放射性废弃物的超临界水氧化: 从反应器设计到有毒废弃物的热水处理
摘要：
核工业将产生混有放射性元素和有机溶剂的一些有机废弃物，通常的工艺方法无法处理，尤其是高浓度的含氯的化合物。基于以前在原子能和高压领域经验，我们进行了有前景的超临界水氧化工艺的研究：处理氯化的高污染性废物。超临界水氧化工艺有两个众所周知的局限，阻碍了非纯有机废物处理的工业化发展：腐蚀和盐阻塞。 几代反应器设计，都是为了克服这些缺点。这里介绍未来化学科技有限公司进行的策略和方法，用于获得最终的工业工艺，应用于核废物的处理。也提高了含氯和高浓度矿物盐的危险废弃物的热水处理。
废弃物处理至今仍是一个最有趣的话题。危险废弃物，如核工业产生的有毒化合物或放射性有机化合物，无法使用传统的生物处理或热处理。因而，一定要开发对人和环境无害的新方法。超临界水氧化工艺，用于有机化合物在超临界水（临界压力>22.1 MPa和临界温度>647 K）中进行处理，看起来是一项处理这些危险废弃物的好技术。
超临界水氧化的优点在于水在超临界条件下的特殊物理性质。超临界水的均相和高扩散使快速反应和获得高处理率成为可能。此外，氧化剂被限制并允许流出物控制。 碳氢化合物被完全氧化成CO2和水，有机化合物中的N形成分子氮N2和少量的N2O，因此气态流出物中没有污染物质，如NOx。杂环原子如氯、磷或硫的矿物酸，分别为HCl, H3PO4H2SO4。 这些酸和氧化剂产生了腐蚀环境，任何材料均会受到腐蚀的侵袭。这一现象在卤化化合物的出现时得到强化。为了防止反应器被腐蚀，经常加入碱金属作为中和试剂。这导致了无机盐的形成。一方面无机盐在常温常压水中有非常高的溶解性，另外一方面，他们在超临界条件水出是不溶的，因为超临界水的低密度和小介电常数。结果导致了盐的析出，并在管壁上结垢。腐蚀和盐析出是超临界水工艺的两个主要的局限。为了扩展超临界水氧化的应用，这些缺点必须得到克服。对于新的反应器，必须适用于处理非常危险的废弃物，如核燃料。我们未来化学科技有限公司花了几年的时间研究了合适的反应器。
目标废弃物主要包括由动力堆乏燃料后处理的液-液萃取的产物：萃取剂（如磷酸三正丁酯，TBP）、稀释液（如煤油）、以及有机流出物（如卤化溶剂）。
未来化学科技有限公司供应三种反应器：第一种是管式或高压釜式反应器；第二种是TWR专利反应器；第三种是设计用于含盐有机物或卤化核素的超临界水氧化的一种新型反应器： 既有防止釜体腐蚀的双层，又有能够获得更好传质和传热及防颗粒沉积的搅拌器。
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