RU2681301C1 - Способ дезактивации поверхностей твердых объектов - Google Patents

Способ дезактивации поверхностей твердых объектов Download PDF

Info

Publication number
RU2681301C1
RU2681301C1 RU2018110411A RU2018110411A RU2681301C1 RU 2681301 C1 RU2681301 C1 RU 2681301C1 RU 2018110411 A RU2018110411 A RU 2018110411A RU 2018110411 A RU2018110411 A RU 2018110411A RU 2681301 C1 RU2681301 C1 RU 2681301C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
abrasive
decontamination
air
solid objects
pressure
Prior art date
Application number
RU2018110411A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Витальевич Виноградов
Original Assignee
Владимир Витальевич Виноградов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Витальевич Виноградов filed Critical Владимир Витальевич Виноградов
Priority to RU2018110411A priority Critical patent/RU2681301C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2681301C1 publication Critical patent/RU2681301C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к ядерной физике, в частности к способам обработки материалов с радиоактивным заражением. Способ дезактивации поверхностей твердых объектов с радиоактивными загрязнениями включает проведение входного радиационного контроля уровня загрязнений, подачу под давлением воздуха в абразивное устройство, содержащее горелку с плазмотроном, эжекционную камеру и ускоряющую трубу. По достижении давления воздуха не менее 2,5 бар осуществляется подача топлива в камеру сгорания с образованием, при смешении с воздухом, горючей смеси, воспламеняющейся при запуске плазмотрона от дугового разряда. В горелке создается разрежение и на ее выходе формируется факел газовой струи, направленный в эжекционную камеру, в которую подают абразив, смешивая его с горящей смесью. Горючую смесь с абразивом продвигают по ускоряющей трубе посредством находящегося под давлением воздушного потока, обеспечивая дальнейший нагрев абразива и освобождение от органических примесей и влаги. Горячим абразивом с выхода ускоряющей трубы воздействуют на поверхность твердых объектов. Проводят радиационный контроль, по результатам которого принимают решение о повторной дезактивации. Изобретение позволяет обеспечить качественное удаление радиоактивных загрязнений с использованием мобильного устройства для абразивной обработки поверхностей. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к ядерной физике, в частности к способам обработки материалов с радиоактивным заражением и может быть использовано для удаления радиоактивных загрязнений с поверхностей твердых объектов с использованием абразивной струйной обработки.
Известен способ переработки металлов, содержащих прочнофиксированные поверхностные радиоактивные загрязнения, включающий электрохимическую дезактивацию в водном растворе серной кислоты с последующей очисткой отработавшего раствора путем осаждения сульфата кальция и гидроксидов металлов при внесении оксида кальция доукрепления осветленного раствора кислотой и его повторного использования (патент 2635202, публ. 28.10.2015 г.) Повторное использование раствора для дезактивации металла предложено электрохимическую дезактивацию проводить при одновременном воздействии на раствор и металл ультразвуковых колебаний. Кроме того, в качестве дезактивирующего агента могут использоваться любые кислоты, содержащие анион, образующий труднорастворимые соединения с кальцием. Для нейтрализации и подщелачивания отработавшего раствора используются мелкодисперсный оксид кальция или известняк. Жидкие радиоактивные отходы в виде суспензии гидроксидов металлов и труднорастворимых соединений подвергаются последующему цементированию.
Недостатками известного способа является невозможность дезактивации крупных объектов и сооружений без дополнительной их фрагментации, что требует значительных временных затрат и является трудоемким. Кроме того, в способе предусмотрено использование агрессивных химических веществ, что требует обеспечения безопасности, а для образующихся жидких радиоактивных отходов необходима дополнительная переработка и дальнейшая утилизация.
Из уровня техники известен способ очистки металлических поверхностей от радиоактивных загрязнений, включающий формирование легкосъемных полимерных покрытий на очищаемых поверхностях путем нанесения на них пленкообразующей композиции в составе водорастворимого пленкообразователя, пластификатора, поверхностно-активного вещества и минеральных кислот, и последующее удаление образовавшейся полимерной пленки с фиксированными в ней радионуклеидами (Патент РФ № 2210123, публ. 10.08.2003, бюл. № 22). Процесс очистки металлических поверхностей осуществляют при анодной поляризации этих поверхностей с плотностью тока 0,2-7,5 А/дм2.
Этот способ является малоэффективным, так как удаляются только нефиксированные и, частично, слабофиксированные радиоактивные загрязнения, и технологически сложным из-за трудоемкости удаления пленки и, применяемой многокомпонентной композиции для образования пленочных покрытий, а также необходимости их дополнительной переработки и дезактивации, особенно, при необходимости обработки поверхностей значительных размеров.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ дезактивации твердых радиоактивных отходов воздействием на их поверхность в рабочей камере ледяными гранулами и дальнейшее плавление льда, последующие сбор и фильтрацию образовавшейся воды с образованием замкнутого цикла (патент РФ № 2638951, публ. 19.12.2017, бюл. № 35). [3]. Обработку ледяными гранулами проводят в ускоренном режиме.
Способ включает также входной и выходной радиационный контроль с выводом части отходов из категории радиоактивных в категорию промышленных отходов. Талая вода после дезактивации проходит полную очистку от радионуклидов, в частности микрофильтрацию, селективную сорбцию радионуклидов, и мембранную очистку низконапорным обратным осмосом. Для дезактивации крупных объектов необходима их фрагментация.
Недостатками способа являются малая эффективность дезактивации поверхностей, имеющих большую толщину слоя лакокрасочных покрытий, теплоизоляции, коррозийных и других отложений, загрязненных радиоактивными веществами. Кроме того, способ реализуется с использованием комплекса дорогостоящего оборудования и расходных материалов. Кроме того, требуется дополнительная переработка и утилизация образующейся талой воды с радиоактивным загрязнением. Усложняет технологию способа необходимость производства ледяных гранул и невозможность их долгосрочного хранения.
Техническим результатом настоящего изобретение является создание технологичного способа дезактивации поверхностей твердых объектов любых размеров, обеспечивающего высокую эффективность и скорость дезактивации, за счет качественного удаления радиоактивных загрязнений с использованием простого мобильного устройства для абразивной обработки поверхностей, в любых условиях, в том числе на открытых площадках и в полевых условиях.
Технический результат достигается тем, что способ дезактивации поверхностей твердых объектов с радиоактивными загрязнениями включает проведение входного радиационного контроля уровня загрязнений и подачу в абразивное устройство, содержащее, горелку с плазмотроном, эжекционную камеру и ускоряющую трубу под давлением воздуха. По достижению давления воздуха не менее 2,5 бар осуществляют подачу топлива в горелку с образованием, при смешении с воздухом, горючей смеси, воспламеняющейся при запуске от дугового разряда плазмотрона. При этом в горелке возрастает давление, создается разрежение и на ее выходе формируется факел газовой струи, направленный в эжекционную камеру, в которую подают абразив, смешивая его с горящей смесью. Далее, горючую смесь с абразивом продвигают по ускоряющей трубе посредством находящегося под давлением воздушного потока, обеспечивая дальнейший нагрев абразива и освобождение его от органических примесей и влаги. После этого, горячим абразивом с выхода ускоряющей трубы воздействуют на поверхность твердых объектов, разрушая и удаляя радиоактивные загрязнения. Затем проводят выходной радиационный контроль, по результатам которого принимают решение о повторной дезактивации.
При воздействии на поверхность твердых объектов температура абразива на выходе из ускоряющей трубы должна быть не менее 200ºС, при этом размер частиц абразива должен быть не более 3 мм.
Для обеспечения подвода воздуха в горелку, отвода воздуха на наддув топливной смеси, создания давления потока воздуха и контроля за ним может быть использован воздушный коллектор с датчиками давления.
При дезактивации поверхностей твердых объектов конец ускоряющей трубы с горячим абразивом устанавливают на расстоянии не менее 5 см от поверхности твердого объекта.
Предлагаемый к патентованию способ обеспечивает удаление радиоактивного загрязнения одновременным термическим и интенсивным ударно-абразивным воздействием на поверхность различных твердых предметов струей газа (продуктов сгорания топлива) и абразива. Абразив подается в газовую струю, создаваемую абразивным устройством, со скоростью до 360 м/сек и, воздействуя на поверхность твердого предмета, снимает верхний загрязненный радиоактивным материалом слой.
Способом дезактивации поверхностей твердых объектов осуществляется также обработка от всех видов радиоактивных загрязнений в виде наслоений, в частности от, металлургической окалины, продуктов коррозии, лакокрасочных и гальванических покрытий, а также, от известковых отложений.
Способ дезактивации поверхностей твердых объектов может быть реализован с помощью абразивного устройства, общая схема которого представления на фиг. 1; на фиг. 2 – фото обработанной поверхности бетонной стены (до и после); на фиг. 3 - фото обработанной поверхности конструкции из углеродистой стали (до и после); на фиг. 4 – фото обработанной поверхности чугунной конструкции площадью 1 м2 (до и после); на фиг. 5 - фото обработанной поверхности конструкции из нержавеющей стали площадью 1 м2 (комментарии к чертежу в отдельном файле).
Абразивное устройство содержит горелку 1 в составе газового плазмотрона 2, блока запуска 3 плазматрона 2, эжекционной камеры 4 и ускоряющей трубы 5. С абразивным устройством 1 соединен топливный бак 6 и бак абразива 7. Подачу воздуха под давлением может обеспечивать компрессор 8, соединенный абразивным устройством 1 через бак абразива 7. Соединения всех компонентов обеспечивается соответствующими шлангами – воздушный шланг 9 с манометрами, реле давления и вентилями (манометры, реле давления и вентили на фиг. не показаны), топливный шланг 10 и шланг подачи абразива 11 через дозатор (дозатор на фиг. не показан). Питание абразивного устройства 1 может обеспечиваться от промышленной сети.
В качестве абразива может использоваться кварцевый песок с фракцией 0,12 – 3 мм, купершлак и никельшлак с фракцией 0,125 – 3 мм, стеклянная дробь с фракцией 0,1 – 3 мм, гранатовый песок с фракцией 0,150 – 3 мм, электрокорунд с фракцией 0,2 – 3 мм, а также чугунная или стальная дробь с фракцией 0,3 – 3 мм.
После установки в результате проведения радиационного контроля степени загрязнения и выбора соответствующего обрабатываемой поверхности абразива, абразивное устройство приводится в рабочее положение. Для включения плазмотрона 2, напряжение подводится к его электродному узлу и инициируется дуговой разряд. Одновременно с этим, в камеру плазмотрона подается под давлением воздух и топливо. В плазмотроне 2 образуется горючая смесь, которая воспламеняется от дугового разряда, при дальнейшем возрастании давления химическая энергия топлива трансформируется в кинетическую и тепловую энергию газовой струи, поступающей в эжекционную камеру, в которой создается из-за поступающего под давлением воздуха разрежение. Воздух от компрессора 8 может подаваться и бак абразива 7 для создания разреженного тракта, по которому абразив подают в эжекционную камеру 4, где он смешивается с газовой струей. Двигаясь по ускоряющей трубе 5 поток горячих газов и абразив продолжают нагреваться до 250ºС, освобождаясь от органических примесей и влаги, ускоряется и на выходе формируется поток высокотемпературной газово-абразивной струи, которая воздействует на поверхность твердого объекта, подлежащего дезактивации. После обработки поверхности проводят выходной радиационный контроль, по результатам которого принимают решение о повторной дезактивации.
Данным способом проводилась дезактивация следующих поверхностей:
- бетонной стены при давлении воздуха не менее 0,8 МПа, при обработке гранатовым песком с фракцией не менее 0,6;
- конструкции из углеродистой стали при давлении воздуха не менее 0,7 МПа, при обработке электрокорундом с фракцией не менее 0,6 мм;
- чугунной конструкции площадью 1 м2 при давлении воздуха не менее 0,75 МПа, при обработке никельшлаком с фракцией не менее 0,4 мм;
- конструкция из нержавеющей стали площадью 1 м2 при давлении воздуха не менее 0,7 МПа, при обработке окатанным кварцевым песком с фракцией не менее 0,4 мм.
Сведения входного и выходного контроля дезактивации поверхностей вышеуказанных твердых предметов, произведенной по предлагаемому для патентования способу, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Объект
дезактивации
Уровень радиационных параметров до дезактивации Уровень радиационных параметров после дезактивации Эффективность дезактивации,
%
Плотность потока,
частиц (см2×мин)
Мощность дозы, мкЗв/ч Плотность потока,
частиц (см2×мин)
Мощность дозы, мкЗв/ч Плотность потока,
частиц (см2×мин)
Мощность дозы, мкЗв/ч
α-излучающие радионуклиды β-излучающие радионуклиды α-излучающие радионуклиды β- излучающие радионуклиды α-излучающие радионуклиды β- излучающие радионуклиды
Бетонная стена 200 3000 1,6 0,1 1 0,12 99,95 99,96 92,5
Конструкция из углеродистой стали 400 4000 1,8 0,1 2 0,15 99,97 99,95 91,6
Чугунная конструкция площадью 1 м2 400 4000 1,9 0,1 2 0,14 99,97 99,95 92,6
Конструкция из нержавеющей стали площадью 1 м2 400 4000 2,1 0,1 2 0,14 99,97 99,95 93,3
Предложенный для патентования способ дезактивации поверхностей твердых объектов является универсальным, так как позволяет обрабатывать поверхность любых размеров в любых условиях, в том числе на открытых площадках и в полевых условиях. Кроме того, способ является высокотехнологичным, так как не образует вторичных жидких радиоактивных отходов, которые нуждаются в дополнительной дезактивации и обеспечивает высокую скорость обработки поверхностей твердых объектов, а также высокоэффективным, так как обработка поверхности сопровождается обезжириванием, что способствует более качественному удалению различных загрязнений, как поверхностных, например, наслоений, так и более глубинных.

Claims (5)

1. Способ дезактивации поверхностей твердых объектов с радиоактивными загрязнениями, включающий проведение входного радиационного контроля уровня загрязнений, подачу под давлением воздуха в абразивное устройство, содержащее горелку с плазмотроном, эжекционную камеру и ускоряющую трубу, по достижении давления воздуха не менее 2,5 бар осуществляется подача топлива в камеру сгорания с образованием, при смешении с воздухом, горючей смеси, воспламеняющейся при запуске плазмотрона от дугового разряда, при этом в горелке возрастает давление, создается разрежение и на ее выходе формируется факел газовой струи, направленный в эжекционную камеру, в которую подают абразив, смешивая его с горящей смесью; далее горючую смесь с абразивом продвигают по ускоряющей трубе посредством находящегося под давлением воздушного потока, обеспечивая дальнейший нагрев абразива и освобождение от органических примесей и влаги, после чего горячим абразивом с выхода ускоряющей трубы воздействуют на поверхность твердых объектов, разрушая и удаляя радиоактивные загрязнения, затем проводят радиационный контроль, по результатам которого принимают решение о повторной дезактивации.
2. Способ дезактивации поверхностей твердых объектов по п.1, отличающийся тем, что температура абразива на выходе из ускоряющей трубы не менее 200ºС.
3. Способ дезактивации поверхностей твердых объектов по п.1, отличающийся тем, что размер частиц абразива не более 3 мм.
4. Способ дезактивации поверхностей твердых объектов по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения подвода воздуха в камеру сгорания, отвода воздуха на наддув топливной смеси, а также создания давления потока воздуха и контроля за ним может быть использован воздушный коллектор с датчиками давления.
5. Способ дезактивации поверхностей твердых объектов по п.1, отличающийся тем, что конец ускоряющей трубы устанавливают на расстоянии от 5 см от поверхности твердого объекта.
RU2018110411A 2018-03-23 2018-03-23 Способ дезактивации поверхностей твердых объектов RU2681301C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110411A RU2681301C1 (ru) 2018-03-23 2018-03-23 Способ дезактивации поверхностей твердых объектов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018110411A RU2681301C1 (ru) 2018-03-23 2018-03-23 Способ дезактивации поверхностей твердых объектов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2681301C1 true RU2681301C1 (ru) 2019-03-06

Family

ID=65632891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018110411A RU2681301C1 (ru) 2018-03-23 2018-03-23 Способ дезактивации поверхностей твердых объектов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2681301C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06186395A (ja) * 1992-12-21 1994-07-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 配管路の除染装置
RU2329555C2 (ru) * 2006-08-21 2008-07-20 Владимир Николаевич Дементьев Способ дезактивации оборудования от поверхностных радиоактивных загрязнений
RU2505872C2 (ru) * 2011-10-24 2014-01-27 Открытое акционерное общество "Атомэнергоремонт" (ОАО "Атомэнергоремонт") Способ дезактивации труб и трубных пучков - кислотно-абразивная дезактивация
RU2638951C1 (ru) * 2016-11-29 2017-12-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Предприятие по обращению с радиоактивными отходами "РосРАО"" Способ дезактивации твердых радиоактивных отходов ледяными гранулами

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06186395A (ja) * 1992-12-21 1994-07-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 配管路の除染装置
RU2329555C2 (ru) * 2006-08-21 2008-07-20 Владимир Николаевич Дементьев Способ дезактивации оборудования от поверхностных радиоактивных загрязнений
RU2505872C2 (ru) * 2011-10-24 2014-01-27 Открытое акционерное общество "Атомэнергоремонт" (ОАО "Атомэнергоремонт") Способ дезактивации труб и трубных пучков - кислотно-абразивная дезактивация
RU2638951C1 (ru) * 2016-11-29 2017-12-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Предприятие по обращению с радиоактивными отходами "РосРАО"" Способ дезактивации твердых радиоактивных отходов ледяными гранулами

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.Д. ЗИМОН и др. Дезактивация, ИЗДАТ, Москва, 1994, с. 111-114. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3519408B2 (ja) 電子を使用して、揮発性有機化合物を変換、処理する処理ユニット、処理システムおよびこれらに使用される電子ビーム源
US8518331B2 (en) Apparatus for decontaminating radioisotope-contaminated surface vicinity region by use of nonthermal laser peeling
Zhong et al. Existing and potential decontamination methods for radioactively contaminated metals-A Review
KR100729039B1 (ko) 원자력 발전소 증기발생기의 화학세정폐액 처리 장치
CN108284107A (zh) 一种工件清洗方法
RU2681301C1 (ru) Способ дезактивации поверхностей твердых объектов
CN108971141B (zh) 一种小能量激光高效清洗钢材表面锈层的方法和装置
WO2021070011A1 (en) System and method for treating contaminated solid material
EA009514B1 (ru) Способ ионной обработки поверхности диэлектрика и устройство для осуществления способа
CN115040970A (zh) 一种飞灰绿色回收利用的处理方法
RU2711292C1 (ru) Способ дезактивации элемента конструкции ядерного реактора
Li The potential role of high-power lasers in nuclear decommissioning
KR100659482B1 (ko) 원자력 발전소에서 발생하는 제염 폐수 처리 방법
US10065135B2 (en) Method for sequestering heavy metal particulates using H2O, CO2, O2, and a source of particulates
JP2001232180A (ja) 高周波プラズマによる化合物分解装置、化合物分解方法及び化合物分解システム
JPH08209322A (ja) 水中構造物の耐食コーティング法
CN110230088B (zh) 去污组合物和去污方法
RU2771172C1 (ru) Устройство для плазменной дезактивации элементов конструкции ядерного реактора
Shaochong et al. Research on laser composite decontamination technology of radioactive contaminated metal parts in nuclear power plant
RU2695811C2 (ru) Комплексная установка дезактивации твердых радиоактивных отходов и кондиционирования образующихся жидких радиоактивных отходов
Nikishin et al. Application of laser technologies for stabilization of environmental safety improvement in the course of utilization of nuclear-powered submarines
UA9483U (en) A method for the purification of aqueous solutions by electric erosion coagulation
Reitz Laser ablation technology development
Ma et al. Research Progress of Chemical Decontamination Technology in the Decommissioning of Nuclear Facilities
RU2172992C1 (ru) Способ искродуговой дезактивации металлических поверхностей с замкнутым циклом подачи воды

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200724

Effective date: 20200724

QC41 Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200724

Effective date: 20210208