DE3716565A1 - Verfahren zum dekontaminieren von festen oberflaechen - Google Patents
Verfahren zum dekontaminieren von festen oberflaechenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dekontaminieren von
festen Oberflächen, das sich insbesondere dazu eignet, in
Nuklearanlagen die Gefährdung des Personals durch radioaktive
Substanzen zu verringern.
Verfahren zum Dekontaminieren von festen Oberflächen, bei
denen Bläschen in einer Flüssigkeit gebildet werden und die
plötzlich auftretenden Kräfte (Impulsivkräfte), die beim Plat
zen der Bläschen entstehen, zur Abtrennung und Entfernung von
an den festen Oberflächen haftenden Substanzen eingesetzt
werden, bringen insofern bestimmte Vorteile mit sich, als sie
sich zum Dekontaminieren von kompliziert geformten Gegenstän
den eignen, nur zur Bildung einer geringen sekundären Abwas
sermenge führen und nicht die Anwendung von Chemikalien erfor
derlich machen. Infolgedessen haben derartige Verfahren in
letzter Zeit zunehmende Beachtung gefunden. Zu diesen Verfah
ren gehört beispielsweise das Ultraschall-Waschverfahren ge
mäss JP-OS 1 04 799/1980. Bei diesem Verfahren werden Druckvi
brationen in einer Flüssigkeit, die durch Ultraschallwellen
hervorgerufen werden, angewandt. Dadurch werden ständig Bläs
chen gebildet, die in der Flüssigkeit zum Platzen kommen. Bei
diesem Verfahren ist es möglich, sogenannte weiche Beläge, wie
an der Aussenschicht einer festen Oberfläche haftende Substan
zen, zu entfernen, während es nicht möglich ist, sogenannte
harte Beläge, z.B. in tieferen Schichten des Gegenstands vor
liegende Oxidschichten, zu dekontaminieren. Da derartige, in
der Praxis eingesetzte Ultraschall-Dekontaminierungsvorrich
tungen einen Ultraschallgenerator, einen piezoelektrischen
Wandler und ein Reinigungsbad umfassen und da bei diesen
Verfahren der zu dekontaminierende Gegenstand in eine Flüssig
keit im Reinigungsbad eingetaucht werden muss, hat es sich als
unmöglich erwiesen, Rohre oder in installiertem Zustand be
findliche Instrumente zu dekontaminieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Dekontaminie
ren von festen Oberflächen bereit zu stellen, bei dem die
vorerwähnten Nachteile des mit Ultraschallwellen arbeitenden
herkömmlichen Verfahrens überwunden werden und mit dem es
möglich ist, harte Beläge und andere Substanzen auch von
Rohren und fest installierten Vorrichtungen zu beseitigen.
Beim erfindungsgemässen Verfahren werden folgende Stufen
durchgeführt:
- - der zu dekontaminierende Gegenstand wird in eine Flüssigkeit eingetaucht,
- - in der Flüssigkeit werden durch Einleiten von Dampf Bläschen gebildet und
- - die Bläschen werden an der festen, zu dekontaminierenden Oberfläche, die in Kontakt mit der Flüssigkeit steht, zum Platzen gebracht, so dass die an der festen Oberfläche haftenden Substanzen durch die beim Platzen der Bläschen entstehende plötzlich wirkende Kraft abgetrennt und entfernt werden.
Erfindungsgemäss lassen sich Bläschen bilden, die im Vergleich
zu den beim Ultraschall-Waschverfahren gebildeten Bläschen
äusserst gross sind. Bei erfindungsgemässen Verfahren wird
Dampf angewandt. Somit ist es möglich, eine stärkere, plötz
lich wirkende Kraft zu erreichen, was zu einer ausgezeichneten
Dekontaminierungswirkung führt.
Nachstehend wird die Funktion und die Wirkung des erfindungs
gemässen Dekontaminierungsverfahrens näher erläutert.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist insofern Ähnlichkeiten
mit dem vorerwähnten Ultraschall-Waschverfahren auf, als die
Bildung von Bläschen in einer Flüssigkeit stattfindet und die
Dekontaminierung unter Ausnutzung der beim Platzen der Bläs
chen entstehenden plötzlichen Kräfte erfolgt. Erfindungsgemäss
ist es jedoch möglich, im Vergleich zum Ultraschall-Waschver
fahren Bläschen mit wesentlich grösserem Durchmesser zu bil
den, indem man Dampf direkt in die Flüssigkeit einspritzt. Die
gebildete plötzlich wirkende Kraft ist proportional zur drit
ten Potenz des ursprünglichen Bläschendurchmessers. Somit ist
die plötzlich wirkende Kraft wesentlich grösser, als die beim
Ultraschall-Waschverfahren erzielte Kraft. Dadurch ist es nicht
nur möglich, weiche Beläge, die an der Oberfläche als Aussen
schicht haften, zu entfernen, sondern man kann auch in tiefe
ren Schichten befindliche harte Beläge beseitigen.
Da erfindungsgemäss kein Dekontaminierungsmittel oder Abrieb
mittel verwendet wird, verbleibt nach der Dekontaminierung
kein derartiges Mittel, so dass sich keine nachteilige Wirkung
auf den einwandfreien Zustand der Rohre oder Instrumente er
gibt.
Beim erfindungsgemässen Dekontaminierungsverfahren von festen
Oberflächen entspricht die Menge der im Anschluss an die
Dekontaminierung gebildeten sekundären Abwasserlösung der
Dampfmenge, die zur Erzeugung der Bläschen eingespritzt worden
ist. Jedoch wird das Dampfvolumen nach Kondensation auf das
etwa 1/1500-fache verringert, so dass die vorliegende Abwas
sermenge sehr gering gehalten werden kann.
Erfindungsgemäss wird nur Dampf verwendet. Dies ergibt im
Vergleich zu herkömmlichen Dekontaminierungsverfahren, bei
denen spezielle Chemikalien und Wasser unter hohem Druck ein
gesetzt werden, einen sehr hohen Sicherheitsgrad. Ferner wird
erfindungsgemäss bei der Dekontaminierung kein Staub erzeugt,
was es ermöglicht, vom gesundheitlichen Standpunkt aus ein
wandfreie Arbeitsbedingungen zu schaffen.
Da man sich erfindungsgemäss der beim Platzen der Bläschen
entstehenden plötzlich wirkenden Kraft bedient, ist es mög
lich, kompliziert geformte Oberflächen zu dekontaminieren. Da
erfindungsgemäss ferner nur die Injektion von Dampf angewandt
wird, ist es möglich, auch die Innenseite von Rohren oder
Instrumenten an Ort und Stelle zu dekontaminieren.
Da erfindungsgemäss sämtliche Arbeitsschritte der Dekontami
nierung in einer Flüssigkeit durchgeführt werden und der Druck
des einzuspritzenden Dampfes nieder sein kann, besteht keine
Möglichkeit der Kontaminierung durch Spritzwasser.
Fig. 1a, 1b, 2 und 3 stellen schematische Querschnitte der in
den folgenden Beispielen verwendeten erfindungsgemässen Dekon
taminierungsvorrichtung dar.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter
Bezugnahme auf Fig. 1a und 1b beschrieben. Gemäss dieser Aus
führungsform wird ein zu dekontaminierendes Kupferrohr 1 in
ein Wasserbad 2 gebracht. Dampf wird aus den Dampfdüsen 5 mit
einem Innendurchmesser von 20A auf der Oberfläche des Kupfer
rohrs kondensiert, um es zu dekontaminieren. Das Wasserbad 2
ist mit Wasser von 60°C gefüllt. Dampf von 100°C wird aus
einer Dampfzufuhrvorrichtung 3 über das Dampfzufuhrrohr 4 mit
einem Druck von 10 kgf/cm2 in die Dampfdüsen 5 geleitet. Da
die Temperatur des Kupferrohrs im Wasserbad 2 beim Ausblasen
des Dampfes ansteigt, wird Kühlflüssigkeit in das Kupferrohr 1
über die damit verbundenen Rohre (M) eingeleitet. Der Dampf
wird aus der Düse 5 mit konstanter Geschwindigkeit von 130 kg/h
ausgestossen. In Fig. 1a bedeutet "L" ein Pegelmessinstrument,
"T" ein Thermometer, "P" ein Druckmessgerät und "F" ein
Strömungsmessgerät. Fig. 1b zeigt den Zustand von Dampf (S),
der am zu dekontaminierenden Rohr 1 gegeben ist. Da ferner der
an der Oberfläche des zu dekontaminierenden Gegenstands 1
kondensierte Dampf zu Kondenswasser wird, steigt das Flüssig
keitsniveau im Wasserbad 2. Eine diesem Niveauanstieg ent
sprechende Flüssigkeitsmenge wird durch eine Überlaufleitung 7
abgezogen.
Durch diese Dekontaminierung ergibt sich die Entfernung einer
Oberflächenschicht von 38 mg bei 7-tägiger Dampfeinspritzung.
Diese Ausführungsform eignet sich auch zur Dekontaminierung
von Gegenständen mit komplizierter Oberfläche unter Verwendung
einer einfachen Vorrichtung und zur Dekontaminierung von har
ten Belägen, die mit dem herkömmlichen Ultraschall-Waschver
fahren nicht wirksam entfernt werden können.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2
dargestellt. Gemäss dieser Ausführungsform wird eine beweg
liche Dampfdüse 5 im Rohr 8 bewegt, um die Innenseite des
Rohrs 8 zu dekontaminieren. Die Dampfdüse 5 wird im Rohr 8 von
einer Haltevorrichtung 10 gehalten, so dass die Stellung der
Dampfdüse 5 in geeigneter Weise eingestellt und im Rohr 8
verstellt werden kann. Der Dampf wird unter den gleichen
Bedingungen wie in Beispiel 1 aus der Dampfzufuhrvorrichtung 3
über eine Dampfzufuhrleitung 4 der Dampfdüse 5 zugeführt. Die
Dampfzufuhrleitung 4 besteht aus einem biegsamen Rohr, um zu
gewährleisten, dass der Dampf in geeigneter Weise zuführbar
ist, wenn das Rohr 8 in Längsrichtung gebogen ist. Der an der
Innenseite des Rohrs 8 kondensierte Dampf führt zur Bildung
von Kondenswasser und erhöht die Wassermenge im Rohr 8. Das
überschüssige Wasser wird durch eine Abführleitung 9 abgezo
gen. Da die Temperatur der Flüssigkeit im Rohr 8 bei der
Kondensation des eingespritzen Dampfes ansteigt, wird die
Aussenseite des Rohres 8 durch eine Kühlvorrichtung 6 gekühlt,
oder der Temperaturanstieg des Wassers im Rohr 8 wird auf
einer Temperatur nicht über der Sättigungstemperatur gehalten,
indem man kontinuierlich Kühlwasser aus einer Drainageleitung
zuführt. Da ferner die Dampfdüse 5 in einfacher Weise in das
Rohr 8 eingesetzt wird, muss das Rohr nicht vorher ausgebaut
werden, wie es beim Ultraschall-Waschverfahren erforderlich
ist. Somit ist eine Dekontaminierung an Ort und Stelle mög
lich. Ferner lässt sich der Dekontaminierungsvorgang sehr
einfach und wirksam durchführen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3
dargestellt. Diese Ausführungsform betrifft die Dekontami
nierung der Innenseite eines Bads 1, bei dem es sich um einen
zu dekontaminierenden Gegenstand handelt, durch im Bad 1 vor
gesehene Dampfdüsen 5. Die Dampfdüsen 5 sind hinsichtlich
ihrer Anordnung und ihrer Konstruktion so beschaffen, dass sie
der inneren Form des zu dekontaminierenden Bads 1 entsprechen.
Auf diese Weise erfolgt die Dampfzufuhr in das Innere des Bads
1 in einem entsprechenden Verteilungsmuster. Dampf wird unter
den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 aus einer Dampf
zufuhrvorrichtung 3 über eine Dampfzufuhrleitung 4 den Dampf
düsen 5 zugeführt und aus diesen ausgeblasen. Da durch Konden
sation des Dampfes an der Innenseits des Bads 1 Kondenswasser
entsteht, steigt der Wasserpegel im Bad 1. Überschüssiges
Wasser wird durch eine Überlaufleitung 7 abgezogen. Da die
Wassertemperatur im Bad 1 aufgrund der Kondensation des
Dampfes ansteigt, wird ein Teil des überschüssigen Wassers
einer Kühlvorrichtung 6 zugeführt, gekühlt und sodann in das
Bad 1 zurückgeleitet, wodurch die Wassertemperatur im Bad 1
auf eine Temperatur, die die Sättigungstemperatur nicht
übersteigt, eingestellt wird. Um bei dieser Ausführungform die
Vibration der Dampfdüsen 5 unter Kontrolle zu halten, werden
die Dampfdüsen 5 vorzugsweise mittels einer Haltevorrichtung
10 am Bad 1 befestigt.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist es möglich,
das nach der Kondensation gewonnene Waschwasser zu gewinnen
und zurückzuführen. Mit anderen Worten, es ist möglich, dass
bei Wiederverwendung des Waschwassers nach dessen Rückleitung
in die Dampfzufuhrvorrichtung 3 über die Rückführleitung 7,
die die Verlängerung der Überlaufleitung 7 darstellt, und nach
dessen Verdampfung, die Menge des bei der Dekontaminierung
gebildeten sekundären Abwassers verringert werden kann.
Selbstverständlich kann das nach der Kondensation verbleibende
Wasser aus der Abzugsleitung 9, wie in Fig. 2 gezeigt oder aus
der Überlaufleitung 7, wie in Fig. 3 gezeigt, durch
eine Rückführleitung 7 a in die Dampfzufuhrvorrichtung 3 zu
rückgeleitet werden.
Erfindungsgemäss kann vorzugsweise ein organisches Lösungsmit
tel, in die der zu dekontaminierende Gegenstand gebracht wird,
verwendet werden.
Ferner wird die vorerwähnte Flüssigkeit noch wirksamer, wenn
sie bei niedriger Temperatur gehalten wird. Besonders be
vorzugt ist es, die Flüssigkeit auf ihre Sättigungstemperatur
oder darunter zu kühlen, da dann der Dampf leicht an der
festen Oberfläche kondensiert.
Nachstehend werden die erfindungsgemäss erreichten Wirkungen
zusammengestellt.
- 1) Harte, in der Tiefe befindliche Beläge lassen sich vom zu dekontaminierenden Gegenstand entfernen. Insbesondere las sen sich bei Nuklearanlagen, bei denen ein grosser Teil der Strahlungsquellen in derartigen harten Belägen enthalten ist, durch Entfernung dieser Beläge die Mengen an Strah lungsbelastung, denen das Personal bei der Arbeit ausgesetzt ist, stark verringern.
- 2) Der einwandfreie Zustand der Rohre und Instrumente wird durch die Dekontaminierung nicht beeinträchtigt.
- 3) Die Menge des bei der Dekontaminierung gebildeten sekundä ren Abwassers ist sehr gering und kann je nach Art der ange wendeten Betriebsweise äusserst nieder gehalten werden.
- 4) Der Sicherheitsgrad während des Dekontaminierungsvorgangs ist hoch, und eine gesundheitlich einwandfreie Arbeitsumgebung kann gewährleistet werden.
- 5) Die Dekontaminierung von kompliziert geformten Körpern ist möglich, und die Innenseiten von Rohren und Instrumenten las sen sich an Ort und Stelle dekontaminieren.
- 6) Es ist möglich, die Ausbreitung von radioaktiver Kontami nierung durch den Dekontaminierungsvorgang zu unterdrücken.
Claims (4)
1. Verfahren zum Dekontaminieren von festen Oberflächen, bei
dem Bläschen in einer Flüssigkeit gebildet und an der zur
dekontaminierenden Oberfläche, die in Kontakt mit der Flüssig
keit steht, zum Platzen gebracht werden, so dass Substanzen,
die an der festen Oberfläche haften, durch die beim Platzen
der Bläschen entstehende, plötzlich wirkende Kraft abgetrennt
und entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bläschen
durch Einblasen von Dampf von aussen gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Dampf, mit der Substanz, aus der die Flüssigkeit besteht,
identisch ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Flüssigkeit auf einer der Sättigungstemperatur entsprechenden
Temperatur oder darunter gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Dampf mit der Substanz, aus dem die Flüssigkeit besteht,
identisch ist.
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