CS262649B1

CS262649B1 - Electrolyt for electrochemical decontamination of rustless material surfaces

Info

Publication number: CS262649B1
Application number: CS878602A
Authority: CS
Inventors: Milena Ing Prazska; Maria Hadzimova
Original assignee: Milena Ing Prazska; Maria Hadzimova
Priority date: 1987-11-27
Filing date: 1987-11-27
Publication date: 1989-03-14
Also published as: CS860287A1

Abstract

Riešenie sa týká elektrochemickéj dekontaminécie nerezových materiálov z jadrovo-energetických zariadení. Podstatou riešenia je dekontaminačný elektrolyt obsahujúci kyseliny šťavelovú a kyselinu sulfosalicylovú, s možným prídavkom kyseliny boritej, na elektrochemickú dekontamináciu povrchov nerezových materiálov. Použitie tohto elektrolytu umožňuje nahradenie doslal neznámých elektrolytov k elektrochemickej dekontaminácii nerez ocelí pri lepšej alebo porovnatelnéj dekontaminačnej účinnosti, lepšej alebo porovnatelnéj kvalitě dekontaminovaného povrchu a pri menšom a výhodnejšie spracovatelnom množstve vzniknutých kvapalných rádioaktívnych odpadov. Riešenie je možné využit v prevádzkach jadrovo-energetických zariadeníThe solution relates to electrochemical decontamination of stainless materials from nuclear-power facilities. The essence the solution is a decontamination electrolyte containing oxalic acid and acid sulfosalicylic acid, with the possible addition of acid boron, for electrochemical decontamination of stainless steel materials. Use this electrolyte allows replacement has made unknown electrolytes electrochemical stainless steel decontamination at better or comparable decontamination efficacy, better or comparable the quality of the decontaminated surface; smaller and more preferably processable amount of the resulting liquid radioactive waste. The solution can be used in operations nuclear power equipment

Description

Vynález rieši elektrochemická dekontamináciu povrchov nerezových materiálov z prevádzky jadrovo-energetických zariadení za použitia nového druhu elektrolytu.The invention solves electrochemical decontamination of stainless steel surfaces from the operation of nuclear power plants using a new type of electrolyte.

Nevyhnutnosť dekontaminácie povrchov zariadení a obkruhov jádrových elektrární vyplývá z nárastu ich povrchovej kontaminácie s dobou prevádzky a z následného zvyšovania radiačnej zátaže prevádzkového personálu. Pre určité zariadenia je najvýhodnejším spůsobom dekontaminovania ich vnútorných povrchov elektrochemická dekontaminácia. Ako elektrolyt sa pri elektrochemickej dekontaminácii používajú různé minerálně alebo organické kyseliny, ich soli alebo zmesi týchto kyselin a ich solí, v závislosti od spůsobu dekontaminácie. Tieto elektrolyty vo vSčšej či menšej miere splňajú základné požiadavky, ktoré sú na ne kladené predovšetkým z híadiska účinnosti dekontaminácie, bezpečnosti práce, kvality povrchu opracovaného materiálu po dekontaminácii a z híadiska minimalizácie vznikajúcich sekundárných RAO. Elektrolytom, ktorý splňa predovšetkým požiadavku na kvalitu povrchu nerezového materiálu po dekontaminácii, je vysokokoncentrovaná kyselina fosforečná (70 %), připadne jej zmes s kyselinou sírovou (60 % H^PO^, 20 % ^H2®°4 ^{a 2}θ * ^H2O) . ^Nevýhodou týchto elektrolytov, do ktorých sa pre zlepšenie vlastností pridávajú ešte různé organické přídavky, je ich vysoká koncentrácia, a to z híadiska bezpečnosti pri manipulácii s vysokokoncentrovanými silnými kyselinami a predovšetkým z híadiska množstva vznikajúcich rádioaktívnych odpadov. Ak sa koncentrácia kyseliny fosforečnej výraznejšie zníži, klesá účinnost dekontaminácie a podstatné sa zhoršuje kvalita dekontaminovaného povrchu. K elektrolytickej dekontaminácii sa Sálej používajú zriédená kyselina sírová (5:95), ktorá nevyhovuje pre drsnost a nízku kvalitu povrchu po dekontaminácii, kyselina dusičná (6,11 % až 27,14 %) , s prídavkom 0,42 % fluoridu sodného alebo bez prídavkov a konečne kyselina šťavelová (6,3 %). Známe je použitie elektrolytu na báze kyseliny štavelovej o zložení 0,4 % kyselina šťavelová, 1,2 % kyselina boritá a 0,1 % čpavok, pričom pri _2 prúdovej hustotě menšej ako 40 mA cm a době dekontaminácie do 10 minút sa udává dekontaminačný faktor přibližné 5. Uvedené elektrolyty na báze kyseliny dusičnej, samotná kyselina šťavelová a posledný menovaný elektrolyt nesplňajú požiadavku obnovy alebo zvýšenia kvality povrchu základného materiálu po odstránení kontaminované] korozněj vrstvy, pretože najma pri nižších prúdových hustotách dochádza ich působením ku koróznemu napadnutiu odkrytého základného materiálu. V ČSSR se používá k in šitu elektrochemickéj dekontaminácii nerez oceli elektrolyt o zložení 1 % kyselina šťavelová, 0,5 % kyselina citrónová a 1,2 % kyselina boritá (přidávaná iba z bezpečnostných důvodov prevádzky jádrových elektrární) a pracuje _2 sa pri prúdových hustotách 100 až 200 mA cm , napatí 8 až 12 V a době dekontaminácie přibližné 3 minúty. Pri týchto pracovných parametroch dochádza k úplnému odstráneniu kontaminovanéj korozněj vrstvy, pričom nedoohádza ku koróznemu napadnutiu základného materiálu.The necessity of decontamination of equipment surfaces and circuits of nuclear power plants results from the increase of their surface contamination with the period of operation and the consequent increase of radiation load of operating personnel. For certain devices, the most preferred method of decontaminating their inner surfaces is electrochemical decontamination. The electrolyte used in the electrochemical decontamination is various mineral or organic acids, their salts or mixtures of these acids and their salts, depending on the method of decontamination. To a greater or lesser extent, these electrolytes meet the essential requirements which are imposed on them in particular in terms of decontamination efficiency, occupational safety, surface quality of the treated material after decontamination and in terms of minimizing the emerging secondary RAW. Highly concentrated phosphoric acid (70%), or a mixture of sulfuric acid (60% H 2 PO 4, 20% ^H ² O ° 4 ^{and 2} θ * ^H 2 O), which mainly meets the surface quality requirement of the stainless material after decontamination ). ^The disadvantage of these electrolytes, to which various organic additives are added to improve the properties, is their high concentration, in terms of safety in the handling of highly concentrated strong acids and, in particular, of the amount of radioactive waste generated. If the phosphoric acid concentration decreases significantly, decontamination efficiency decreases and decontaminated surface quality deteriorates substantially. Diluted sulfuric acid (5:95) is used for electrolytic decontamination, which is unsuitable for roughness and poor surface quality after decontamination, nitric acid (6.11% to 27.14%), with or without the addition of 0.42% sodium fluoride and finally oxalic acid (6,3%). The use of oxalic acid electrolyte of 0.4% oxalic acid, 1.2% boric acid and 0.1% ammonia is known, with a decontamination factor of at a current density of less than 40 mA cm and a decontamination time of up to 10 minutes. 5. The nitric acid electrolytes, oxalic acid itself, and the latter electrolyte do not meet the requirement of restoring or improving the surface quality of the base material after removal of the contaminated corrosion layer, since, at least at lower current densities, they expose the exposed base material to corrosion. In Czechoslovakia, electrolyte of 1% oxalic acid, 0.5% citric acid and 1.2% boric acid (added only for safety reasons for operation of nuclear power plants) is used for in-situ electrochemical decontamination of stainless steel and is operated at current densities of 100 up to 200 mA cm, a voltage of 8 to 12 V and a decontamination time of approximately 3 minutes. At these operating parameters, the contaminated corrosion layer is completely removed without the corrosion attack of the base material.

Nedostatky vyměňovaných elektrolytov odstraňuje a všetky požiadavky kladené na dekontaminačný elektrolyt na vyššej úrovni než posledný uvedený elektrolyt splňa nový elektrolyt, určený pre elektrochemickú dekontamináciu povrchov nerezových ocelí, ktorý obsahuje 0,2 až 1 hmotnostných percent kyseliny šťavelovej, 0,1 až 0,5 hmotnostných percent kyseliny sulfosalicylovej a 0 až 1, 2 hmotnostných percent kyseliny boritej a ktorého podstatou je zloženie a optimálny poměr a koncentrácia jednotlivých zložiek roztoku, zabezpečujúce dostatočný dekontaminačný účinok, kvalitný stav povrchu po dekontaminácii a minimálně množstvo vznikajúcich rádioaktívnych odpadov.The deficiencies of the exchanged electrolytes are eliminated and all the requirements for a decontamination electrolyte at a higher level than the latter electrolyte are met by a new electrolyte intended for electrochemical decontamination of stainless steel surfaces containing 0.2 to 1% by weight of oxalic acid, 0.1 to 0.5% by weight. % of sulfosalicylic acid and 0 to 1.2% by weight of boric acid, which is based on the composition and optimum ratio and concentration of the individual components of the solution ensuring a sufficient decontamination effect, a good surface condition after decontamination, and at least the amount of radioactive waste generated.

Nový, vSčší účinok sa dosahuje schopnostou dekontaminačného roztoku podlá vynálezu prevádzať do roztoku korozně produkty tvoriace kontaminované vrstvy na nerezových oceliach, pričom rýchlosť rozpúšťania týchto vrstiev převyšuje rýchlosť rozpúšťania základného materiálu. V dekontaminačnom elektrolyte podlá vynálezu dochádza v porovnaní s doteraz u ná spoužívanýra elektrolytom pri ni šitu vaňovej elektrochemickéj dekontaminácii k výhodnejšiemu rozloženiu prúdových hustčt, čo kladné ovplyvňuje účinnost dekontaminácie a kvalitu povrchu po dekontaminácii, predovšetkým pri použiti katody, ktorej celková plocha je menšia ako plocha dekontaminovanoho materiálu. Výhodou dekontaminačného elektrolytu podlá vynálezu je potom vysoká dekontaminačná účinnost bez korózneho ohrozenia základného materiálu. Ďalšou výhodou elektrolytu podlá vynálezu je jeho nízká koncentrácia, vdaka ktorej sa solnost vznikajúcich sekundárných kvapalných rádioaktívnych odpadov oproti doteraz používanému elektrolytu znižujeA new, higher effect is achieved by the ability of the decontamination solution according to the invention to convert into corrosion products forming contaminated layers on stainless steels, the dissolution rate of these layers exceeding the dissolution rate of the base material. In the decontamination electrolyte according to the invention, in comparison with the prior art electrolyte, the electrochemical decontamination is advantageously distributed over the electrolyte while lowering the current densities, which positively affects the decontamination efficiency and surface quality after decontamination, especially when using a cathode whose surface area is smaller. material. The advantage of the decontamination electrolyte according to the invention is then high decontamination efficiency without corrosion of the base material. Another advantage of the electrolyte according to the invention is its low concentration, due to which the salinity of the resulting secondary liquid radioactive waste is reduced compared to the electrolyte used hitherto.

62649 prakticky na polovicu. Takto vzniknuté rádioaktívne odpady sú spracovatelné súčasne používanou technológiou bitumenácie a navýše kyselina sulfosalicylová, jedna zo zložiek elektrolytu, podlá vynálezu, může prispievat k stabilizátii bitumenového produktu a tým zlepšovat jeho vlastnosti.62649 practically in half. The radioactive wastes thus formed are treatable by the currently used bitumination technology and, moreover, sulfosalicylic acid, one of the components of the electrolyte according to the invention, can contribute to the stabilization of the bitumen product and thereby improve its properties.

Pri konkrétnom použití elektrolytu podlá vynálezu, například o koncentrácii 0,5 % kyseliny šťavelovej a 0,2 i kyseliny sulfosalicylovej, boli reálne kontaminované vzorky nerezových ocelí z prevádzky jačlrovej elektrárně typu WER zdekontaminované v laboratórnych podmienkach, pričom pri době dekontaminácie 3 minúfcy bol pri prúdovej hustotě 100 mA/cm dosiahnutý dekontaminačný faktor 12 až 18 a pri prúdovej hustotě 200 mA/cm dekontaminačný faktor vačší ako 20.In the particular use of the electrolyte according to the invention, for example at a concentration of 0.5% oxalic acid and 0.2% sulfosalicylic acid, real contaminated stainless steel samples from a WER-type malting plant were decontaminated under laboratory conditions. a decontamination factor of 12 to 18 is obtained with a density of 100 mA / cm and a decontamination factor of more than 20 is obtained at a current density of 200 mA / cm.

Uvedený dekontaminačný elektrolyt je možné použit na všetkých jadrovo-energetlckých zariadeniach, na ktorých je potřebné odstraňovat elektrochemickým in šitu spňsobom povrchové kontaminované korozně vrstvy z nerezových materiálov.Said decontamination electrolyte can be used on all nuclear power plants where it is necessary to remove electrochemical in situ as a surface contaminated corrosion layer of stainless materials.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Electrolyte for electrochemical decontamination of stainless steel surfaces, characterized in that it contains 0.2 to 1% oxalic acid, 0.1 to 0.5% sulfosalicylacetic acid,

0 to 1.28 boric acid and the remainder up to 100% by weight are water.