Понятия дегазация и дезактивация. технические средства специальной обработки

Дезактивация твёрдых радиоактивных отходов (ТРО, МРО)

Интенсивная ультразвуковая очистка радиоактивно загрязнённой поверхности в жидкой моющей среде — эффективный способ дезактивации. При этом радионуклиды переходят с поверхности в раствор, который затем цементируется и отправляется на захоронение, а очищенное изделие после проверки переходит из разряда ТРО в разряд обычных отходов (например, металлолома) и подлежит утилизации обычными методами.

Исследования, которые мы проводили совместно с нашими партнёрами из МЦЭБ, НИКИЭТ им. Доллежаля, ВНИИНМ им. Бочвара, МосНПО «Радон» показали высокую эффективность ультразвуковой дезактивации в сравнении с более традиционными методами.

Так в 2007 году мы проводили испытания на «Радоне», куда была поставлена опытная ультразвуковая установка МО-42 нашего производства. Проводилась дезактивация фрагментов нержавеющих труб, специально загрязнённых радиоактивными изотопами цезий-137 и стронций-90 (представляющими наибольшую опасность для здоровья). Тогда было показано, что применение ультразвука существенно, в разы, увеличивает коэффициент дезактивации.

МО-42

В следующем, 2008 году упомянутая установка МО-42 отправилась на испытания в один из пунктов временного хранения РАО — губу Андреева на Кольском полуострове. Дезактивации подвергались чехлы для отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) ядерных реакторов. Были получены следующие результаты:

• Загрязнение образцов: исходное — 500—16000 частиц/(см²⋅мин), после дезактивации — 16 частиц/(см²⋅мин)
• Средний коэффициент дезактивации: 850
• Образуются только твёрдые РАО (на 25 тонн): две бочки по 200 л с цементным компаундом и один 200-литровый фильтр-контейнер
• Объём РАО сокращается в 35 раз
• Не образуется никаких жидких РАО
• Затраты на дезактивацию 1 кг нержавеющей стали: 11,8 руб. в ценах 2008 года

НО-145 В 2010 году на Белоярской АЭС проводились испытания другой нашей установки — ультразвукового модуля НО-145, который использовался для дезактивации фрагментов металлических ТРО, хранившихся в бассейне выдержки при станции. Образцы были покрыты слоем ржавчины, который в основном и содержал радиоактивные загрязнения.

Фрагменты ТРО Белоярской АЭС до и после дезактивации

Испытания показали увеличение скорости дезактивации в 20—50 раз и увеличение коэффициента дезактивации. Кроме того, они показали, что дезактивацию можно проводить в технологических пеналах с толщиной стенки до 2 мм, а это существенно снижает объём образующегося радиоактивного раствора.

Изменение активности ТРО Белоярской АЭС

Методы дезактивации

Для Дезактивации применяют механический, физ.-хим. и биологический методы; чаще всего используют комбинацию первых двух. Арсенал способов и средств Д. весьма обширен. Механический метод Д. предусматривает удаление поверхностного слоя радиоактивного загрязнения путем срезания, соскабливания, обработки с помощью пескоструйных аппаратов и т. д. Физ.-хим. методы основаны на разбавлении, перегонке (дистилляции), осаждении, ионообменном поглощении радиоактивных веществ из р-ров, на использовании специальных фильтрующих материалов для очистки воздуха, применении различных дезактивирующих р-ров и т. п. Биол, метод Д. основан на сорбции радиоактивных веществ почвой, активным илом, планктоном и перифитоном. С этой целью используют биологические фильтры (см.), аэротенки. Биол, метод применяется в основном для Д. сточных вод (см. Биологическая очистка). При загрязнении короткоживущими радиоактивными веществами в ряде случаев используют пассивный метод, который сводится к выдержке объекта загрязнения (без какой-либо обработки) в течение определенного периода, необходимого для естественного распада радиоактивного вещества до безопасного уровня. Этим методом пользуются для Д. загрязненного воздуха (выдерживая его в специальных емкостях — газгольдерах), а также некоторых видов оборудования, сточных вод перед сбросом в канализацию и т. д. Выбор методов Д. зависит от объекта Д. и характера загрязнения. При ликвидации последствий аварий организация, объем и очередность работ по Д., в том числе выбор методов Д., определяются масштабами загрязнения и характером сложившейся обстановки.

Цель и план дезактивации радиации

Дезактивация радиации не проводится спонтанно. Цель дезактивации многоплановая, данный процесс направлен на следующее:

1. Обеззараживает и защищает работников от опасных веществ, которые могут загрязнить и, в конечном итоге, проникнуть в защитную одежду, респираторное оборудование, инструменты, транспортные средства и другое оборудование, используемое на месте;
2. Защищает весь персонал на площадке, сводя к минимуму перемещение вредных материалов в чистые зоны;
3. Помогает предотвратить смешивание несовместимых химических веществ;
4. Защищает сообщество, предотвращая неконтролируемую транспортировку загрязняющих веществ с площадки.

Дезактивация радиации не проводится спонтанно. Требуется её план, который разрабатывается одновременно с планом безопасности в районе или на площадке проведения опасных работ.

Он составляется до того, как какой-либо персонал или оборудование смогут оказаться в зоне, где существует вероятность воздействия опасных веществ. План дезактивации должен определять:

1. Количество и расположение станций дезактивации.
2. Необходимое оборудование для реализации этого процесса;
3. Подходящие методы процедуры.

Кроме того, он устанавливает методы и процедуры:

1. Для предотвращения загрязнения чистых зон;
2. Для минимизации контакта работников с загрязнителями при снятии средств индивидуальной защиты и снаряжения (СИЗС);
3. Утилизации одежды и оборудования, которые не полностью дезактивированы.

План дезактивации радиоактивных отходов следует пересматривать всякий раз, когда меняется тип СИЗС, меняются условия на площадке или происходит переоценка опасностей на основе новой информации.

Вакуумный Выпарной Агрегат (ВВА-100) — блок Универсальной установки дезактивации (УУД) — предназначен для выпаривания жидких радиоактивных отходов (ЖРО)

ВВА-100 предназначен для выпаривании ЖРС, образовавшихся в результате работ по дезактивации объектов. Установка позволяет осуществить выпарку фактически до сухого остатка. Конфигурация аппарата изображена на рисунке. Технические характеристики ВВА-100 представлены в таблице.

Спецификация на ВВА-100 с ручным опрокидывающим механизмом

Вакуумная трехслойная емкость 100л со съемной герметичной конусной крышкой на бидонных защелках, на раме из Ст3 с колесными опорами — 4 шт. диаметром 150-200 с нагрузкой до 400кг ( две опоры с тормозом), емкость опрокидывающаяся с ручным механизмом опрокидывания, концевые выключатели верхнего и нижнего положения, дно- конусное. На крышке предусмотреть два патрубка:

• патрубок диаметром на 1‛ с латунным шаровым краном и патрубком выхода диаметром на 1‛ с резьбой из шарового крана для подключения шланга Вакуумного насоса Заказчика диаметром на 1‛;
• патрубок диаметром на11/4‛ с латунным шаровым краном и патрубком входа диаметром на 11/4‛ с резьбой для подключения шланга Заказчика диаметром на 11/4‛ для загрузки продукта. Рубашка нагрева ТЭНами – 15кВт (3шт по 5 кВт — ступенчатый нагрев) Термодатчик в продукт и в рубашку.

Пульт управления на стойке из Ст.3 с колесными опорами — 4 шт. диаметром 150 с нагрузкой до 100кг (две опоры с тормозом), выносной эл кабель 7м.п., двухканальный температурный измеритель-регулятор, пускатель ТЭНов, мановакууметр,

Вакуумный насос S_200 2BL2

Глицерин пищевой в рубашку обогрева ВВА котла 100л вакуумно — нагрев до 240°С, 100 кг.

Фильтр ФяС- 2 шт.

Шланги на быстроразъемных соединениях

Технические характеристики ВВА-100

Определение понятий: дегазации и дезактивации

Дегазация — называется обезвреживание того или иного объекта, заражённого ОВ, сохраняющую свою токсичность в течении длительного времени.

Способы дегазации:

физический способ — дегазация основана на удалении ОВТВ с заражённых объектов механическим путём с помощью растворителей (бензин, керосин, спирт, ацетон) или сорбентов (силикагель, активированный уголь), или воздействие горячего воздуха;

Дегазирующие вещества и растворы основного действия:

алкоголяты, феноляты, крезоляты щелочных металлов. Хорошо дегазируют ОВ типа зомана, Vх;

сернистый натрий. Применяется в виде 5-10% -ных растворов в воде при температуре не ниже — 50 °С для дегазации местности, зараженной люизитом и ОВ типа зарина, токсинами, обезвреживает хлорпикрин, хлорацетофенон;

углекислый натрий (сода кальцинированная). Применяется в виде 2% -ных растворов для дегазации белья, обмундирования, путем кипячения, зараженных ипритами и 0В;

едкий натрий. В виде 10% -ных растворов в воде при температуре не ниже — 50 °С используется для дегазации местности, зараженной люизитом, и для дезинфекции местности, зараженной токсинами;

аммиак и аммиачная вода. 20% -ные водные растворы применяются для дегазации вооружения, боевой техники, транспорта, местности, зараженных ФОВ;

дегазирущий раствор № 1 предназначен для дегазации V-газов и иприта;

дегазирующий раствор № 2-ащ (аммиачно-щелочной) предназначен для дегазации типа ОВ зомана (зарина);

химический способ — основан на способности ОВТВ к реакциям гидролиза, окисление, хлорирование или связывание с образованием безвредных или малотоксичных соединений);

Вещества, содержащие активный хлор:

хлорная известь — применяется для дегазации почвы, строений и грубой материальной части, зараженной ипритом и люизитом либо в сухом виде, либо в виде кашицы (1: 2) или водной суспензии (1: 5);

дветретиеосновная соль гипохлорида кальция (ДТС-ГК). Свежий продукт содержит 56% активного хлора. Используется суспензии 1: 4 или кашица 1: 1, 1: 2. Применяется при тех же условиях и для тех же целей, что и хлорная известь;

хлорамин — Б (ДТ-1). Дегазирует 0В типа иприта;

дихлорамин Б (ДТ-2). Применяется 10% -ный раствор в ДХЭ для дегазации боевой техники при температуре до 35 °С;

гексахлормеламин (ДТ-6). Применяется в 5-8% -ных растворах в дихлорэтане под названием «Дегазирующий раствор № 1».

смешанный метод — при котором благодаря совместному воздействию физических и химических факторов, происходит быстрое и полное разрушение ОВТВ.

Дезактивацией — называют процесс уменьшения радиоактивной заражённости различных объектов до безопасных величин путём удаления РВ с их поверхности. Способы дезактивации основаны на физических и физико-химических процессах. При использовании физических способов дезактивации радиоактивные изотопы можно удалить без помощи химических веществ: обметанием, вытряхиванием, выкалачиваниемсмыванием водой, снятия заражённого слоя. Эффективность этого метода в большинстве случаев зависит от условия заражения.

Для дезактивации используются следующие методы:

безжидкостные — обметание, вытряхивание, выколачивание, отсасывание, обдувание и т.п.;

жидкостные — обмывание водой и моющими дезактивирующими растворами, струей, струей со щетками, протирание ветошью;

газожидкостные — смывание газожидкостным способом, т.е. прерывистым газожидкостным потоком, уменьшает загрязнении в 40-60 раз.

Блок электрохимической дезактивации предназначен для дезактивации металлических поверхностей и сбора образовавшихся РАО в сборник Универсальной установки дезактивации (УУД).

Комплектующие, основные технические характеристики

(1) — Емкость для электролита объемом 10 литров из нержавеющей стали.(1.1) — Горловина с крышкой для заливки электролита ВНИМАНИЕ: работает под давлением 0,7 Bar.
(1.2) — Редуктор давления.
(1.3) — Кран для регулировки подачи электролита на электрод.
(1.4) — Кран-штуцер для присоединения системы сжатого воздуха Универсальной установки дезактивации (УУД — основной блок).

(2) — Источник питания (ИП) — Горн-КГ со встроенным пультом управления (ПУ) (2.1.)
(см. Инструкция по установке)

(3) — Пульт управления выносной Л.473 (см

Руководство по эксплуатации)
(4) — Рабочий электрод состоит из нержавеющей стали и фторопласта(4.1) Кран для регулировки подачи электролита на электрод.
(4.2) Место присоединения вакуумного сбора.
(4.3) Пористая прокладка между рабочей поверхностью электрода и обрабатываемой поверхностью.
(4.4) Трубка удлинитель.

(5) — Трубка подачи электролита.
(6) — Соединительный провод «+» (красный) с зажимом.
(7) — Соединительный провод «-» (синий) к рабочему электроду.
(8) — Провод заземления.

Требования к персоналу при проведении работ с помощью УУД:

Персонал должен быть обеспечен индивидуальными средствами защиты, спецодежда, резиновые перчатки, защитные очки или маска, спец.обувь, респираторы или защитные маски с фильтрами и ознакомлен с инструкцией по эксплуатации УУД.

Установки прошли испытания и работают на объектах Росатома, МЧС, РАН.

Теория и практика

Теория и практика Дезактивации основаны на знании закономерностей радиоактивного загрязнения и физико-химических процессов, лежащих в его основе. Характер взаимодействия и прочность связи радиоактивных веществ с объектом загрязнения обусловлены процессами адгезии, абсорбции и адсорбции, хемосорбции, комплексообразования и ионного обмена. Напр., при попадании радиоактивных веществ на поверхность кожи может происходить адгезионное взаимодействие радиоактивных частиц с поверхностью, адсорбция их поверхностными структурами кожи, хемосорбция, комплексообразование и ионный обмен с участием активных радикалов водно-жировой пленки, покрывающей кожу, и биохимических компонентов этого органа. Роль каждого из этих процессов определяется агрегатным состоянием и физ.-хим. свойствами радиоактивных веществ и их носителей и особенностями объекта загрязнения. При прочих равных условиях прочность связи радиоактивного загрязнения за счет физ. сил сцепления меньше, чем вследствие хим. взаимодействия. Поэтому удаление радиоактивного загрязнения в твердой фазе (напр., в виде пыли) достигается легче, чем Дезактивация загрязнения радиоактивными р-рами. Радиоактивные вещества, находящиеся в р-рах, не содержащих изотопных носителей, более прочно фиксируются на поверхностях и труднее дезактивируются, чем радиоактивные вещества в виде р-ров с носителями и балластными солями.

Сорбция радиоактивных веществ на поверхностях зависит от их хим. состояния в р-рах и ионного потенциала элемента. Прочность связи многих элементов увеличивается при значениях pH загрязняющего р-ра, близких к значениям pH перехода радионуклида в коллоидное состояние и с возрастанием его ионного потенциала. В результате диффузии и других процессов радиоактивные вещества могут частично проникать в глубь покрытий из полимерных материалов и в стекло. На металлических поверхностях этому способствует коррозия и образование окисной пленки. Эффективность Д. снижается с увеличением времени контакта радиоактивных веществ с объектами. Радиоактивные вещества в зависимости от их природы и физ.-хим. свойств могут находиться в поверхностных водах в ионодисперсном (молекулярном), псевдоколлоидном (коллоидном) и грубодисперсном (частицы > 0,1 мкм) состояниях. На преобладание той или иной формы в свою очередь оказывает влияние хим. состав воды и наличие в ней органических примесей.

Универсальная установка дезактивации для макро-поверхностей и особо опасных объектов

Для более эффективной работы мы предлагаем использовать УУД для макро-поверхностей(состоящую из 3 модулей), которая имеет большую производительность, чем базовая модель УУД, что сокращает время работы на макро поверхностях и в зонах повышенного радиационного фона, где каждая минута на счету, например, при выводе из эксплуатации горячих камер, реакторных установок, зданий и сооружений.

Установка состоит из трех отдельных модулей на колесах:

Модуль №1: Предназначен для сбора ТРО и ЖРО, укомплектован вакуумной турбиной и циклонным фильтр-сборником.

Основные тех. характеристики модуля: 5 KW, 380V

Производительность – 640 м3/мин.

Разряжение 800 мл бар

Сборник 80-100 л. с датчиком заполнения.

Фильтрующая головка с циклоном и фильтром ФяС.

Производительность модуля по сбору ТРО и образовавшихся в процессе дезактивации ЖРО (пены, растворы) зависит от поверхности, насадки и степени загрязнения. Ровные поверхности – насадка с широким сбором от 5 до 20 сек/м2. Труднодоступные поверхности – насадка с узким сбором от 1 до 2 мин/м2.

Модуль №2: Предназначен для пенной дезактивации (нанесения пены на обрабатываемую поверхность) и обеспечивает работу пневмоинструмента. Укомплектована компрессором, пеногенератором, ресивером, пневмоинструментом.

Компрессор – 5,5 кВт, 3 ф. 380V, 50 Гц

Производительность – 950/840 л/мин.

Давление – 10 бар.

Рессивер – 50л.

Обеспечивает безостановочную работу пневмоинструмента.

Пеногенератор SCX150 8 бар, объем 50л

Производительность нанесения пены – 3-10 сек/м2.

Время обработки 1м.кв.- около 5мин.

Пневмоинструмент, входящий в комплект, состоит из отбойного молотка для демонтажа кирпичных стен и бетонных стен, пола, потолка, набор отрезных машинок с различными отрезными кругами и кордовыми щетками.

Модуль №3: Предназначен для отсоса радиоактивных пыли и аэрозолей возникающих при работе связанной с образование пыли при ВЭ – это работы отбойным молотком, зубилом, отрезные машинкой с дисками и корщетками и других источниками пылеобразования, модуль комплектуется осевым вентилятором, фильтром, зонт.

Что влияет на степень загрязнения?

Загрязняющие вещества могут находиться либо на поверхности средств
индивидуальной защиты, либо проникать в материал СИЗС. Поверхностные
загрязнения легко обнаруживаются и удаляются, однако загрязняющие
вещества, которые проникли в материал, обнаружить и удалить трудно или
невозможно. 

Если загрязняющие вещества, которые проникли в материал, не
удаляются путем дезактивации, они продолжают проникать на любую поверхность
материала, где они могут вызвать неожиданное воздействие.

На степень проникновения влияют пять основных факторов:

1. Время
   контакта. Чем дольше загрязнитель находится в контакте с объектом, тем
   больше вероятность и степень проникновения. По этой причине минимизация
   времени контакта является одной из наиболее важных целей программы дезактивации;
2. Концентрация. Молекулы
   перемещаются из областей высокой концентрации в области низкой
   концентрации. По мере увеличения концентрации отходов повышается
   вероятность проникновения с СИЗС на личную одежду персонала, граждан;
3. Температура. Повышение
   температуры обычно увеличивает скорость проникновения загрязняющих
   радиоактивных веществ;
4. Размер
   загрязняющих молекул и поровое пространство. Проницаемость увеличивается
   по мере того, как молекула загрязняющего вещества становится меньше, и по мере
   того, как увеличивается поровое пространство проникающего материала;
5. Физическое
   состояние отходов. Как правило, газы, пары и жидкости с низкой вязкостью
   имеют лучшую проникающую способность, чем жидкости или твердые вещества с
   высокой вязкостью.