同位素和其它錒系元素的HA微球。液體經由第三管423離開第二柱402并送入第三柱403 ;液體經由第三浸管443和分布環448送入第三ISM 433。為了舉例說明，這種第三柱403中的介質包含被選取為從該液體中分離锝同位素的用CTMA改性的堿菱沸石和表面活性劑改性的沸石的混合物。現在基本不含銫、鍶和锝同位素的液體經由出口管425離開第三柱403。由此,各柱401、402、403分離和捕獲放射性同位素的不同集合且各柱根據對其自身的特定放射性同位素集合的要求進行處置。在一些實施方案中，從該液體中分離較低分類同位素的一些柱，獲得比從該液體中分離較高分類同位素的其它柱更低的廢物分類級。要認識到，所示實施方案中的ISM柱順序(銫、鍶、锝)僅是一個實例，柱的不同排序是可能的。還要認識到，適合分離不同的指定同位素的不同類型的柱是可能的并包含在本發明內。要進一步認識到，除了為圖4舉例給出的那些外，不同介質也是可能的。
圖5圖解本發明的另一實施方案，其中本發明的ISM柱用于從另一廢物處理系統的廢氣中分離放射性同位素 。在所示實施方案中，熔爐480從入口管475接收固體放射性廢料或固體和液體放射性廢料的漿料混合物(“引入的廢料”)。(要理解的是，多種熔爐適用于此裝置，包括焦耳熔爐、微波基熔爐、感應加熱坩堝等)。將這種引入的廢料加熱以熱解該引入的廢料以使該廢料實現熔融態A。然后將該熱解和熔融的廢料冷卻成致密、凝固和通常玻璃化的最終固體廢品B。在引入的廢料的熱解過程中、在廢料A處于熔融態的過程中和在玻璃化過程中，廢料排出載有放射性同位素的氣體和蒸氣C。這些載有放射性同位素的氣體和蒸氣經由熔爐出口管485進入熔爐480并進入冷凝器495，在此載有放射性同位素的氣體和蒸氣轉化成載有放射性同位素的液體。載有放射性同位素的液體經由柱入口管520進入ISM柱501，在此該載有放射性同位素的液體經過浸管540、分布環545和ISM 530，在此通過該介質分離和留住特定放射性同位素。該液體隨后經由柱出口管525離開ISM柱501。在這種實施方案中，ISM柱分離和隔離在原始的引入廢料的穩定化中沒有留著和穩定化的放射性同位素。
圖6圖解本發明的ISM柱的另一實施方案。在幾個之前圖解的實施方案(如圖3C、4和5)中，液體廢料經由浸管進入柱，給進至柱容器底部附近的位置，接著經由ISM向上傳送至柱容器頂部附近的出口管。在圖6中所示的實施方案中，載有放射性同位素的液體經由柱容器610頂部的入口管620進入柱601。帶有放射性同位素的液體隨后經由ISM630朝柱容器610底部向下滴流。在柱容器610底部附近，液體沿連向柱容器610頂部的出口管625的浸管641向上推或抽吸。所示實施方案進一步包括也位于柱容器610頂部附近的安全出口 627。
本發明不限于所示實施方案。在另一些實施方案中，將I SM添加到液體廢物儲罐中并攪拌或以其它方式混合到該液體中；在ISM已從液體中分離指定放射性同位素后，從該液體中除去帶有放射性同位素的I SM(例如通過離心、過濾或電凝)。本領域技術人員會認識到，本發明包括與從核廢料中分離和隔離放射性同位素有關的離子特異性介質的幾個其它潛在用途。
在本發明的一些實施方案中，使用玻璃基微球或類似材料作為介質，部分因為它們促進玻璃化過程。在一個特定的玻璃化應用中，磷酸鐵成玻璃材料可用于鈾和鈾氧化物的玻璃化和穩定化。在實驗性檢驗中，成玻璃材料(“玻璃形成物”)的混合物包含大約20重量％氧化鐵、52重量％五氧化二磷和23%氧化鈉的摻合物。將磷酸鐵玻璃形成物與貧鈾丸粒以大約1:9的鈾-玻璃比混合。在混合之前，貧鈾丸粒在硝酸中洗滌，漂洗并真空包裝以防止預氧化。混合的鈾和磷酸鐵玻璃形成物在石墨坩堝中在500°C下加熱30分鐘，然后在700°C下加熱30分鐘，然后在900°C下加熱30分鐘，最終在大約1063°C下加熱30分鐘。在500°C和70(TC下，鈾氧化，在更高溫度下，氧化鈾和磷酸鐵玻璃形成物發生玻璃化并形成基本均勻的玻璃鈾產品。掃描電子顯微術和X-射線能量色散吸收(EDAX)證實該玻璃化過程產生具有均勻溶解和遍布在玻璃基質中的非金屬、非氧化的鈾同位素的最終廢品。盡管已通過一些實施方案的描述例證本發明并且盡管已詳細描述了所示實施方案，但申請人無意就此細節約束或以任何方式限制所附權利要求
的范圍。額外修改是本領域技術人員顯而易見的。本發明在其更廣泛方面中因此不限于所示和所述的具體細節、代表性裝置和方法和實例。因此，可背離這樣的細節而不背離申請人的一般發明構思的精神或范圍。
權利要求
1.加工來自核反應堆的放射性廢物、從放射性廢物中分離指定放射性同位素并穩定分離的指定放射性同位素的方法，包括 將放射性廢料分離成固體廢物和含放射性同位素的液體廢物； 使含放射性同位素的液體廢物經過同位素特異性介質柱以從液體廢物中捕獲指定放射性同位素；和 穩定所述捕獲的放射性同位素以供進一步處置。
2.權利要求
I的方法，其中穩定所述捕獲的放射性同位素包括將所述捕獲的放射性同位素玻璃化。
3.權利要求
2的方法，進一步包括將所述捕獲的放射性同位素與同位素特異性介質一起在所述柱內玻璃化。
4.權利要求
I的方法，其中使含放射性同位素的液體廢物經過多個同位素特異性介質柱。
5.權利要求
I的方法，進一步包括，在使液體廢物經過同位素特異性介質柱后，使所述液體廢物再循環至核反應堆。
6.權利要求
I的方法，其中同位素特異性介質包含玻璃基微球。
7.權利要求
I的方法，其中指定放射性同位素包括銫的至少一種同位素。
8.權利要求
7的方法，其中同位素特異性介質包括堿菱沸石。
9.權利要求
7的方法，其中同位素特異性介質包括用六氰鐵酸鉀鈷改性的堿菱沸石。
10.權利要求
I的方法，其中指定放射性同位素包括鍶的至少一種同位素。
11.權利要求
10的方法，其中同位素特異性介質包括羥磷灰石。
12.權利要求
10的方法，其中同位素特異性介質包括用羥磷灰石改性的微球。
13.權利要求
I的方法，其中指定放射性同位素包括锝的至少一種同位素。
14.權利要求
13的方法，其中同位素特異性介質包括用十六烷基三甲基銨改性的堿菱沸石。
15.權利要求
13的方法，其中同位素特異性介質包括表面活性劑改性的沸石。
16.權利要求
I的方法，其中指定放射性同位素包括碘的至少一種同位素。
17.權利要求
16的方法，其中同位素特異性介質包括銀浸潰的堿菱沸石。
18.權利要求
I的方法，其中指定放射性同位素包括選自鎳、鈷和鉛的至少一種同位素。
19.權利要求
18的方法，其中同位素特異性介質包括堿菱沸石。
20.權利要求
I的方法，其中同位素特異性介質包括羥磷灰石。
21.權利要求
I的方法，其中同位素特異性介質包括羥磷灰石的改性形式，其中至少一些鈣離子被選自鍶、銀和錫的離子替代。
22.權利要求
I的方法，其中同位素特異性介質包括包含羥磷灰石的玻璃基微球。
23.權利要求
I的方法，其中同位素特異性介質包括選自磷酸鐵、磷酸銅、銀浸潰的堿菱沸石、鐵浸潰的堿菱沸石、銀改性的氧化鋯、銀改性的氧化錳和鐵改性的硅酸鋁的材料。
24.用于從液體中分離指定放射性同位素的裝置，包括 用于容納同位素特異性介質和液體的柱容器； 同位素特異性介質柱；用于將含放射性同位素的液體輸往所述柱的入口 ；和 用于使液體離開所述柱的出口； 由此在含放射性同位素的液體進入所述柱時，所述液體經過同位素特異性介質及其附近并通過同位素特異性介質從所述液體中分離和留住放射性同位素。
25.權利要求
24的裝置，進一步包括用于將液體從入口傳送至同位素特異性介質內的位置的浸管。
26.權利要求
24的裝置，其中柱容器進一步包含用于在同位素特異性介質和分離的放射性同位素的加熱和玻璃化過程中容納同位素特異性介質和分離的放射性同位素的容器。
27.權利要求
26的裝置，進一步包括用于將液體從入口傳送至同位素特異性介質內的位置的浸管，所述浸管由待與同位素特異性介質和分離的放射性同位素一起玻璃化的材料制成。
28.權利要求
26的裝置，其中所述容器包含用于同位素特異性介質和分離的放射性同位素的加熱和玻璃化的坩堝。
29.權利要求
24的裝置，其中同位素特異性介質包含玻璃基微球。
30.權利要求
29的裝置，其中玻璃基微球包括羥磷灰石。
31.權利要求
24的裝置，其中同位素特異性介質包含堿菱沸石。
32.權利要求
24的裝置，其中同位素特異性介質包括選自磷酸鐵、磷酸銅、銀浸潰的堿菱沸石、鐵浸潰的堿菱沸石、銀改性的氧化鋯、銀改性的氧化錳和鐵改性的硅酸鋁的材料。
33.
34.權利要求
24的裝置，其中同位素特異性介質包括羥磷灰石。
35.權利要求
24的裝置，其中同位素特異性介質包括羥磷灰石的改性形式，其中至少一些鈣離子被選自鍶、銀和錫的離子替代。
36.權利要求
24的裝置，其中同位素特異性介質包括表面活性劑改性的沸石。
37.用于處理來自核反應堆的液體中的放射性同位素的方法，包括 使含放射性同位素的液體經過同位素特異性介質柱以從所述液體中捕獲指定放射性同位素，由此隨著所述液體經過同位素特異性介質及其附近，通過同位素特異性介質從所述液體中分離和留住放射性同位素；和 加熱同位素特異性介質和分離的放射性同位素以形成玻璃化廢品。
38.權利要求
37的方法，其中同位素特異性介質包含玻璃基微球。
39.權利要求
38的方法，其中玻璃基微球包括羥磷灰石。
40.權利要求
37的方法，其中同位素特異性介質包括堿菱沸石。
41.權利要求
37的方法，其中同位素特異性介質包括表面活性劑改性的沸石。
42.權利要求
37的方法，其中使含放射性同位素的液體經過多個同位素特異性介質柱，各柱含有用于捕獲與在其它柱中分離的指定放射性同位素不同的指定放射性同位素的同位素特異性介質。
43.用于處理來自核反應堆的放射性同位素的方法，包括 將放射性同位素與玻璃形成物混合；和 加熱玻璃基微球和放射性同位素以形成玻璃化廢品。
44.權利要求
43的方法，其中放射性同位素包括鈾的同位素。
45.權利要求
43的方法，其中玻璃形成物包括磷酸鐵。
專利摘要
用于從液體放射性廢物中分離、隔離或除去特定放射性同位素的裝置、工藝和方法，這些工藝和方法使用同位素特異性介質(ISM)。在一些實施方案中，該工藝和方法進一步包括分離的同位素通常與ISM一起玻璃化；這種同位素特異性玻璃化(ISV)通常是用于長期儲存或其它處置的制備放射性同位素的更大方案的一個步驟。公開了各種ISM。
文檔編號G21C19/42GKCN102859608SQ201180019616
公開日2013年1月2日 申請日期2011年3月9日
發明者M·S·丹頓 申請人:庫里昂股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan