MSO – Oxidace v tavenině soli

Technologický princip

Oxidace organických odpadů v tavenině soli (dále jen MSO – Molten Salt Oxidation) je bezplamenný oxidační proces, který je alternativou konvenčního spalování. Může být také použit jako sekundární systém pro čištění plynných zplodin vznikajících při spalování nebo pyrolýze. Většinou však je používán jako proces primární. V projektu SUSEN je plánováno zařízení pro oxidaci radioaktivních a nebezpečných odpadů, tj. proces primární.

Účel zařízení

Oxidace kapalných a pevných radioaktivních nebo nebezpečných odpadů v tavenině soli.

Typ zařízení

Zařízení je kontinuální (sůl bude možné z reaktoru po použití vypouštět v roztaveném stavu).

Princip technologie

Radioaktivní nebo nebezpečný odpad společně s nadstechiometrickým množstvím vzduchu (kyslíku) je přiváděn pod hladinu roztavené soli (Na₂CO₃) o teplotě 800–950 °C. V tavenině dochází k oxidaci organických složek odpadů za vzniku CO₂, N₂ a H₂O. Z plynných zplodin jsou před jejich vypuštěním odstraněny zbytky soli. Halogeny a heteroatomy , které byly původně obsaženy v RAO (např. síra) jsou přeměněny na kyselé plyny a zachyceny v soli ve formě NaCl nebo Na2SO4 v tavenině. Teplo, které při oxidaci vzniká, je využito k udržení teploty roztavené soli. Po vyčerpání kapacity roztavené soli je sůl buď recyklována, nebo upravena do formy vhodné k uložení do úložiště radioaktivních odpadů.

Popis zařízení

Zjednodušené tech. schéma MSO

Hlavní součástí je reaktorová nádoba vyrobená z odolného materiálu, který odolá působení uhličitanů při vysokých teplotách (až 1000 °C). Nádoba musí být během provozu uzavřená. Proces neprobíhá za vyšších tlaků. Dávkování probíhá přes víko a to přímo pod hladinu roztavené soli, tudíž přes trubku, která je pod hladinu vertikálně přímo ponořená. Dávkovací zařízení mohou být dvě, nebo jedno, ale je nutná možnost dávkování pevných i kapalných látek. Spalovat se budou toxické a radioaktivní látky. Společně s dávkovanou látkou musí být možnost pod hladinu do stejného místa dávkovat vzduch, kyslík, resp. jiný plyn. Toto se obvykle řeší tak, že dávkovací trubka je dvojitá, tj. vnitřní trubkou je dávkovaná pevná (kapalná) látka a vnější trubkou plyn – „trubka v trubce“. Kapacita bude 1,5 kg/hod. Poměr „průměr/výška“ reaktorové nádoby musí být min. 1:8. Nádoba musí být vyhřívána elektrickými topnými tělesy. V případě, že v reaktoru probíhá silně exotermická reakce, musí být reaktor chlazen, aby nedocházelo k přehřívání. Chlazení probíhá vzduchem pomocí ventilátorů, které prohánějí vzduch prostorem mezi stěnou nádoby a elektrickými topnými tělesy.

Reaktor MSO

Směs odpadu se vzduchem se do reaktoru přivádí vertikálním injektorem vedoucím skrze víko reaktoru až na jeho dno. Injektor musí být izolován a chlazen vzduchem, aby byla teplota nástřiku udržována na nízké úrovni, dokud nástřik neopustí injektor a nepřijde do kontaktu s roztavenou solí. Maximální velikost částic, které do aparatury budou injektovány, bude 3 mm. Vyžadujeme variantní injektor pro dávkování kapalných látek. Nádoba musí být chráněna proti přetlaku pomocí přísného omezení maximálních hodnot nástřiku a podrobným monitorováním odplynů, aby bylo zjištěno ucpání potrubí odplynů zbytkami soli. Jako ochrana může být také použita pojistná membrána, která v případě přetlaku praskne a odvede odplyny do zvláštního VZT systému.

S tím, jak se v reaktoru postupně zneškodňuje organický materiál, zanáší se sůl anorganickými látkami. To vyžaduje její periodickou výměnu za čerstvou sůl. Použitá sůl by bez další úpravy představovala materiál, se kterým by bylo vzhledem k vysokému obsahu nebezpečných těžkých kovů či radionuklidů velmi obtížné nakládat. Nádoba musí být proto pro vypuštění soli ve své spodní části vybavena výpustním potrubím, které povede až ven z vyhřívané zóny. Jako zátky se zde používá zatuhlá sůl (tzv. studená zátka), která se v případě potřeby roztaví pomocí ohřívače a sůl se začne vypouštět. V takovém případě bude vypuštěn celý obsah reaktorové nádoby na sběrnou „misku“, která bude umístěna ve zvláštním záchytném kontejneru, jenž zachytí všechny kousky soli, které při vypouštění budou stříkat mimo ní. Po vychladnutí soli bude celý kontejner přesunut do recyklačního místa, kde bude sůl rozdrcena a rozpuštěna.