BE1002593A3

BE1002593A3 - Werkwijze voor de dekontaminatie van radioaktief besmette materialen.

Info

Publication number: BE1002593A3
Application number: BE8801277A
Authority: BE
Original assignee: Lemmens Godfried
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1988-11-09
Publication date: 1991-04-02

Abstract

Werkwijze voor de dekontaminatie van radioaktief besmette materialen, in het bijzonder van metalen oppervlakken die een radioaktieve korrosiefilm vertonen, daardoor gekenmerkt dat zij hoofdzakelijk bestaat in het oxideren van de korrosiefilm gevolgd door een behandeling met een oplossing van citroenzuur.

Description

EMI1.1

Werkwijze voor de dekontaminatie van radioaktief besmette materialen. materialen.
EMI1.2

Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de dekontaminatie van radioaktief besmette materialen, met andere woorden een werkwijze om radioaktieve stoffen van de erdoor besmette materialen te scheiden en te verwijderen.

In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op de dekontaminatie van metalen oppervlakken die een radioaktieve korrosiefilm vertonen, meer speciaal nog bij roestvrijstalen oppervlakken.

In de eerste plaats is de uitvinding bedoeld voor de dekontaminatie van de radioaktief vervuilde roestvrijstalen oppervlakken die in de primaire kring van kerncentrale voorkomen. Zoals algemeen geweten worden in deze kring korrosieprodukten gevormd, die door korrosie en

erosie-effekten vrijkomen in het primaire koelwater en zieh vervolgens afzetten en vasthechten aan de roestvrijstalen oppervlakken, met het gevolg dat zoals voornoemd hierop een korrosiefilm ontstaat.

Uit de Belgische oktrooien nr 904. 139 en nr 904. 936 zijn reeds werkwijzen bekend waarmee de besmette lagen kunnen worden weggenomen. Alhoewel deze werkwijzen toelaten dat de besmetting doeltreffend kan worden verwijderd, vertonen zij het nadeel dat de hierbij gebruikte chemicaliën op een aantal materialen in de primaire kring van kerncentrale een lichte beschadiging van het basismateriaal kunnen veroorzaken.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze die het voornoemde nadeel niet vertoont.

De uitvinding betreft hiertoe een werkwijze voor de dekontaminatie van radioaktief besmette materialen, in het bijzonder van metalen oppervlakken die een radioaktieve korrosiefilm vertonen, daardoor gekenmerkt dat zij hoofdzakelijk bestaat in het oxideren van de korrosiefilm gevolgd door een behandeling met een oplossing van citroenzuur.

De oxidatie gebeurt bij voorkeur door middel van een behandeling, bij voorkeur spoeling of onderdompeling, door middel van een oplossing van kaliumpermanganaat in een oplossing van salpeterzuur.

De behandeling met de oplossing van citroenzuur wordt bij voorkeur gevormd door een spoeling. De beste resultaten worden bereikt bij een oplossing die 5 A 15 gr citroenzuur per liter bevat, dewelke is verwarmd tot op een temperatuur van 85 A 95 graden Celsius en bij een kontakt van het te behandelen materiaal met de oplossing van het citroenzuur gedurende een duurtijd van 5 A 30 minuten.

Zoals nog uit de verdere gedetailleerde beschrijving zal blijken wordt het oxideren van de korrosiefilm bij voorkeur voorafgegaan door een reiniging, bij voorkeur ontvetting, terwijl de volledige procedure, aldus het ontvetten, het oxideren en de eigenlijke dekontaminatiefase, gevolgd wordt door een grondige spoeling met gedemineraliseerd water. Bijzonder voordelige resultaten worden bereikt wanneer de nog hiernavolgend beschreven toepassingstijden van de in elke behandelingsfase gebruikte oplossing worden gehandhaafd.

Met het inzicht de kenmerken volgens de uitvinding beter aan te tonen, wordt hierna als voorbeeld zonder enig

beperkend karakter een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de werkwijze beschreven.

Bij voorkeur gebeurt de dekontaminatie hierbij in vier fasen.

In de eerste fase wordt het gekontamineerde oppervlak aan een eerste reinigingsbeurt onderworpen, die hoofdzakelijk in een ontvetting bestaat.

Het ontvetten gebeurt met een oplossing van natriumhydroxide en/of ammoniak. Amoniak verdient hierbij de voorkeur doch kan meestal slechts aangewend worden wanneer gewerkt wordt in een hermetisch gesloten kring of ruimte, dit wegens de mogelijk reukhinder van het ammoniak.

Voor beide oplossingen, zowel van het natriumhydroxide als van het ammoniak, wordt bij voorkeur gewerkt met een zuurtegraad (pH) gelegen tussen 10 en 11 en bij een temperatuur van 85 ä 95 graden Celsius. Ook geniet het de voorkeur dat het te behandelen oppervlak voorafgaandelijk op een hieraan aangepast temperatuur wordt gebracht.

Naargelang de grootte van het te behandelen oppervlak of de massa van de te behandelen komponent, alsook de graad

van de vervuiling, zal de tijdsduur van deze eerste fase minimum 5 minuten bedragen, tot enkele uren voor grote en moeilijk te behandelen komponenten. De eerste fase verwijderd niet de radioaktieve kontaminatie, doch zorgt ervoor dat alle aanwezige vetten worden opgelost en het voorwerp een zogenaamde kontakttemperatuur verkrijgt, met als voordeel dat het besmette oppervlak een zekere permeabiliteit voor de in de hierna volgende oxidatiefase gebruikte. produkten verkrijgt.

In de tweede fase van de werkwijze wordt de gevormde korrosiefilm aldus geoxideerd. Hiertoe wordt het gekontamineerde oppervlak behandeld met bij voorkeur een oplossing van kaliumpermanganaat in een oplossing van salpeterzuur. De koncentratie van het kaliumpermanganaat bedraagt bij voorkeur 1 tot 5 gr per liter van de totale oplossing, terwijl de koncentratie van het salpeterzuur tussen de 15 en 25 gr per liter is gelegen. Het gekontamineerde oppervlak wordt bij voorkeur eerst in kontakt gebracht met de oplossing van het salpeterzuur waarna geleidelijk tot de voornoemde koncentratie kaliumpermanganaat aan deze oplossing wordt toegevoegd, bij voorkeur in korrelvorm, en hierin wordt opgelost.

De oplossing wordt bij voorkeur in verwarmde toestand aangewend, meer speciaal bij een temperatuur van 85 à 95 graden Celsius.

Deze oxidatiefase duurt bij voorkeur maximum 15 minuten om een nadelig effekt op het basismateriaal te vermijden.

De oxidatiefase heeft tot gevolg dat het Cr3+ dat als Cr203 in de radioaktief besmette korrosielaag of korrosiefilm aanwezig is, geoxideerd wordt tot Cr6+ (HCr04+) hetgeen een oplosbaar produkt is. Hierdoor wordt de hechte struktuur van de film doorbroken, zodat in de volgende fase de nu nog aanwezige elementen worden opgelost.

De derde fase omvat de eigenlijke dekontaminatiefase, waarbij alle of vrijwel alle radioaktieve besmetting van het oppervlak wordt weggenomen. Zoals voornoemd bestaat deze derde fase in de spoeling van het geoxideerde oppervlak met een oplossing van citroenzuur. Bij voorkeur wordt de behandeling uitgevoerd met een verwarmde oplossing, meer speciaal bij een temperatuur van 85 tot 95 graden Celsius. Een lagere temperatuur is mogelijk, doch heeft een merkelijke inefficiëntie van deze fase tot gevolg.

De toegepaste koncentratie van het citroenzuur is bij voorkeur 5 tot 15 gr per liter, terwijl de fase wordt aangehouden gedurende een periode van 5 tot 30 minuten.

Een voordeel hierbij bestaat erin dat een langere toepassingstijd echter geen nadelig effekt heeft op het basismateriaal.

In de hiervoor beschreven derde fase wordt het gedurende de oxidatieperiode aan het oppervlak gevormde Mn02 opgelost, tesamen met resterende losgewerkte chroom-, ijzer-, en nikkeloxides, waarin zoals bekend ook de radioaktieve besmetting vervat zit.

In de vierde en laatste fase worden zoals voornoemd behandelde oppervlakken nogmaals grondig gespoeld met gedemineraliseerd water. Het is duidelijk dat een koude spoeling minder efficiënt is dan een warme spoeling. Bij voorkeur wordt dan ook water gebruikt dat verwarmd is tot een temperatuur van minstens 90 graden Celsius.

Bij de vierde fase heeft de aanwending van een hogedruklans een gunstig effekt op de dekontaminatiefaktor. Op deze manier wordt immers de oppervlakkige oxidefilm die achter gebleven is op zeer doeltreffende wijze weggespoeld.

De in de vier fasen uitgevoerde behandelingen kunnen door eender welke bevochtigingstechniek van het te behandelen oppervlak worden uitgevoerd. Bij voorkeur bestaan de behandelingen echter uit hetzij spoelen,'of hetzij onderdompeling van de te behandelen materialen in de voornoemde chemische produkten.

Door de dekontaminatie in de voornoemde vier fasen kan bereikt worden dat de radioaktiviteit van het behandelde materiaal zodanig is gedaald dat een laatste manuele behandeling kan worden uitgevoerd, zulks om de laatste, eventueel nog aanwezige, afneembare besmetting weg te nemen.

De gebruikte produkten stellen geen speciale eisen aan de behandeling ervan na dekontaminatie. Het volume van het hierdoor bekomen radioaktieve afval kan op klassieke wijze verminderd worden, met het gevolg dat de aktiviteit gekoncentreerd wordt, door eenvoudige menging van het na de oxidatieperiode ontstane afval met de bij de oplossingsfase ontstane afval volgens een verhouding van 1/1, waarna het mengsel op de klassiek voorhanden zijnde methode kan behandeld worden, bijvoorbeeld door middel van evaporatie, flokulatie, en dergelijke.

Het is duidelijk dat de essentie van de uitvinding gevormd wordt door de tweede en de derde fase en dat de eerste en vierde fasen slechts fakultatief zijn.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven uitvoeringsvorm, doch dergelijke werkwijze voor de dekontaminatie van radioaktief besmette materialen kan volgens verschillende varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader der uitvinding te treden.

Claims

Konklusies. EMI10.1 ----------- 1. - Werkwijze voor de dekontaminatie van radioaktief besmette materialen, in het bijzonder van metalen oppervlakken die een radioaktieve korrosiefilm vertonen, daardoor gekenmerkt dat zij hoofdzakelijk bestaat in het oxideren van de korrosiefilm gevolgd door een behandeling met een oplossing van citroenzuur.

2.-Werkwijze volgens konklusie 1, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde oplossing 5 à 15 gr per liter aan citroenzuur bevat.

3.-Werkwijze volgens konklusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat een verwarmde oplossing van citroenzuur wordt aangewend.

4.-Werkwijze volgens konklusie 3, daardoor gekenmerkt dat de oplossing van citroenzuur wordt aangewend bij een temperatuur van 85 à 95 graden Celsius.

5.-Werkwijze volgens één der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat de behandeling met de oplossing <Desc/Clms Page number 11> van het citroenzuur gedurende 5 tot 30 minuten wordt aangehouden.

6.-Werkwijze volgens één der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat het oxideren van de korrosiefilm hoofdzakelijk gebeurt door het in kontakt brengen van het EMI11.1 besmette materiaaloppervlak met een oplossing van J salpeterzuur met daarin opgelost kaliumpermanganaat.

7.-Werkwijze volgens konklusie 6, daardoor gekenmerkt dat een koncentratie aan kaliumpermanganaat wordt toegepast EMI11.2 die 1 tot 5 gr per liter van de totale oplossing bedraagt. í 8.-Werkwijze volgens konklusie 6 of 7, daardoor gekenmerkt dat een koncentratie aan salpeterzuur wordt toegepast die 15 tot 25 gr per liter van de totale oplossing bedraagt.

9.-Werkwijze volgens een der konklusies 6 tot 8, daardoor gekenmerkt dat de oplossing van het salpeterzuur en het kaliumpermanganaat wordt toegepast bij een temperatuur van 85 95 graden Celsius.

10.-Werkwijze volgens een der konklusies 6 tot 9, daardoor gekenmerkt dat de behandeling door middel van de <Desc/Clms Page number 12> oplossing van salpeterzuur en kaliumpermanganaat maximum 15 minuten wordt aangehouden. EMI12.1

11. volgens één der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat het oxideren van de korrosiefilm - Werkwijzewordt voorafgegaan door een reiniging, dewelke hoofdzakelijk een ontvetting beoogt.

12.-Werkwijze volgens konklusie 11, daardoor gekenmerkt dat het gekontamineerde materiaal wordt ontvet door een behandeling met een oplossing van minstens natriumhydroxide.

13.-Werkwijze volgens konklusie 11 of 12, daardoor gekenmerkt dat het gekontamineerde materiaal wordt ontvet door behandeling met een oplossing die minstens ammoniak bevat.

14.-Werkwijze volgens konklusie 12 of 13, daardoor gekenmerkt dat de toegepaste oplossing voor het ontvetten van het gekontamineerde materiaal een zuurtegraad (pH) vertoont van 10 à 11.

15.-Werkwijze volgens één der konklusies 12 tot 14, daardoor gekenmerkt dat de oplossing voor het ontvetten een temperatuur heeft van 85 tot 95 graden Celsius. <Desc/Clms Page number 13>

16.-Werkwijze volgens een der konklusie 12 tot 15, daardoor gekenmerkt dat het oppervlak van het gekontamineerde produkt gedurende een periode met de natriumhydroxide- en/of ammoniakoplossing in kontakt wordt gebracht die funktie is van de grote van het te behandelen oppervlak, waarbij deze periode minstens 5 minuten bedraagt.

17.-Werkwijze volgens één der konklusies 11 tot 16, daardoor gekenmerkt dat onmiddellijk voor de ontvetting het te behandelen materiaal tot een aan de temperatuur van de natriumhydroxide-of ammoniakoplossing aangepaste temperatuur is opgewarmd.

18.-Werkwijze volgens één der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat de te dekontamineren materialen na de behandeling met het citroenzuur gespoeld worden met gedemineraliseerd water.

19.-Werkwijze volgens konklusie 18, daardoor gekenmerkt dat verwarmd water wordt toegepast, meer speciaal op een temperatuur hoger dan 90 graden Celsius.

20.-Werkwijze voor de dekontaminatie van radioaktief besmette materialen volgens konklusie 1, daardoor gekenmerkt dat zij hoofdzakelijk bestaat in een kombinatie <Desc/Clms Page number 14> gevormd door opeenvolgend het ontvetten van het gekontamineerde materiaal door middel van een behandeling met een verwarmde oplossing van natriumhydroxide en/of ammoniak gedurende minstens 5 minuten ; het behandelen van het gekontamineerde materiaal met een verwarmde oplossing van salpeterzuur met daarin opgelost kaliumpermanganaat gedurende maximum 15 minuten ; het behandelen van het te dekontamineren produkt met een verwarmde dekontaminatieoplossing van citroenzuur gedurende 5 à 30 minuten ; en uiteindelijk het spoelen van het materiaal met verwarmd gedemineraliseerd water.

21.-Werkwijze volgens één der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat minstens een van de verschillende behandelingen gebeurt door spoeling.

22.-Werkwijze volgens een der voorgaande konklusies, daardoor gekenmerkt dat minstens één van voornoemde behandelingen gebeurt door onderdompeling.