Химические способы дезактивации

Подразделяют (условно) на жидкостные и маложидкостные. Химические способы дезактивации предполагают использование растворов химических реагентов или различного рода воздействий на поверхности с использованием химических веществ.

Погружная дезактивация -один из наиболее простых и эффективных жидкостных способов. Заключается в погружении дезактивируемого изделия в ванну с раствором химических реагентов. Этим способом можно дезактивировать изделия различной конфигурации и габаритов.

Основной эффект достигается за счет химического действия дезактивирующего раствора на радиоактивные загрязнения и коррозионные отложения (растворение радиоактивных загрязнений в растворах, десорбция радионуклидов с поверхностей в растворы).

Эффективность возрастает при перемешивании или циркуляции раствора и повышении его температуры. Используют для дезактивации съемного контурного оборудования, арматуры, инструмента.

При дезактивации парогенераторов, теплообменников АЭС применяют заполнение их дезактивирующими растворами с помощью специальных технических средств.

Недостатокспособа – большой расход растворов, реагентов, большие объемы ЖРО. В тоже время способ получил наибольшее распространение для дезактивации съемного оборудования. В зависимости от состава растворов достигаемый коэффициент находится в диапазоне 10¸100.

Одной из разновидностей погружной дезактивации является жидкостная обработка, совмещенная с рециркуляционной очисткой раствора в процессе дезактивации на механических, ионообменных, селективных или магнитных фильтрах. В этом случае раствор постоянно очищается от части радиоактивных загрязнений, переходящих в растворы, что улучшает условия десорбции радионуклидов с поверхностей. Такая организация погружной дезактивации обеспечивает дополнительное повышение ее эффективности и одновременно снижает уровень активности радионуклидов в образующихся ЖРО. Для проведения рециркуляции растворов с их одновременной очисткой необходимо специальное оборудование (циркуляционный насос, фильтры).

К маложидкостным химическим способам относят пенную дезактивацию.

Применяют для создания большого объема дезактивирующей среды путем образования в ней пены – дисперсной системы, состоящей из пузырьков газа, разделенных пленками жидкости. В качестве пенообразователей применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ, в составе которых преимущественно ионогенные – алкилсульфонаты, алкилсульфаты, сульфонолы, мыла).

ПАВ улучшают смачиваемость поверхности, снижают поверхностное натяжение растворов. Эти вещества способны адсорбироваться на границе жидкость – твердое тело, на частицах радиоактивных загрязнений, содействуют отрыву адсорбированных частиц от поверхности и их переходу в раствор.

Пена за счет своей кинетической энергии дробит пленки загрязнений, отрывает частицы от поверхности и удерживает их в объеме дезактивирующей среды. Моющий эффект возрастает за счет механического действия разрушения и слияния пузырьков. Эффект всасывания радиоактивных загрязнений в пену усиливается при ее механическом перемешивании.

Для стабилизации пены и улучшения удерживания радиоактивных загрязнений в пену вводят различные стабилизаторы (фосфаты, полифосфаты, карбоксилметилцеллюлозу).

Некоторые из пенообразующих составов приведены в таблице

N п/п	Компонент рецептуры	Содержание г/л
Состав 1	Состав 2	Состав 3
1.   2. 3. 4. 5.	ПАВ (алкилсульфат или алкилсульфонат) Азотная кислота Щавелевая кислота Фтористый калий Серная кислота	20-50 20-50 2 -5	20-50 – – –	20-50 10-40 5-10 –   10-40

 

Состав 1 применяется для нержавеющих сталей, состав 2 - для углеродистой стали (ст.20, ст.3), состав 3 - для полимерных покрытий и окрашенных поверхностей.

Для приготовления дезактивирующих пенообразующих композиций последовательно растворяют в воде расчетное количество ПАВ, других добавок, а затем щавелевую, азотную и серную кислоты. Каждый последующий компонент добавляется после полного растворения предыдущего.

Получение и нанесение пен на дезактивируемые поверхности производят с помощью пеногенераторов, приводимых в действие сжатым воздухом. Для удаления пены после ее контакта с дезактивируемой поверхностью могут быть использованы водопылесосные установки, ветошь.

Пеной растворов, содержащих кислоты (щавелевую, азотную) эффективно удалялись радиоактивные загрязнения из трубопроводов. Коэффициент дезактивации при обработке пеной, содержащей 1-6 н азотную кислоту, превышал К_д при обработке теми же растворами погружным способом (для 6 н растворов HNO₃ c пеной К_д соответствовал 100, а без пены – 77).

Пенная дезактивация позволяет снизить объем ЖРО. В тоже время высокое содержание ПАВ может вызвать затруднения при переработке ЖРО.

Дезактивация пастами и суспензиямитакже может быть отнесена к маложидкостным способам. В состав паст вводят травильные агенты (кислоты – соляную, плавиковую), ингибиторы коррозии, наполнители и загустители. Пасты наносят на поверхность, загрязненную радиоактивными веществами, и выдерживают 1-3 часа. После чего пасты удаляют с поверхности водой.

Результаты дезактивации улучшаются при введении в состав паст ПАВ, различных комплексообразователей, веществ образующих прочные водорастворимые комплексы с радионуклидами (полифосфаты, оксалаты, цитраты, трилон Б). Для лучшего удержания паст на вертикальных поверхностях в них дополнительно вводятся наполнители (каолин, бентонит), загустители (карбоксилметилцеллюлозу, глицерин). Материалы, используемые как наполнители должны быть инертны по отношению к травящим агентам. Используют гранулированный полиэтилен, порошок двуокиси титана. Применяют пасты с абразивами.

Иногда прибегают к дезактивации с помощью дисперсных материалов, пропитанных растворами. Например, обработка поверхностей опилками, пропитанными раствором состава 5 % ПАВ + 5 % Na₂HPO₄ + загустители, позволяла снизить уровень слабофиксированных загрязнений в 100-1000 раз.

Иногда в состав паст вводят суспензии, содержащие мелкодисперсные сорбенты. Их назначение – поглощение радионуклидов из растворов. В качестве таких сорбентов могут быть использованы, например, двуокись марганца, активированные угли.

Достоинства дезактивации пастами – высокая эффективность, возможность удаления локальных загрязнений (проливов), малое количество ЖРО.

Недостатки – трудоемкость нанесения и удаления, использование ручного труда.

Развитие способа дезактивации суспензиями привело к созданию так называемого «сухого» или сорбционного способа дезактивации.

Способ заключается в обработке поверхности небольшим количеством разбрызгиваемого раствора с последующим покрытием ее слоем порошкообразного впитывающего сорбента. Сбор сорбента осуществляют вакуумированием. Дезактивирующий раствор вместе с десорбированными радиоактивными загрязнениями впитывается сорбентом и поступает в твердые отходы. Радиоактивные загрязнения распределяются в системе поверхность – раствор – сорбент в соответствии с коэффициентом распределения (К_р) между раствором и сорбентом. Оптимальный объем раствора, К_р для данного сорбента и типа загрязнения, необходимую массу сорбента определяют из данных предварительных опытов.

Эффективность сорбционной дезактивации зависит от свойств раствора, а также от устойчивости сорбента в растворе. Окислительные растворы в этом случае не применяют, так как большинство сорбентов в них неустойчиво. Для предотвращения пылеобразования в композиции с сорбентами включают загустители (глицерин).

Способ позволяет эффективно удалять слабофиксированные радиоактивные загрязнения. Недостатки – низкая эффективность удаления прочнофиксированных загрязнений, возможность использования способа только для плоских горизонтальных поверхностей.