способ дезактивации оборудования от поверхностных радиоактивных загрязнений

Формула изобретения

Способ дезактивации оборудования от поверхностных радиоактивных загрязнений путем воздействия ультразвука на поверхность через жидкую среду (дезактивирующую жидкость), отличающийся тем, что воздействие ультразвука на дезактивируемую поверхность производят через водную глинистую суспензию, содержащую частицы, оказывающие абразивное воздействие на дезактивируемую поверхность, отработанный раствор, вобравший в себя удаленные с поверхности оборудования радиоактивные загрязнения, подсушивают, формуют, затем термообрабатывают, переводя в керамическую матрицу, которая фиксирует в себе загрязнения, а абразивные частицы при этом служат отощителем для глины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к охране окружающей среды, а точнее к удалению радиоактивных загрязнений с поверхностей оборудования, находившегося в контакте с радиоактивными средами.

Известны способы дезактивации конструкционных материалов путем воздействия на них растворами химических реагентов и промывкой (RU 2245587 С1, 27.01.2005, G21F 9/28).

Известен способ дезактивации (SU 1752119 А1, 27.10.1997, G21F 9/34), принятый за прототип, при котором водную суспензию порошка бентонитовой глины наносят на дезактивируемую поверхность, высушивают, после чего удаляют механическими щетками и водой.

К недостаткам подобных способов относится то, что дезактивирующие растворы после дезактивации становятся радиоактивными и должны в последующем подвергаться многостадийной переработке как радиоактивные отходы (РАО), чтобы в конечном итоге перевести их в твердое и стойкое к внешним воздействиям состояние - упаковка отходов в матрицу, позволяющую их длительное хранение.

Кроме того, к недостаткам способа, принятого за прототип, следует отнести то, что этим способом можно удалить с поверхности лишь радионуклиды, не имеющие с ней (поверхностью) сильной связи, не говоря уже о радионуклидах, диффундированных в поверхностный слой. При переводе отработанного глинистого раствора в керамикоподобное состояние путем обжига для структуризации керамической матрицы необходимо добавлять в него так называемый отощитель, например песок, который при этом способе в процессе дезактивации не участвует, а удельное содержание радионуклидов в единице объема матрицы будет незначительным, что приводит к увеличению объемов отходов.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков.

Эта задача достигается в способе дезактивации оборудования от поверхностных радиоактивных загрязнений путем воздействия ультразвука на поверхность через жидкую среду (дезактивирующую жидкость), согласно изобретению воздействие ультразвука на дезактивируемую поверхность производят через водную глинистую суспензию, содержащую частицы, оказывающие абразивное воздействие на дезактивируемую поверхность, отработанный раствор, вобравший в себя удаленные с поверхности оборудования радиоактивные загрязнения, подсушивают, формуют, затем термообрабатывают, переводя в керамическую матрицу, которая фиксирует в себе загрязнения, а абразивные частицы при этом служат отощителем для глины.

Главным фактором, при помощи которого происходит удаление радиоактивных отложений с дезактивируемой поверхности при ультразвуковой дезактивации, является кавитация. При схлопывании кавитационных пузырьков, образующихся в растворе, возникает ударная волна, способная вырывать частицы поверхности и переносить их в раствор. Глина является хорошим сорбентом, поэтому частицы глины захватывают удаленные с поверхности радионуклиды, надежно удерживая их в растворе. Кроме того, под влиянием кавитации происходит дробление частиц глины, что ведет к увеличению поверхности частиц, способствуя повышению сорбирующей способности. Эффективность ультразвуковой дезактивации значительно возрастает при добавлении в раствор абразива. В качестве такой добавки может использоваться измельченный речной или кварцевый песок, толченое стекло и т.п. Абразивные частицы под воздействием акустических течений, возникающих при излучении ультразвука в жидкость, воздействуют на дезактивируемую поверхность и значительно повышают производительность и эффективность ультразвуковой дезактивации. Добавка такого абразива в глинистый раствор преследует и вторую цель: она (добавка) служит отощителем, который необходим для структуризации керамической матрицы, получаемой посредством обжига, повышая ее устойчивость к внешним воздействиям.

На чертеже представлена одна из возможных схем установки для реализации способа.

Установка содержит ванну 1, заполняемую глинистым раствором с добавлением абразивных частиц 2.

В ванну на катковые опоры 3 устанавливают дезактивируемое изделие 4. Одна из Катковых опор является ведущей и связана с приводом 5. Ультразвуковой излучатель 6 укреплен на подвижной каретке (на чертеже не показана), обеспечивающей его перемещение вдоль дезактивируемого изделия на минимальном расстоянии от его поверхности вплоть до непосредственного контакта. Ванна снабжена патрубком с клапаном 7 для слива раствора.

При выполнении дезактивации излучающую поверхность основного излучателя приближают к дезактивируемой поверхности и затем перемещают его вдоль изделия. Удельная акустическая мощность излучателя должна превышать порог кавитации. Кавитация интенсивно разрушает пленку загрязнений на поверхности изделия, а возникающие акустические течения не только уносят сколотые частицы, но с помощью частиц раствора производят дополнительно абразивное воздействие на поверхность, повышая эффективность удаления пленки.

После выполнения продольного хода излучателя по всей длине изделия изделие на катковых опорах поворачивают на определенный шаг, снова выполняют продольный ход излучателя и т.д., пока вся поверхность изделия не будет дезактивирована.

По завершении дезактивации изделие извлекается из ванны, ополаскивается и идет на утилизацию или на дальнейшее использование.

Дезактивирующий раствор может использоваться многократно, что позволяет получать достаточно высокую концентрацию радионуклидов в единице объема матрицы.

После полного использования раствор сливается через сливной патрубок 7, подсушивается, формуется, затем направляется на обжиг для придания ему состояния керамической матрицы, после чего направляется на хранение.

По предлагаемому способу путем воздействия ультразвука на дезактивируемую поверхность через дезактивирующий раствор, представляющий собой суспензию глины в воде с добавлением абразива (толченого стекла, кварцевого песка и т.п.), достигается повышение удельной концентрации радионуклидов в растворе, абразивные добавки повышают эффективность дезактивации (увеличивают скорость удаления радиоактивных отложений и коэффициент дезактивации), а также при последующем обжиге служат отощителем, повышая надежность удерживания радионуклидов в матрице при длительном хранении.