CN110689987A

CN110689987A - 一种热室不锈钢壳体综合去污工艺

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Publication number: CN110689987A
Application number: CN201911005138.XA
Authority: CN
Inventors: 滕磊; 王帅; 王小兵; 张永领; 苏冬萍; 江林志; 罗婷; 刘剑; 但玎; 吴勇
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2019-10-22
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2039-10-22
Also published as: CN110689987B

Abstract

本发明公开了一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，包括以下步骤：1)、高压水射流去除表面松散污染：采用高压水清洗装置对热室不锈钢覆面远距离整体喷射去污，去除表面松散污染；2)、可剥离膜喷涂去除表面深度污染：待热室内水汽消散后，采用可剥离膜喷涂装置对热室不锈钢覆面的地面和墙面下部进行大面积去污，去除表面深度污染；3)、角磨机机械打磨去除深层污染：撕除地面和墙面上的可剥离膜，采用角向磨光机机械打磨热室不锈钢覆面去除深层污染。本发明所述工艺能够适用于辐射水平高、结构复杂且空间狭小的热室不锈钢壳体的去污处理，有效减少热室退役过程拆除的固体放射性废物量。

Description

一种热室不锈钢壳体综合去污工艺

技术领域

本发明涉及核设施退役处理技术领域，具体涉及一种热室不锈钢壳体综合去污工艺。

背景技术

强放热室作为反应堆材料辐照检验的配套设施，主要用于对各种新型的燃料元件和堆材料进行辐照检验和各种热性能的测定、考验元件组件和各种辐照装置的解体切割加工、高强度同位素的分装等。为了避免在长期的使用过程中，放射性核素对建筑结构的渗透、污染，通常在热室内表面设计有一层不锈钢壳体作为覆面。

随着反应堆接近其设计寿期，热室在完成其历史使命后也将面临着退役。在退役过程中涉及到大量的放射性操作，可行的去污技术必不可少，一套良好的去污工艺能够有效保证退役活动的辐射安全。但是，目前热室壳体的去污难度很大，主要体现在：

(1)辐射水平高，污染严重，核素成分复杂

热室作为长期的放射性研究工作场所，直接对辐照过的燃料元件、各种辐照靶件进行切割、封装及检测等，在操作过程中，放射性微粒散落以及酸碱腐蚀导致其墙体不锈钢壳体、内部设备、通风系统及穿墙管道等均被严重污染，一般情况下，不锈钢壳体表面污染水平最大处大于10⁵Bq/cm²，这就使得人员难以接近，去污实施困难。

(2)热室结构复杂，空间狭小，去污操作受限因素多

从热室结构来看，墙体内衬为封闭的不锈钢壳体，壳体上布置有大量的穿墙管道、电缆等设备，而且热室空间一般较为狭小，去污工艺受限因素较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，该工艺能够适用于辐射水平高、结构复杂且空间狭小的热室不锈钢壳体的去污处理，有效减少热室退役过程拆除的固体放射性废物量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，包括以下步骤：

1)、高压水射流去除表面松散污染：采用高压水清洗装置对热室不锈钢覆面远距离整体喷射去污，去除表面松散污染；

2)、可剥离膜喷涂去除表面深度污染：待热室内水汽消散后，采用可剥离膜喷涂装置对热室不锈钢覆面的地面和墙面下部进行大面积去污，去除表面深度污染；

3)、角磨机机械打磨去除深层污染：撕除地面和墙面上的可剥离膜，采用角向磨光机机械打磨热室不锈钢覆面去除深层污染。

本发明所述高压水清洗装置、可剥离膜喷涂装置和角向磨光机均为现有设备。

本发明中，虽然高压水射流技术、可剥离膜喷涂技术和角磨机机械打磨技术均为现有技术，但是它们应用于不同领域时，在具体工程实施中需要进行工艺优选和参数优化。

本发明的构思在于针对核工业的热室特点，热室不仅辐射水平高，污染严重，核素成分复杂，而且热室结构复杂，空间狭小，去污操作受限因素多；将现有的高压水射流技术、可剥离膜喷涂技术和角磨机机械打磨技术应用于热室去污处理，针对热室的特点合理设计三者的处理顺序实现对热室的高效去污。

本发明首先采用高压水射流整体喷射去污、再使用可剥离膜对墙面一定高度以下及地面进行大面积去污、最后使用机械打磨去除深层污染点，该综合去污工艺合理可行、安全可靠，且首次通过工程实践验证。

进一步地，步骤1)和步骤2)均由机器人和热室机械手配合操作完成，步骤3)由人工操作完成。

进一步地，高压水射流去除表面松散污染的具体操作步骤为：

A1)、高压水清洗装置的喷枪通过热室穿墙孔，伸入到热室内部；

B1)、操作机器人通过热室的屏蔽廊门进入到热室内部；

C1)、操作热室机械手将高压水清洗装置的喷枪固定在机器人手臂上；

D1)、设置高压水清洗装置和机器人的参数，启动高压水清洗装置的同时，操作机器人手臂对热室墙面和地面进行喷射去污；

E1)、去污完成后，操作机器人取下高压水清洗装置的喷枪，退出热室内部。

进一步地，高压水清洗装置的参数为：压力为40MPa，流量为18L/min；机器人的参数为：机器人手臂与墙面、地面夹角65°，距离200mm。

上述参数设置是申请人通过大量试验总结出来的，申请人根据热室的结构特点和辐射特点，合理设置高压水清洗装置的参数和机器人的参数，确保高压冲洗的彻底和冲洗效率。

压力、流量、喷射距离和角度是影响去污效果的最主要的几个参数，本发明给出的参数是在81次不同参数组合试验基础上得出的最优参数组合。若某个参数改变，在其他条件不变的情况下，整体去污效果会变差，也就是去污后的污染水平变高，二次放射性废水量会变多，经济成本增加。

进一步地，可剥离膜喷涂去除表面深度污染的具体操作步骤为：

A2)、待热室内水汽消散后，操作热室机械手，使用吸水物质将热室地面残留的水擦拭清理干净；

B2)、操作热室机械手，将可剥离膜喷涂辅助工装布置在热室内部的墙面下部、地面；

C2)、操作热室机械手，夹持可剥离膜喷枪；

D2)、设置可剥离膜喷涂装置的参数，启动可剥离膜喷涂装置的同时，操作热室机械手进行可剥离膜的喷涂；

E2)、喷涂完毕后，关闭可剥离膜喷涂装置，关闭热室的屏蔽廊门，打开热室内通风系统。

本发明所述可剥离膜喷涂辅助工装为现有设备，与可剥离膜喷涂设备配套使用。

进一步地，角磨机机械打磨去除深层污染的具体操作步骤为：

A3)、待可剥离膜干燥成膜后，操作热室机械手，夹持可剥离膜喷涂辅助工装将可剥离膜从墙面、地面上撕除；

B3)、工作人员进入到热室内部，对热室进行污染普查，并标记出污染水平超标的点位；

C3)、工作人员采用角向磨光机，按照标识的点位进行机械打磨去污。

进一步地，工作人员进入到热室内部之前，使用便携式长杆剂量率仪测量热室内的辐射水平，当辐射水平降低了相对安全水平时，工作人员进入到热室内部。

进一步地，打磨去污的同时，开启角向磨光机上的辅助吸尘装置。

所述辅助吸尘装置为现有技术，与角向磨光机配套使用，避免放射性金属粉尘颗粒对热室内部造成二次污染。

进一步地，使用可剥离树脂材料和透明塑料布对机器人表面进行双层防护。

上述设置可有效保护机器人，减小机器人的辐射。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明所述工艺能够适用于辐射水平高、结构复杂且空间狭小的热室不锈钢壳体的去污处理，有效减少热室退役过程拆除的固体放射性废物量。

2、本发明所述工艺降低了退役阶段工作人员的受照剂量，保护了工作人员和环境的安全，具有显著的经济、社会效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为热室平面布置示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-屏蔽门廊，2-混凝土屏蔽墙，3-地漏，4-热室内设备，5-不锈钢地面，6-穿墙管道，7-窥视窗。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

为了更好的理解热室结构，本申请对热室的结构进行简单说明，如图1所示，图1为热室平面布置示意图，包括屏蔽门廊1、混凝土屏蔽墙2、地漏3、热室内设备4、不锈钢地面5、穿墙管道6和窥视窗7，其中，混凝土屏蔽墙2为热室主体结构，混凝土屏蔽墙2的内村为不锈钢覆面板，屏蔽门廊1、穿墙管道6和窥视窗7均埋在混凝土屏蔽墙2中，地漏3和热室内设备4布置在不锈钢地面5上，其中，热室内设备4通过预埋地脚螺栓固定在不锈钢地面5上。

一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，包括以下步骤：

1)、高压水射流去除表面松散污染，具体操作步骤为：

B1)、操作机器人通过热室的屏蔽廊门1进入到热室内部；

D1)、设置高压水清洗装置和机器人的参数，所述高压水清洗装置的参数为：压力为40MPa，流量为18L/min；机器人的参数为：机器人手臂与墙面、地面夹角65°，距离200mm，启动高压水清洗装置的同时，操作机器人手臂对热室墙面和地面进行喷射去污，按照“从上到下、从里到外”的顺序，避免放射性交叉污染；

E1)、去污完成后，操作机器人取下高压水清洗装置的喷枪，退出热室内部；

2)、可剥离膜喷涂去除表面深度污染，具体操作步骤为：

A2)、待热室内水汽消散后，操作热室机械手，使用棉布等吸水物质将热室地面残留的水擦拭清理干净；

C2)、操作热室机械手，夹持可剥离膜喷枪；

E2)、喷涂完毕后，关闭可剥离膜喷涂装置，关闭热室的屏蔽廊门1，打开热室内通风系统；

3)、角磨机机械打磨去除深层污染，具体操作步骤为：

A3)、经过一定时间后，可剥离膜已干燥成膜，操作热室机械手，夹持可剥离膜喷涂辅助工装将可剥离膜从墙面、地面上撕除；

在本实施例中，根据热室的特点，首先采用高压水射流整体喷射去污、再使用可剥离膜对墙面一定高度以下及地面进行大面积去污、最后使用机械打磨去除深层污染点，在去污过程中合理设置各个参数，实现对热室有效去污。

本实施例是根据热室空间狭小、结构复杂的结构特点和辐射特点(热室不锈钢壳体大部分为表面污染)获得，具体地：

高压水射流去污过程是一种能量相互转化过程，水通过增压器/增压泵后，机械能转化为高压水的压力势能。高压水经小孔(喷嘴)喷出后，压力势能又转化为水的动能。高速的水射流冲击靶材时，水的动能又转化为压力能，当压力超过了不锈钢壳体污染层表面松散污染或表面深度污染的压力极限，此时射流作用点的放射性污染将会被去除，实现高压水射流去污。高压水射流去污技术主要针对的是不锈钢壳体污染层表面松散污染。可剥离膜去污的机理主要包括以下几个方面：一是表面吸附作用，涂料被喷刷到设备表面后，其自身的表面吸附力将松散的污染物吸附到涂料中，并在成膜过程中将污染物结合在膜中；二是粘力作用，其主要是依靠涂料自身的黏度将设备表面的污染物粘住，最终把这些污染物质富集于膜上；三是化学结合，可剥离膜中的官能团与某些离子状态的沾污物发生化学结合。可剥离膜去污技术主要针对的是不锈钢壳体表面深度污染。机械打磨去污的机理，主要是通过打磨片或打磨头与不锈钢壳体表面摩擦，将壳体污染层剥离的过程。机械打磨法主要用于局部热点的去污，比如焊缝、边角、受酸碱腐蚀的局部等。机械打磨去污技术主要针对的是不锈钢壳体深层污染。

根据上述三种去污技术的去污机理，结合热室空间狭小、结构复杂的特点，以及热室不锈钢壳体大部分为表面污染的特点，并在热室内复合去污试验的基础上，最终确定了三种去污技术的组合方式，形成了最高效的热室内不锈钢壳体综合去污工艺。

实施例2：

本实施例基于实施例1，工作人员进入到热室内部之前，使用便携式长杆剂量率仪测量热室内的辐射水平，当辐射水平降低了相对安全水平时，工作人员进入到热室内部；打磨去污的同时，开启角磨机上的辅助吸尘装置；使用可剥离树脂材料和透明塑料布对机器人表面进行双层防护。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，其特征在于，步骤1)和步骤2)均由机器人和热室机械手配合操作完成，步骤3)由人工操作完成。

3.根据权利要求2所述的一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，其特征在于，所述高压水射流去除表面松散污染的具体操作步骤为：

B1)、操作机器人通过热室的屏蔽廊门(1)进入到热室内部；

4.根据权利要求3所述的一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，其特征在于，所述高压水清洗装置的参数为：压力为40MPa，流量为18L/min；机器人的参数为：机器人手臂与墙面、地面夹角65°，距离200mm。

5.根据权利要求2所述的一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，其特征在于，所述可剥离膜喷涂去除表面深度污染的具体操作步骤为：

C2)、操作热室机械手，夹持可剥离膜喷枪；

E2)、喷涂完毕后，关闭可剥离膜喷涂装置，关闭热室的屏蔽廊门(1)，打开热室内通风系统。

6.根据权利要求2所述的一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，其特征在于，所述角磨机机械打磨去除深层污染的具体操作步骤为：

7.根据权利要求6所述的一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，其特征在于，工作人员进入到热室内部之前，使用便携式长杆剂量率仪测量热室内的辐射水平，当辐射水平降低了相对安全水平时，工作人员进入到热室内部。

8.根据权利要求6所述的一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，其特征在于，打磨去污的同时，开启角向磨光机上的辅助吸尘装置。

9.根据权利要求2-8任一项所述的一种热室不锈钢壳体综合去污工艺，其特征在于，使用可剥离树脂材料和透明塑料布对机器人表面进行双层防护。