<Desc/Clms Page number 1>
geformuleerd door
LEMMENS Godfried voor "Werkwijze voor de decontaminatie van radioaktief besmette materialen"
EMI1.1
als UITVINDINGSOKTROOI
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Werkwijze voor de decontaminatie van radioaktief besmette materialen. materialen.
Deze uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de decontaminatie van radioaktief besmette materialen, in het bijzonder van radioaktief besmette materialen in vaste toestand zoals die bijvoorbeeld voorkomen in de kernindustrie.
Het is bekend dat in de decontaminatie van radioaktief besmette materialen kan voorzien worden door deze stapsgewijs en achtereenvolgens in kontakt te brengen met verscheidene chemische produkten. Deze werkwijze vertoont evenwel het nadeel dat zij, gezien het groot aantal stappen, langdradig is, temeer bij elke stap, omwille van de radioaktiviteit de nodige voorzorgsmaatregelen dienen genomen te worden qua veiligheid.
<Desc/Clms Page number 3>
De huidige uitvinding heeft dan ook in de eerste plaats tot doel te voorzien in een werkwijze voor de decontaminatie van radioaktief besmette materialen waarbij door middel van hoofdzakelijk één behandeling deze materialen vrij gemaakt worden van de besmetting, ofwel de besmetting in merkelijke mate verminderd wordt, ofwel de materialen minstens in dergelijke toestand gebracht worden dat de radioaktieve besmetting gemakkelijk kan verwijderd worden.
Een ander doel van de uitvinding bestaat erin in een werkwijze voor de decontaminatie voor radioaktief besmette materialen te voorzien, die kan toegepast worden voor alle verschillende soorten radioaktieve besmettingen die al naargelang de omstandigheden op materiaaloppervlakken kunnen ontstaan, zoals bijvoorbeeld losse-vaste besmetting, gefixeerde besmetting, besmettingen binnen een oppervlakte-oxydelaag, enz.
Nog een ander doel van de huidige uitvinding bestaat in het voorzien van een originele werkwijze die toelaat d. m. v. een chemische decontaminatie een zeer doeltreffende scheiding en wegname van radioaktieve stoffen op materiaaloppervlakken tot stand te brengen zonder dat hiertoe ingewikkelde en moeilijke technieken vereist zijn.
<Desc/Clms Page number 4>
Hiertoe bestaat de werkwijze volgens de uitvinding hoofdzakelijk in het rechtstreeks in kontakt brengen van het besmette materiaaloppervlak met een op voorhand bereide oplossing van salpeterzuur (HN03) met kaliumpermanganaat (KMn04) gedurende een bepaalde tijd teneinde het materiaaloppervlak in zodanige toestand te brengen dat de radioaktieve besmetting gemakkelijk wegneembaar is, gevolgd door het wegnemen van de radioaktieve elementen gedurende en/of na het kontakt met voornoemd behandelingsmiddel.
Met het inzicht de kenmerken volgens de uitvinding beter aan te tonen wordt hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, meer gedetailleerd de voornoemde werkwijze beschreven.
Zoals voornoemd worden volgens de uitvinding bij de behandeling van de besmette materialen de materiaaloppervlakken ervan in kontakt gebracht met een oplossing van salpeterzuur met daarin opgelost kaliumpermanganaat. Hierbij wordt dit behandelingsmiddel aangemaakt alvorens dit in kontakt gebracht wordt met de radioaktief besmette materiaaloppervlakken.
Hierbij bedraagt de koncentratie van het salpeterzuur bij voorkeur drie gewichtsprocenten. Deze koncentratie kan evenwel groter of kleiner gekozen worden in funktie van de aard en de graad van de radioaktieve besmetting.
<Desc/Clms Page number 5>
Hierbij dient opgemerkt te worden dat de optimale zuurtegraad meestal beneden 1 is gelegen. Zo zal bijvoorbeeld voor een behandeling van roestvrij staal bij voorkeur gewerkt worden met een zuurtegraad van ongeveer 0,5.
De hoeveelheid kaliumpermanganaat die opgelost wordt in de salpeterzuuroplossing is eveneens afhankelijk van de aard en de graad van de besmetting, alsmede van het te behandelen materiaal.
Zo zal bijvoorbeeld voor de meeste roestvrijstalen oppervlakken een initiële hoeveelheid van drie gram kaliumpermanganaat per liter salpeterzuuroplossing de meest aangewezen samenstelling zijn.
Bij voorkeur zal het alzo gevormde behandelingsmiddel, hetzij voor of gedurende de behandeling van de radioaktief besmette oppervlakken tot een optimale temperatuur opgewarmd worden. In een groot aantal toepassingen bedraagt de optimale temperatuur 90 à 95 graden C. Uiteraard kan ook bij lagere temperaturen gewerkt worden, doch het is duidelijk dat dan langere behandelingstijden dienen voorzien te worden om hetzelfde effekt te bekomen.
Eens dat het behandelingsmiddel aangemaakt is en op voldoende temperatuur gebracht is, worden de radioaktieve besmette oppervlakken hiermede behandeld. De behandelingstijden kunnen afhankelijk van de toepassingen zeer verschillend gekozen worden, zulks
<Desc/Clms Page number 6>
in funktie van de temperatuur van het behandelingsmiddel en de aard en de graad van de besmetting.
Het is duidelijk dat alle voornoemde parameters, zoals de koncentratie van het salpeterzuur, de hoeveelheid kaliumpermanganaat, de temperatuur van het behandelingsmiddel en de behandelingstijden voor verscheidene toepassingen proefondervinderlijk kunnen bepaald worden teneinde in optimale kondities te werken.
Het in kontakt brengen van de radioaktief besmette materiaaloppervlakken met het behandelingsmiddel kan uiteraard op een willekeurige wijze geschieden, bijvoorbeeld door middel van een vloeistof stroom over het te behandelen oppervlak, door middel van dompeltechnieken, het besproeien of het bevochtigen.
De bedoeling van voornoemde behandeling is het doordringen tot op het basismateriaal van het voornoemde behandelingsmiddel en het losmaken van de uitwendige besmette laag. In deze eerste fase komt reeds een groot gedeelte van de radioaktieve elementen in de voornoemde oplossing terecht.
Tijdens of na de behandeling met het voornoemde behandelingsmiddel wordt de losgemaakte buitenste laag, of althans de loskomende laag, volledig afgescheiden van het basismateriaal.
<Desc/Clms Page number 7>
Het afscheiden van de buitenste laag kan volgens verschillende klassieke manieren verwezenlijkt worden. Enkele voorbeelden van voorkeurdragende technieken zijn : - toepassing van ultrasone golven terwijl het te behandelen ma- teriaal zich in de zuurpermanganaatoplossing bevindt ; - toepassing van ultrasone golven nadat het te behandelen ma- teriaal uit de zuurpermanganaatoplossing is genomen ; - loskappen van de buitenste laag ; - afschuren en/of borstelen van de materiaaloppervlakken ; - het chemisch oplossen van de buitenste besmette laag van het materiaaloppervlak, bijvoorbeeld door middel van een oxaal- zuuroplossing.
Indien na de behandeling met voornoemde zuurpermanganaatoplossing, gevolgd door een behandeling voor het verwijderen van de buitenste besmette laag, geen voldoende resultaat wordt verkregen, kan de voornoemde behandeling herhaald worden, eventueel met verhoogde koncentraties van voornoemde oplossingen.
<Desc/Clms Page number 8>
In een bijzondere toepassing wordt de werkwijze volgens de uitvinding aangewend bij de decontaminatie van de radioaktief besmette primaire kring van kerncentrales. Op het moment dat dergelijke kring uitgeschakeld is, bijvoorbeeld bij een nazicht of een herstelling, kan men de primaire kring laten doorstromen met voornoemde opgewarmde oplossing. Alsdusdanig worden op een adequate wijze leidingen, pompen, stoomgeneratoren en het reaktorhuis ontsmet. Bij het doorspoelen van de primaire kring kunnen de onderdelen ervan aan ultrasone trillingen onderworpen worden teneinde de behandeling te bevorderen. De vrijgekomen radioaktief besmette komponenten of deeltjes kunnen bijvoorbeeld d. m. v. een filterelement ondervangen en vervolgens uit het primaire circuit verwijderd worden.
Het is duidelijk dat er veel varianten voor het uitvoeren van de voornoemde werkwijze bestaan, waarbij verschillende koncentraties, mengverhoudingen, temperaturen en kontakttijden worden aangewend, zonder dat hierbij buiten het kader der uitvinding wordt getreden.
<Desc / Clms Page number 1>
formulated by
LEMMENS Godfried for "Method for the decontamination of radioactive contaminated materials"
EMI1.1
as INVENTION PATENT
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
Method for the decontamination of radioactively contaminated materials. materials.
This invention relates to a method for the decontamination of radioactively contaminated materials, in particular of radioactively contaminated solid-state materials such as those found, for example, in the nuclear industry.
It is known that the decontamination of radioactively contaminated materials can be provided by contacting them step by step and successively with various chemical products. However, this method has the disadvantage that, given the large number of steps, it is tedious, especially at every step, because of the radioactivity, the necessary safety precautions must be taken.
<Desc / Clms Page number 3>
The present invention therefore aims primarily to provide a method for the decontamination of radioactively contaminated materials in which these materials are released from the contamination by means of mainly one treatment, or the contamination is significantly reduced, or the materials are brought at least in such a condition that the radioactive contamination can be easily removed.
Another object of the invention is to provide a process for the decontamination of radioactive contaminated materials, which can be applied to all different types of radioactive contaminants that can arise on material surfaces depending on the conditions, such as loose-solid contamination, fixed contamination , contaminations within a surface oxide layer, etc.
Yet another object of the present invention is to provide an original method that allows d. m. v. a chemical decontamination to achieve a very effective separation and removal of radioactive substances on material surfaces without the use of complicated and difficult techniques.
<Desc / Clms Page number 4>
To this end, the method according to the invention mainly consists in directly contacting the contaminated material surface with a pre-prepared solution of nitric acid (HN03) with potassium permanganate (KMn04) for a certain period of time in order to bring the material surface in such a state that the radioactive contamination is easily removable, followed by removal of the radioactive elements during and / or after contact with said treatment agent.
With the insight to better demonstrate the features according to the invention, the aforementioned method is described in more detail, as an example without any limiting character.
As mentioned above, according to the invention, in the treatment of the contaminated materials, their material surfaces are contacted with a solution of nitric acid with potassium permanganate dissolved therein. This treatment agent is prepared before it is brought into contact with the radioactively contaminated material surfaces.
The concentration of the nitric acid is preferably three percent by weight. However, this concentration can be chosen greater or less depending on the nature and the degree of the radioactive contamination.
<Desc / Clms Page number 5>
It should be noted here that the optimum acidity is usually below 1. For example, for a treatment of stainless steel, preference will be given to an acidity of about 0.5.
The amount of potassium permanganate dissolved in the nitric acid solution also depends on the nature and degree of the contamination, as well as the material to be treated.
For example, for most stainless steel surfaces, an initial amount of three grams of potassium permanganate per liter of nitric acid solution will be the most appropriate composition.
Preferably, the treatment agent thus formed will be heated to an optimum temperature either before or during the treatment of the radioactively contaminated surfaces. In a large number of applications, the optimum temperature is 90 to 95 degrees C. Naturally, it is also possible to work at lower temperatures, but it is clear that longer treatment times must then be provided to achieve the same effect.
Once the treatment agent has been prepared and heated to a sufficient temperature, the radioactive contaminated surfaces are treated with it. The treatment times can be chosen very differently, depending on the applications
<Desc / Clms Page number 6>
depending on the temperature of the treatment agent and the nature and degree of the contamination.
It is clear that all of the aforementioned parameters, such as the concentration of the nitric acid, the amount of potassium permanganate, the temperature of the treating agent and the treatment times for various applications can be determined experimentally in order to operate in optimum conditions.
The contacting of the radioactively contaminated material surfaces with the treatment agent can of course take place in any arbitrary manner, for instance by means of a liquid flow over the surface to be treated, by means of dipping techniques, spraying or moistening.
The purpose of said treatment is to penetrate to the base material of said treatment agent and to loosen the external contaminated layer. In this first phase, a large part of the radioactive elements already ends up in the aforementioned solution.
During or after the treatment with the aforementioned treatment agent, the detached outer layer, or at least the detached layer, is completely separated from the base material.
<Desc / Clms Page number 7>
Separation of the outer layer can be effected in various classical ways. Some examples of preferred techniques are: - application of ultrasonic waves while the material to be treated is in the acid permanganate solution; - application of ultrasonic waves after the material to be treated has been taken from the acid permanganate solution; - cutting off the outer layer; - sanding and / or brushing the material surfaces; - chemically dissolving the outer contaminated layer of the material surface, for example by means of an oxalic acid solution.
If, after the treatment with said acid permanganate solution, followed by a treatment for removing the outer contaminated layer, a sufficient result is not obtained, the said treatment can be repeated, optionally with increased concentrations of the said solutions.
<Desc / Clms Page number 8>
In a special application, the method according to the invention is used in the decontamination of the radioactively contaminated primary circuit of nuclear power plants. The moment such a circuit is switched off, for instance during an inspection or repair, the primary circuit can be allowed to flow with the aforementioned heated solution. In this way, pipes, pumps, steam generators and the reactor housing are adequately disinfected. When flushing the primary circuit, its parts may be subjected to ultrasonication to aid treatment. The released radioactively contaminated components or particles can, for example, d. m. v. catch a filter element and then be removed from the primary circuit.
It is clear that many variants exist for carrying out the aforementioned method, in which different concentrations, mixing ratios, temperatures and contact times are used, without departing from the scope of the invention.