EP0352594A1 - Elektropolierverfahren zum Zwecke der Dekontamination - Google Patents

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EP0352594A1
EP0352594A1 EP89113091A EP89113091A EP0352594A1 EP 0352594 A1 EP0352594 A1 EP 0352594A1 EP 89113091 A EP89113091 A EP 89113091A EP 89113091 A EP89113091 A EP 89113091A EP 0352594 A1 EP0352594 A1 EP 0352594A1
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decontamination
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nuclear
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
    • G21F9/002—Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes
    • G21F9/004—Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes of metallic surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing

Definitions

  • the invention relates to an electropolishing process for the purpose of decontamination of parts of plants in nuclear plants.
  • dilute sulfuric acid or dilute phosphoric acid is used.
  • the sponge electrode is used to wipe the surface to be decontaminated when the voltage is switched on. With this method, a very thin surface layer with the surface-attached impurities is removed and the removal is washed away with the electrolyte solution of deionized water and electrolyte.
  • the radioactivity of contaminated surfaces can easily be reduced by more than a power of ten.
  • the acid used in decontamination contains radioactive residues from the material removal after decontamination and must therefore be disposed of at great expense.
  • the disposal effort is Considerable in terms of both costs and personal protection.
  • the acidic solutions that remain after decontamination are collected in special containers and transported to processing plants. Special shielding is required in the factory and during transport in order to reduce the radioactive radiation into the environment to the permissible level.
  • the object of the invention is to reduce the radiation exposure of the personnel during the decontamination of system parts on the one hand and the technical and financial outlay of such measures on the other.
  • deionate is used for electropolishing, which is enriched to ensure electrical conductivity with an electrolyte which can be worked up by the factory water treatment system.
  • the solution that remains after decontamination no longer needs to be transported in shielded containers, but can be transported through the company's own water purification or treatment system can be refurbished.
  • the resulting salts can be filtered out.
  • the component to be decontaminated leaks into other system parts, for example into a connected pipeline, it is possible to dispense with a special suction of the leaked liquid. From there, it gets to the factory water treatment plant without further measures, where it is treated. This significantly reduces the radiation exposure of the personnel.
  • those electrolytes that are present in the primary coolant can be added to the deionate. This reliably prevents damage to materials due to electrolyte residues remaining in the adjacent system parts, because the electrolytes used are present in the primary coolant anyway and the materials used are designed for these electrolytes.
  • the temperature of the deionate enriched with an electrolyte is increased above the ambient temperature. This increases its conductivity, which improves the result of the decontamination.
  • a sponge electrode is inserted whose distance from the surface of a component to be treated is less than 10 mm. A largely complete decontamination is thus achieved.
  • the inner wall of a pressure line in the primary circuit of a nuclear reactor is intended for the purpose of implementation be decontaminated from maintenance work, for example an electropolishing device can be used, as disclosed in German Offenlegungsschrift 33 45 278.
  • an electropolishing device can be used, as disclosed in German Offenlegungsschrift 33 45 278.
  • the electrolyte solution used there mostly dilute sulfuric acid - deionate is used, to which boric acid, for example, has previously been added. Since the electrical conductivity that can be achieved with boric acid is significantly lower than the conductivity that can be achieved with sulfuric acid, the current flow and thus the erosion per unit of time will also be lower.
  • the deionate enriched with boric acid supplied to the sponge electrodes can be warmed up before being introduced into the sponge electrode.
  • the limit temperature to be maintained is limited by the temperature resistance of the sponge and the other components of the sponge electrode and by the formation of steam. Temperatures of the deionate enriched with boric acid around 75 ° C are realistic when using temperature-resistant sponges.
  • the thickness of the sponge used ie the distance of the metallic part of the sponge electrode from the surface to be decontaminated, can be reduced. Sponge thicknesses of 10 mm and below, preferably 5 mm, can be used well.
  • the operation of the electropolishing device can be carried out in a conventional manner, as is known from DE-OS 33 45 278 or DE-OS 33 43 396.
  • a heater for heating the electrolyte solution to the supply line to the sponge electrode.
  • the boron acid-enriched deionate with the removed surface substances, including the radioactive material originally attached to the surface is located in a collecting container for the electrolyte solution.
  • the interior of the tube or container treated in this way is left with small amounts of Electrolyte solution contaminated.
  • the nuclear power plant can be put into operation again after the decontamination without cumbersome extraction of the remaining electrolyte solution quantity.
  • the resulting slight increase in the boric acid content in the coolant can easily be worked up by the factory water treatment system. This saves the human effort that would otherwise be required with the extraction.
  • the amount of electrolyte solution in the collecting container can also be gradually fed to the factory water treatment system after filtering off the removed material, processed there and fed to the primary coolant.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektropolierverfahren zum Zwecke der Dekontamination von Anlagenteilen in kerntechnischen Anlagen. Dabei besteht das Problem, die Strahlenbelastung des Personals bei der Dekontamination von Anlagenteilen einerseits und den technischen und finanziellen Aufwand solcher Maßnahmen andererseits zu verringern. Hierzu sieht die Erfindung vor, daß zum Elektropolieren Deionat verwendet wird, welches mit solchen Elektrolyten angereichert ist, die die Leitfähigkeit des Deionats erhöhen und zugleich von der werkseigenen Wasseraufbereitungsanlage aufarbeitbar sind. Beim Einsatz in Kernkraftwerken können dem Deionat solche Elektrolyte zugesetzt werden, die im Primärkühlmittel ohnehin vorhanden sind. Die Erfindung ist insbesondere zu Zwecken der Dekontamination von Anlagenteilen in kerntechnischen Anlagen, wie zum Beispiel von Kernkraftwerken, geeignet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektropolierverfahren zum Zwecke der Dekontamination von Anlagenteilen in kerntechnischen Anlagen.
  • Beim Betrieb von kerntechnischen Anlagen ist eine Kontamination von mit radioaktiven Substanzen in Berührung kommenden Anlagen­teile, wie Rohrleitungen, Behälter, Wellen und dergleichen, meist nicht zu vermeiden. Die Kontamination beruht ganz über­wiegend auf der Ablagerung radioaktiver Nuklide auf den Ober­flächen dieser Anlagenteile. Für die Dekontamination der Anla­genteile haben sich bisher Elektropolierverfahren bewährt, die beispielsweise aus der DE-OS 33 43 396 und der DE-OS-33 45 278 bekannt sind. Bei den meisten dieser Elektropolierverfahren schaltet man das Anlagenteil, dessen Oberfläche dekontaminiert werden soll, als Anode und eine Schwammelektrode als Kathode. Die leitende Verbindung zwischen Kathode und Anode wird durch Deionat, dem zur Sicherstellung einer ausreichend großen Leit­fähigkeit, ein Elektrolyt zugemischt ist, hergestellt. In den meisten Fällen wird hierzu verdünnte Schwefelsäure oder ver­dünnte Phosphorsäure eingesetzt. Mit der Schwammelektrode wird bei eingeschalteter Spannung über die zu dekontaminierende Ober­fläche gewischt. Bei diesem Verfahren wird eine sehr dünne Ober­flächenschicht mit den oberflächlich angelagerten Verunreini­gungen abgetragen und der Abtrag mit der Elektrolytlösung aus Deionat und Elektrolyt fortgeschwemmt. Erfahrungsgemäß läßt sich so die Radioaktivität kontaminierter Oberflächen ohne weiteres um mehr als eine Zehnerpotenz vermindern.
  • Die beim Dekontaminieren eingesetzte Säure enthält nach dem De­kontaminieren radioaktiven Rückstand aus dem Materialabtrag und muß daher aufwendig entsorgt werden. Der Entsorgungsaufwand ist sowohl hinsichtlich der Kosten als auch hinsichtlich des Per­sonenschutzes beachtlich. Die sauren Lösungen, die nach der De­kontamination übrig bleiben, werden in speziellen Behältern ge­sammelt und zu Aufbereitungsanlagen transportiert. Im Werk und beim Transport sind besondere Abschirmungen erforderlich, um die radioaktive Strahlung in die Umgebung auf das zulässige Maß zu reduzieren.
  • Zugleich muß beim Dekontaminieren dafür gesorgt werden, daß Leckagen weitgehend vermieden werden, um eine Kontamination benachbarter Anlagenbereiche zu vermeiden. Insbesondere bei der Dekontamination in Primärkreisläufen von Kraftwerken müssen ganze Rohrabschnitte sorgfältig abgedichtet werden. Unvermeid­liche Leckagen in eine an das zu dekontaminierende Bauteil an­geschlossene Rohrleitung hinein machen eine sorgfältige Ab­saugung der ausgetretenen Flüssigkeit notwendig. Diese zusätz­lichen Arbeiten führen zur Erhöhung der Strahlenbelastung des Personals und erhöhen zugleich auch das technische Risiko und die Kostenbelastung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlenbelastung des Personals bei der Dekontamination von Anlagenteilen einer­seits und den technischen und finanziellen Aufwand solcher Maß­nahmen andererseits zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Elektropolieren Deionat verwendet wird, welches zur Gewährlei­stung einer elektrischen Leitfähigkeit mit einem Elektrolyten angereichert ist, der von der werkseigenen Wasseraufbereitungs anlage aufarbeitbar ist.
  • Wegen der Verwendung von Deionat, welches mit solchen Elektro­lyten angereichert ist, welche von der werkseigenen Wasserauf­bereitungsanlage aufarbeitbar sind, braucht die Lösung, die nach der Dekontamination übrig bleibt, nicht mehr in abgeschirm­ten Behältnissen abtransportiert zu werden, sondern kann durch die werkseigene Wasserreinigungs- bzw. Aufbereitungsanlage auf­gearbeitet werden. Die dabei anfallenden Salze können ausgefil­tert werden. Außerdem ist es möglich, bei Leckagen des zu dekon­taminierenden Bauteils in andere Anlagenteile, beispielsweise in eine angeschlossene Rohrleitung hinein auf eine besondere Absau­gung der ausgetretenen Flüssigkeit zu verzichten. Diese gelangt von dort ohne weitere Maßnahmen in die werkseigene Wasseraufbe­reitungsanlage, wo sie aufbereitet wird. Dadurch vermindert sich die Strahlenbelastung des Personals erheblich.
  • Beim Einsatz in Kernkraftwerken können dem Deionat in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung solche Elektrolyte zugesetzt werden, die im Primärkühlmittel ohnehin vorhanden sind. Hierdurch werden Werkstoffschädigungen durch in den an­grenzenden Anlagenteilen verbleibende Elektrolytrückstände zu­verlässig vermieden, weil die verwendeten Elektrolyte ohnedies im Primärkühlmittel vorhanden sind und die verwendeten Werk­stoffe für diese Elektrolyte ausgelegt sind. So ist es bei Kernkraftwerken besonders vorteilhaft, dem Deionat Borsäure oder Lithiumhydroxid zuzusetzen.
  • Beispielsweise wird die Temperatur des mit einem Elektrolyt an­gereichterten Deionats über die Umgebungstemperatur hinaus er­höht. Dadurch wird dessen Leitfähigkeit erhöht, was das Ergebnis der Dekontamination verbessert.
  • Nach einem anderen Beispiel wird eine Schwammelektrode einge setzt, deren Abstand zur zu behandelnden Oberfläche eines Bauteiles kleiner als 10 mm ist. Damit erzielt man eine weitge­hend vollständige Dekontamination.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines Aus­führungsbeispiels erläutert.
  • Soll beispielsweise die Innenwandung einer Druckleitung im Primärkreislauf eines Kernreaktors zum Zwecke der Durchführung von Wartungsarbeiten dekontaminiert werden, so kann beispiels­weise eine Elektropoliervorrichtung zum Einsatz kommen, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift 33 45 278 offenbart ist. Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird jedoch, anstelle der dort verwendeten Elektrolytlösung - meist verdünnte Schwefel­säure - Deionat eingesetzt, dem man zuvor beispielsweise Bor­säure zugesetzt hat. Da die elektrische Leitfahigkeit, die man mit Borsäure erreichen kann, deutlich geringer ist als die Leit­fähigkeit, die man mit Schwefelsäure erreichen kann, wird auch der Stromfluß und damit auch der Abtrag je Zeiteinheit geringer ausfallen. Um diese Minderleistung aufzufangen kann das den Schwammelektroden zugeführte, mit Borsäure angereicherte Deio­nat vor der Einleitung in die Schwammelektrode aufgewärmt wer­den. Die hierbei einzuhaltende Grenztemperatur wird durch die Temperaturfestigkeit des Schwamms und der übrigen Bauelemente der Schwammelektrode sowie durch die Dampfbildung begrenzt. Temperaturen des mit Borsäure angereicherten Deionats um 75° C sind bei der Verwendung entsprechend temperaturfester Schwämme realistisch. Des weiteren kann zur Erhöhung des Abtrags je Zeiteinheit auch die Dicke des verwendeten Schwamms, das heißt der Abstand des metallischen Teils der Schwammelektrode von der zu dekontaminierenden Oberfläche verringert werden. Hierbei sind Schwammstärken von 10 mm und darunter, vorzugsweise von 5 mm, gut brauchbar.
  • Der Betrieb der Elektropoliervorrichtung kann in herkömmlicher Weise, wie dies durch die DE-OS 33 45 278 oder die DE-OS 33 43 396 bekannt ist, erfolgen. Dabei ist es anlagenseitig jedoch zweck­mäßig, an die Zuführungsleitung zur Schwammelektrode eine Hei­zung für die Aufwärmung der Elektrolytlösung anzuschließen. Nach Abschluß der Elektropolierarbeiten befindet sich in einem Auf­fangbehälter für die Elektrolytlösung das mit Borsäure angerei­cherte Deionat mit den abgetragenen Oberflächensubstanzen in­klusive des ursprünglich an der Oberfläche angelagerten radioak­tiven Materials. Außerdem ist der Innenraum des so behandelten Rohres oder Behältnisses mit geringen Mengen an zurückgebliebener Elektrolytlösung verunreinigt. Da diese zurückgebliebenen Elektrolytlösungsmengen sich im wesentlichen aus dem ohnehin im Primärkreislauf befindlichen Deionat und Borsäure zusammensetzen und in ihrer Menge gegenüber der betriebsmäßig durchzusetzenden Menge an Deionat verschwindend gering sind, kann die Kernkraft­anlage nach der Dekontamination ohne umständliche Absaugung der zurückgebliebenen Elektrolytlösungsmenge wieder in Betrieb ge­nommen werden. Die hierdurch bedingte geringfügige Erhöhung des Borsäuregehalts im Kühlmittel kann durch die werksseitige Wasser­aufbereitungsanlage ohne weiteres aufgearbeitet werden. Hier­durch wird der mit der Absaugung sonst erforderliche Personen­einsatz eingespart. Auch die Elektrolytlösungsmenge im Auffang­behälter kann nach Abfiltern des abgetragenen Materials allmäh­lich der werkseigenen Wasseraufbereitungsanlage zugeführt, dort aufgearbeitet und dem Primärkühlmittel zugeführt werden.
  • Es ist ein großer Vorteil dieser Art der Dekontamination darin zu sehen, daß die die Strahlenbelastung des Personals erhöhende und arbeitsaufwendige Absaugung von aus unvermeidlichen Leckagen ausgetretener Flüssigkeit unterbleiben kann und daß darüber hin­aus der Transport der verbrauchten Elektrolytlösungsmengen außer­halb der Kraftwerksanlage entfällt. Schließlich ist es ein wei­terer Vorteil dieses Verfahrens, daß die Aufarbeitung der Elek­trolytlösung nach der Dekontamination mit der werkseigenen Wasseraufbereitungsanlage durchgeführt werden kann. Nicht zu vergessen ist, daß nach der Aufarbeitung der Lösung der größte Teil, nämlich das Deionat, wieder verwendet werden kann und nur ein sehr kleiner schlammartiger Rückstand entsorgt werden muß, wie dies von Zeit zu Zeit auch mit den Rückständen des betrieb­lichen Wasserreinigungsvorgangs erfolgt.

Claims (6)

1. Elektropolierverfahren zum Zwecke der Dekontamination von Anlagenteilen in kerntechnischen Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Elektropolieren Deionat verwendet wird, welches zur Gewährleistung einer elektrischen Leitfähigkeit mit einem Elektrolyten angereichert ist, der von der werkseigenen Wasseraufbereitungsanlage aufarbeitbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß beim Einsatz in Kernkraftwerken dem Deionat ein Elektrolyt zugesetzt wird, der im Primärkühlmittel ohnehin vorhanden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß dem Deionat Borsäure zugesetzt wird.
4.Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Deionat Lithiumhydroxid zugesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß die Temperatur des mit einem Elektrolyt angereicherten Deionats zur Erhöhung von dessen Leitfähigkeit über die Umgebungstemperatur hinaus erhöht wird.
6.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß eine Schwamm­elektrode zum Einsatz kommt, bei der der Abstand der Elektrode zur behandelnden Oberfläche kleiner als 10 mm ist.
EP89113091A 1988-07-28 1989-07-17 Elektropolierverfahren zum Zwecke der Dekontamination Expired - Lifetime EP0352594B1 (de)

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BR (1) BR8903736A (de)
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ES (1) ES2042895T3 (de)
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