RU2753419C1 - Method for decontamination of large-sized capacitive equipment from radioactive contamination without preliminary fragmentation by the method for contact ultrasonic exposure - Google Patents

Abstract

FIELD: nuclear industry.

SUBSTANCE: invention relates to the nuclear industry and can be used for decontamination of large-sized capacitive equipment, for example, in preparation for decommissioning and in the process of decommissioning nuclear and radiation-hazardous facilities, at nuclear energy use facilities. In the method of decontamination of large-sized capacitive equipment, ultrasonic emitters are mounted on the walls of the decontaminated container from the outside. The decontaminated container is filled with a decontaminating solution to the required level, vibrations from ultrasonic emitters are transmitted to the inner surface of the container and intensify the process of chemical decontamination and dissolution of deposits inside the container. The spent decontaminating solution, which has absorbed the removed radioactive contamination, is removed from the treated decontaminated container.

EFFECT: invention makes it possible to completely or partially reduce the radiation background and provide the possibility of fragmentation of this equipment for subsequent disposal.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к атомной промышленности и может применяться для дезактивации крупногабаритного емкостного оборудования, например на стадиях подготовки к выводу из эксплуатации и выводе из эксплуатации ядерно- и радиационно-опасных объектов, на объектах использования атомной энергии (ОИАЭ).The invention relates to the nuclear industry and can be used for the decontamination of large-sized capacitive equipment, for example, at the stages of preparation for decommissioning and decommissioning nuclear and radiation hazardous facilities, at nuclear facilities (NF).

На ОИАЭ в большом количестве накоплены и постоянно образуются металлические радиоактивные отходы, представляющие собой крупногабаритное емкостное оборудование, такое как выпарные аппараты, емкости для хранения жидких радиоактивных отходов, емкости для хранения и транспортирования радиоактивных продуктов (например, гексафторида урана), отличающиеся массивным корпусом. При подготовке к выводу и во время вывода из эксплуатации данного оборудования, загрязненного радиоактивными веществами, для его утилизации или возврата в народное хозяйство его необходимо дезактивировать.At the nuclear facility, a large amount of metal radioactive waste has been accumulated and constantly generated, which is large-sized storage equipment, such as evaporators, tanks for storing liquid radioactive waste, tanks for storing and transporting radioactive products (for example, uranium hexafluoride), characterized by a massive body. In preparation for decommissioning and during the decommissioning of this equipment contaminated with radioactive substances, for its disposal or return to the national economy, it must be decontaminated.

Известен способ дезактивации оборудования от поверхностных радиоактивных загрязнений путем воздействия ультразвука на поверхность через жидкую среду (дезактивирующую жидкость) 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. Абразивные частицы при этом служат отощителем для глины (RU 2328785, МПК G21F 9/28, G21F 9/16, опубл. 10.07.2008).A known method of decontamination of equipment from surface radioactive contamination by exposure to ultrasound on the surface through a liquid medium (decontamination liquid), the effect of ultrasound on the decontaminated surface is produced through an aqueous clay suspension containing particles that have an abrasive effect on the deactivated surface. The spent solution, which has absorbed radioactive contamination removed from the surface of the equipment, is dried, molded, then heat treated, transferring it into a ceramic matrix that fixes the contamination in itself. In this case, abrasive particles serve as a softener for clay (RU 2328785, IPC G21F 9/28, G21F 9/16, publ. 10.07.2008).

Недостатком известного способа является то, что ультразвуковой излучатель устанавливается на подвижную каретку и перемещается вдоль дезактивируемой детали. Таким образом, ультразвуковое воздействие является локальным и действует исключительно на участок детали, на который направлен акустический поток. Такое расположение ультразвукового излучателя будет не эффективно при озвучивании внутренней поверхности крупногабаритных емкостей, в связи со сложной механикой перемещения ультразвукового излучателя.The disadvantage of this method is that the ultrasonic emitter is installed on a movable carriage and moves along the deactivated part. Thus, the ultrasonic action is local and acts exclusively on the part of the part to which the acoustic flow is directed. Such an arrangement of the ultrasonic emitter will not be effective when sounding the inner surface of large-sized containers, due to the complex mechanics of moving the ultrasonic emitter.

Для дезактивации крупногабаритных емкостей известными методами, например, такими как жидкостная химическая дезактивация, требуется предварительное фрагментирование емкости на части подходящего размера для размещения в ваннах дезактивации. Но, так как мощность дозы излучения от оборудования зачастую очень высока, фрагментирование становиться практически невыполнимой задачей.For decontamination of large containers by known methods, for example, such as liquid chemical decontamination, preliminary fragmentation of the container into parts of a suitable size is required for placement in decontamination baths. But, since the radiation dose rate from the equipment is often very high, fragmentation becomes an almost impossible task.

Так как радиоактивное загрязнение в основном находится на внутренних стенках и дне емкости, для снижения мощности излучения необходимо дезактивировать внутреннюю поверхность емкости. Так как простая химическая дезактивация обычно имеет низкую эффективность по отношению к прочнофиксированным загрязнениям и низкую скорость дезактивации, в изобретении предлагается интенсифицировать процесс химической дезактивации ультразвуковым воздействием.Since radioactive contamination is mainly located on the inner walls and bottom of the container, in order to reduce the radiation power, it is necessary to deactivate the inner surface of the container. Since simple chemical decontamination usually has a low efficiency in relation to firmly fixed contaminants and a low decontamination rate, the invention proposes to intensify the process of chemical decontamination by ultrasonic action.

Известен способ дезактивации оборудования от радиоактивных загрязнений, заключающийся в том, что дезактивируемое оборудование помещают в ванну с дезактивирующим раствором и воздействуют на него ультразвуковыми колебаниями. При этом колебания возбуждают во всем объеме оборудования путем обеспечения жесткого акустического контакта поверхности оборудования с акустическими ультразвуковыми излучателями, причем колебания возбуждают в виде импульсов с частотой, соответствующей резонансной частоте нагруженных на оборудование излучателей (RU 2510667, МПК G21F 9/28, опубл. 10.04.2014).There is a known method of decontamination of equipment from radioactive contamination, which consists in the fact that the equipment to be decontaminated is placed in a bath with a decontamination solution and is exposed to ultrasonic vibrations. In this case, vibrations are excited throughout the entire volume of the equipment by ensuring a rigid acoustic contact of the equipment surface with acoustic ultrasonic emitters, and the vibrations are excited in the form of pulses with a frequency corresponding to the resonant frequency of the emitters loaded on the equipment (RU 2510667, IPC G21F 9/28, publ. 10.04. 2014).

Недостатком данного способа является то, что дезактивируемый объект должен полностью помещаться в ванну с дезактивирующим раствором, то есть ванна должна быть больше дезактивируемого объекта. Таким образом, способ может применяться только для относительно небольших по размерам емкостей и теряет целесообразность при дезактивации крупногабаритных емкостей.The disadvantage of this method is that the decontaminated object must be completely placed in a bath with a decontamination solution, that is, the bath must be larger than the object to be decontaminated. Thus, the method can be used only for relatively small-sized containers and loses its expediency when decontaminating large-sized containers.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является дезактивация внутренней поверхности крупногабаритного емкостного оборудования, позволяющая полностью или частично снизить радиационный фон и обеспечить возможность фрагментирования данного оборудования для последующей утилизации.The technical result achieved with the use of the invention is the decontamination of the inner surface of large-sized capacitive equipment, which makes it possible to completely or partially reduce the radiation background and to provide the possibility of fragmentation of this equipment for subsequent disposal.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе дезактивации крупногабаритного емкостного оборудования от радиоактивных загрязнений без предварительного фрагментирования методом контактного ультразвукового воздействия ультразвуковые излучатели монтируют на стенки дезактивируемой емкости снаружи, дезактивируемая емкость заполняют дезактивирующим раствором до необходимого уровня, колебания от ультразвуковых излучателей передаются на внутреннюю поверхность емкости и интенсифицируют процесс химической дезактивации и растворения отложений внутри емкости, после чего отработавший дезактивирующий раствор, вобравший в себя удаленные радиоактивные загрязнения, удаляют из обрабатываемой дезактивируемой емкости. Для усиления ультразвукового воздействия на донные и пристеночные отложения внутрь дезактивируемой емкости опускают ультразвуковой погружной блок с, по меньшей мере, одним фокусирующим ультразвуковым излучателем, при этом воздействие фокусирующих ультразвуковых излучателей ультразвукового погружного блока осуществляют через залитый в дезактивируемую емкость дезактивирующий раствор.The essence of the invention lies in the fact that in the method of decontamination of large-sized capacitive equipment from radioactive contamination without preliminary fragmentation by the method of contact ultrasonic exposure, ultrasonic emitters are mounted on the walls of the decontaminated container from the outside, the deactivated container is filled with a decontamination solution to the required level, vibrations from the ultrasonic emitters are transmitted to the inner surface of the container and intensify the process of chemical decontamination and dissolution of deposits inside the container, after which the spent decontamination solution, which has absorbed the removed radioactive contamination, is removed from the processed decontaminated container. To enhance the ultrasonic effect on the bottom and wall deposits, an ultrasonic submersible unit with at least one focusing ultrasonic emitter is lowered into the deactivated container, while the impact of the focusing ultrasonic emitters of the ultrasonic submersible unit is carried out through the decontamination solution poured into the deactivated container.

На фиг. 1 представлен пример 1 реализации способа, на фиг. 2 представлен пример 2 реализации способа, на фиг. 3 представлен ультразвуковой погружной блок с фокусирующими ультразвуковыми излучателями, размещенными в дне блока, на фиг. 4 представлен ультразвуковой погружной блок с фокусирующими ультразвуковыми излучателями, размещенными в дне и боковых стенках блока.FIG. 1 shows an example 1 of the implementation of the method, FIG. 2 shows an example 2 of the implementation of the method, FIG. 3 shows an ultrasonic submersible unit with focusing ultrasonic emitters located in the bottom of the unit; FIG. 4 shows an ultrasonic submersible unit with focusing ultrasonic emitters located in the bottom and side walls of the unit.

Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.

Пример 1. В заявленном изобретении дезактивирующий раствор 1 заливают непосредственно в дезактивируемую емкость 2, а ультразвуковые излучатели 3 монтируют (крепят) к наружной поверхности емкости 2 (фиг. 1). При работе ультразвуковых излучателей 3 колебания передаются на внутреннюю поверхность емкости 2 и интенсифицируют процесс химической дезактивации и растворения отложений 4 внутри емкости 2. Рабочую частоту ультразвуковых колебаний устанавливают в диапазоне от 17 до 40 кГц. При этом уровень заливаемого в емкость 2 дезактивирующего раствора 1 можно выбирать исходя из характера и расположения отложений 4. Например, если на дне емкости 2 имеются труднорастворимые отложения 4, отличающиеся по сложности удаления от загрязнений верхней части емкости 2, то целесообразно сначала удалить их. Для этого емкость 2 заполняют дезактивирующим раствором 1 не полностью, а только чтобы скрыть донные отложения 4. После удаления донных отложений 4 заполняют емкость 2 дезактивирующим раствором 1 полностью и дезактивируют ее. Такой способ позволяет экономить химические реагенты.Example 1. In the claimed invention, the decontamination solution 1 is poured directly into the decontamination container 2, and the ultrasonic emitters 3 are mounted (attached) to the outer surface of the container 2 (Fig. 1). When the ultrasonic emitters 3 operate, the vibrations are transmitted to the inner surface of the container 2 and intensify the process of chemical deactivation and dissolution of deposits 4 inside the container 2. The operating frequency of ultrasonic vibrations is set in the range from 17 to 40 kHz. In this case, the level of the decontamination solution 1 poured into the container 2 can be selected based on the nature and location of the deposits 4. For example, if the bottom of the container 2 contains hardly soluble deposits 4, which differ in the complexity of removal from the contaminants of the upper part of the container 2, then it is advisable to first remove them. To do this, the container 2 is not completely filled with the decontamination solution 1, but only to hide the bottom sediments 4. After removing the bottom sediments 4, the container 2 is completely filled with the decontamination solution 1 and it is deactivated. This method saves chemical reagents.

Крепление ультразвуковых излучателей 3 осуществляют таким образом, чтобы обеспечивался жесткий акустический контакт с емкостью 2 (сварное соединение, резьбовое соединение, плотный прижим). Количество ультразвуковых излучателей 3 и места их размещения подбирают исходя из габаритов и конструктивных особенностей дезактивируемой емкости 2. Эффективная ультразвуковая частота колебаний выбирается в процессе настройки ультразвуковых генераторов из основных или дополнительных гармоник резонансной частоты ультразвуковых излучателей 3.The fastening of ultrasonic emitters 3 is carried out in such a way that a hard acoustic contact with the container 2 is provided (welded joint, threaded joint, tight clamp). The number of ultrasonic emitters 3 and their location are selected based on the dimensions and design features of the deactivated container 2. The effective ultrasonic vibration frequency is selected in the process of tuning the ultrasonic generators from the fundamental or additional harmonics of the resonance frequency of the ultrasonic emitters 3.

В зависимости от природы загрязнений в качестве дезактивирующего раствора 1 могут быть использованы различные растворы кислот и щелочей. Они могут использоваться как самостоятельно, так и циклично чередоваться (кислота – щелочь – кислота – щелочь…) для достижения максимально полной дезактивации.Depending on the nature of the contaminants, various solutions of acids and alkalis can be used as decontamination solution 1. They can be used both independently and cyclically (acid - alkali - acid - alkali ...) to achieve the most complete decontamination.

После цикла обработки ультразвуком отработанный дезактивирующий раствор 1, вобравший в себя удаленные с поверхности оборудования радиоактивные загрязнения, удаляется из обрабатываемой емкости 2, фильтруется и передается на переработку, либо после доукрепления может быть использован для следующего цикла.After the sonication cycle, the spent decontamination solution 1, which has absorbed radioactive contamination removed from the equipment surface, is removed from the treated vessel 2, filtered and transferred for processing, or after additional strengthening it can be used for the next cycle.

Важной особенностью предлагаемого способа является то, что дезактивацию можно проводить непосредственно в месте размещения дезактивируемого объекта (например, в бетонном каньоне) и исключить какие-либо перемещения крупногабаритного радиационно-опасного объекта.An important feature of the proposed method is that decontamination can be carried out directly at the location of the decontaminated object (for example, in a concrete canyon) and exclude any movement of a large radiation hazardous object.

Пример 2. Способ отличается от примера 1 тем, что дополнительно применяется ультразвуковой погружной блок 5, опускаемый на дно дезактивируемой емкости 2 для усиления ультразвукового воздействия на донные и пристеночные отложения (фиг. 2). Воздействие ультразвуковых излучателей 6 блока 5 осуществляют через залитый в емкость 2 дезактивирующий раствор 1.Example 2. The method differs from example 1 in that an ultrasonic immersion unit 5 is additionally used, which is lowered to the bottom of the decontaminated container 2 to enhance the ultrasonic effect on bottom and wall deposits (Fig. 2). The impact of ultrasonic emitters 6 of unit 5 is carried out through the decontamination solution 1 poured into the container 2.

Ультразвуковой погружной блок 5 имеет размеры, позволяющие опускать его в емкость 2 через люк в верхней крышке.The ultrasonic immersion unit 5 has dimensions that allow it to be lowered into the container 2 through the hatch in the top cover.

Ультразвуковой погружной блок 5 имеет от одного до нескольких ультразвуковых фокусирующих излучателей 6, размещенных на нижней поверхности блока 5 (фиг. 3). Также ультразвуковые фокусирующие излучатели 6 могут размещаться на боковых стенках блока 5 для воздействия на пристеночные отложения (фиг. 4). Конструкция блока 5 также имеет ограждения 7 для защиты ультразвуковых фокусирующих излучателей 6 от механического воздействия. Данное ограждение 7 отставлено от излучающей поверхности излучателя 6 на такое расстояние, что при установке блока 5 на дно емкости 2 удаляемые отложения находятся на фокусном расстоянии от излучателя 6 и разрушаются наиболее эффективно.The ultrasonic submersible unit 5 has from one to several ultrasonic focusing emitters 6 located on the lower surface of the unit 5 (Fig. 3). Also, the ultrasonic focusing emitters 6 can be placed on the side walls of the block 5 to influence the wall deposits (Fig. 4). The design of the block 5 also has fences 7 to protect the ultrasonic focusing emitters 6 from mechanical stress. This fence 7 is set aside from the emitting surface of the emitter 6 at such a distance that when the unit 5 is installed on the bottom of the container 2, the removed deposits are at the focal distance from the emitter 6 and are destroyed most efficiently.

По сравнению с известным решением заявленное изобретение позволяет проводить дезактивацию внутренней поверхности крупногабаритного емкостного оборудования, позволяющую полностью или частично снизить радиационный фон и обеспечить возможность фрагментирования данного оборудования для последующей утилизации.In comparison with the known solution, the claimed invention allows decontamination of the inner surface of large-sized capacitive equipment, which makes it possible to completely or partially reduce the radiation background and to provide the possibility of fragmentation of this equipment for subsequent disposal.

Claims (2)

1. Способ дезактивации крупногабаритного емкостного оборудования от радиоактивных загрязнений без предварительного фрагментирования методом контактного ультразвукового воздействия, при котором ультразвуковые излучатели монтируют на стенки дезактивируемой емкости снаружи, дезактивируемую емкость заполняют дезактивирующим раствором до необходимого уровня, колебания от ультразвуковых излучателей передаются на внутреннюю поверхность емкости и интенсифицируют процесс химической дезактивации и растворения отложений внутри емкости, после чего отработавший дезактивирующий раствор, вобравший в себя удаленные радиоактивные загрязнения, удаляют из обрабатываемой дезактивируемой емкости.1. A method for decontamination of large-sized capacitive equipment from radioactive contamination without prior fragmentation by the method of contact ultrasonic exposure, in which ultrasonic emitters are mounted on the walls of the decontaminated container from the outside, the decontaminated container is filled with a decontamination solution to the required level, vibrations from the ultrasonic emitters are transmitted to the inner surface of the container and intensify the process chemical decontamination and dissolution of deposits inside the container, after which the spent decontamination solution, which has absorbed the removed radioactive contamination, is removed from the processed decontaminated container. 2. Способ дезактивации крупногабаритного емкостного оборудования от радиоактивных загрязнений без предварительного фрагментирования методом контактного ультразвукового воздействия по п. 1, отличающийся тем, что для усиления ультразвукового воздействия на донные и пристеночные отложения внутрь дезактивируемой емкости опускают ультразвуковой погружной блок с, по меньшей мере одним фокусирующим ультразвуковым излучателем, при этом воздействие фокусирующих ультразвуковых излучателей ультразвукового погружного блока осуществляют через залитый в дезактивируемую емкость дезактивирующий раствор.2. A method for decontamination of large-sized capacitive equipment from radioactive contamination without prior fragmentation by the method of contact ultrasonic exposure according to claim 1, characterized in that to enhance the ultrasonic effect on bottom and wall deposits, an ultrasonic submersible unit with at least one focusing ultrasonic the emitter, while the impact of the focusing ultrasonic emitters of the ultrasonic submersible unit is carried out through the decontamination solution poured into the decontamination container.

Images