DE102009047524A1 - Verfahren zur Oberflächen-Dekontamination - Google Patents

Verfahren zur Oberflächen-Dekontamination Download PDF

Info

Publication number
DE102009047524A1
DE102009047524A1 DE102009047524A DE102009047524A DE102009047524A1 DE 102009047524 A1 DE102009047524 A1 DE 102009047524A1 DE 102009047524 A DE102009047524 A DE 102009047524A DE 102009047524 A DE102009047524 A DE 102009047524A DE 102009047524 A1 DE102009047524 A1 DE 102009047524A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
acid
decontamination
component
oxide layer
treated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009047524A
Other languages
English (en)
Inventor
Rainer Dr. Gassen
Bertram Zeiler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Areva GmbH
Original Assignee
Areva NP GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Areva NP GmbH filed Critical Areva NP GmbH
Priority to DE102009047524A priority Critical patent/DE102009047524A1/de
Priority to CA2755288A priority patent/CA2755288A1/en
Priority to JP2012541479A priority patent/JP5602241B2/ja
Priority to EP10795259A priority patent/EP2417606B1/de
Priority to KR1020117026921A priority patent/KR101309609B1/ko
Priority to CN2010800170411A priority patent/CN102405500A/zh
Priority to ES10795259T priority patent/ES2404895T3/es
Priority to PCT/EP2010/068602 priority patent/WO2011067271A1/de
Priority to TW099141882A priority patent/TW201131581A/zh
Publication of DE102009047524A1 publication Critical patent/DE102009047524A1/de
Priority to ZA2011/06436A priority patent/ZA201106436B/en
Priority to US13/371,891 priority patent/US20120138086A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/001Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
    • G21F9/002Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes
    • G21F9/004Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes of metallic surfaces
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04Treating liquids
    • G21F9/06Processing
    • G21F9/12Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids
    • G21F9/30Processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Dekontamination der eine Oxidschicht aufweisenden Oberfläche eines metallischen Bauteils des Primärkreislaufs eines Druckwasserreaktors, das in zwei Verfahrensstufen unterteilt ist, und das weiter wie folgt ausgestaltet ist:
– in der ersten Verfahrensstufe wird wenigstens ein Behandlungszyklus durchgeführt, der einen Oxidationsschritt und einen sich daran anschließenden Dekontschritt umfasst, wobei
– im Oxidationsschritt das Bauteil mit einer wässerigen Lösung behandelt wird, die ein Oxidationsmittel enthält, welches in der Oxidschicht enthaltenes dreiwertiges Chrom zu sechswertigem Chrom umwandelt, und
– im Dekontschritt das Bauteil mit einer wässerigen Lösung behandelt wird, die ausschließlich oder zu einem überwiegenden Anteil wenigstens eine Säure enthält, die mit Metallionen keine schwerlöslichen Niederschläge bildet, und
– die Lösung zur Entfernung von in ihr enthaltener, aus der Oxidschicht und/oder dem Grundmetall des Bauteils stammender Metallionen über einen Ionentauscher geführt wird,
– in der zweiten Verfahrensstufe die Bauteiloberfläche unter reduzierenden Bedingungen mit einer wässerigen Lösung behandelt wird, die Oxalsäure enthält.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächen-Dekontamination von Bauteilen des Kühlmittelkreislaufs eines Druckwasserreaktors. Kernstück des Kühlmittelkreislaufs ist ein Reaktordruckbehälter, in dem Kernbrennstoff enthaltende Brennelemente angeordnet sind. Am Reaktordruckbehälter sind meist mehrere Kühlschleifen mit jeweils einer Kühlmittelpumpe und einem Dampferzeuger angeschlossen.
  • Unter den Bedingungen des Leistungsbetriebes eines Druckwasserreaktors mit Temperaturen im Bereich von 288°C zeigen selbst rostfreie austenitische FeCrNi-Stähle, aus denen beispielsweise das Röhrensystem der Kühlschleifen besteht, Ni-Legierungen, aus denen beispielsweise die Austauscher-Rohre von Dampferzeugern bestehen und sonstige etwa für Kühlmittelpumpen verwendete, z. B. Cobalt enthaltende Bauteile, eine gewisse Löslichkeit in Wasser. Aus den genannten Legierungen herausgelöste Metallionen gelangen mit dem Kühlmittelstrom zum Reaktordruckbehälter, wo sie durch die dort herrschende Neutronenstrahlung teilweise in radioaktive Nuklide umgewandelt werden. Die Nuklide werden wiederum vom Kühlmittelstrom im gesamten Kühlmittelsystem verteilt und werden in Oxidschichten, die sich während des Betriebs auf den Oberflächen von Bauteilen des Kühlmittelsystems bilden, eingelagert. Mit zunehmender Betriebsdauer summiert sich die Menge der abgelagerten aktivierten Nuklide, so dass die Radioaktivität bzw. die Dosisleistung an den Bauteilen des Kühlmittelsystems zunimmt. Die Oxidschichten enthalten je nach Art der für ein Bauteil verwendeten Legierung als Hauptbestandteil Eisenoxid mit zwei- und dreiwertigem Eisen und Oxide anderer Metalle, vor allem Chrom und Nickel, die als Legierungsbestandteile in den oben erwähnten Stählen vorhanden sind. Dabei liegt Nickel stets in zweiwertiger Form (Ni2+), Chrom in dreiwertiger (Cr3+) Form vor.
  • Bevor Kontroll-, Wartungs-, Reparatur- und Rückbaumaßnahmen am Kühlmittelsystem vorgenommen werden können ist eine Reduzierung der radioaktiven Strahlung der jeweiligen Bauteile bzw. Komponenten erforderlich, um die Strahlungsbelastung des Personals zu verringern. Dies geschieht dadurch, dass die auf den Oberflächen der Bauteile vorhandene Oxidschicht mittels eines Dekontaminationsverfahrens möglichst vollständig entfernt wird. Bei einer derartigen Dekontamination wird entweder das gesamte Kühlmittelsystem bzw. ein davon etwa durch Ventile abgetrennter Teil mit einer wässrigen Reinigungslösung befüllt oder es werden einzelne Bauteile des Systems in einem separaten, die Reinigungslösung enthaltenden Behälter behandelt. Die Oxidschicht wird bei Chrom enthaltenden Bauteilen, etwa im Falle eines Druckwasserreaktors zunächst oxidativ behandelt (Oxidationsschritt) und anschließend die Oxidschicht unter sauren Bedingungen aufgelöst. In diesem Verfahrensschritt, der im Folgenden als Dekontaminationsschritt (bzw. kürzer als Dekontschritt) bezeichnet wird, wird außerdem oft unter reduktiven Bedingungen gearbeitet. Das im vorhergehenden Oxidationsschritt eingesetzte Oxidationsmittel wird daher entfernt oder neutralisiert, wie weiter unten noch gezeigt wird. In der Regel wird die Behandlungsfolge „Oxidation-Dekontstufe” mehrmals angewandt um einen ausreichenden Erfolg zu erzielen. Dabei wird in der Dekontstufe immer die gleiche Säure bzw. Säuremischung angewendet.
  • Die oxidative Behandlung der Oxidschicht ist erforderlich, weil sich Chrom-III-Oxide und dreiwertiges Chrom enthaltende Mischoxide vor allem des Spinelltyps in den für eine Dekontamination in Frage kommenden Säuren nur schwer lösen. Um die Löslichkeit zu erhöhen, wird daher zunächst die Oxidschicht mit einer wässerigen Lösung eines Oxidationsmittels wie Ce4+, HMnO4, H2S2O8, KMnO4, KMnO4 mit Säure oder Lauge oder O3 behandelt. Ergebnis dieser Behandlung ist, dass Cr-III zu Cr-VI oxidiert wird, welches als CrO4 2– in Lösung geht. Die am Ende einer oxidativen Behandlung vorliegende Reinigungslösung wird entweder verworfen oder so aufbereitet, dass sie im Dekontschritt verwendet werden kann. Wenn letzteres der Fall ist, muss das Oxidationsmittel durch ein Reduktionsmittel entfernt bzw. neutralisiert werden.
  • Der sich an die Oxidation anschließende Verfahrensschritt dient dazu, die vorher oxidativ behandelte Oxidschicht mit Hilfe einer oder Mischungen von komplexbildenden organischen Säure aufzulösen. Eine solche Säure kann gleichzeitig auch für die Neutralisation des im Oxidationsschritt eingesetzten Oxidationsmittels dienen. Es ist aber auch möglich, ein Oxidationsmittel wie z. B. HMnO4 mit Hilfe eines anderen Reaktionspartners, beispielsweise Ascorbinsäure, Zitronensäure oder Wasserstoffperoxid zu reduzieren bzw. neutralisieren. Dadurch wird auch das im Oxidationsschritt entstandene Cr-VI wieder zu Cr-III reduziert. Am Ende eines Dekontschrittes befinden sich in der Reinigungslösung u. a. Cr-III, Fe-II, Fe-III, Ni-II und daneben radioaktive Isotope wie z. B. Co-60. Diese Metallionen können aus der Reinigungslösung mit einem Ionentauscher entfernt werden. Eine im Dekontschritt häufig verwendete Säure ist Oxalsäure, weil sich mit ihr die von Bauteiloberflächen zu entfernenden Oxidschichten auflösen lassen.
  • Nachteilig ist jedoch, dass Oxalsäure mit zweiwertigen Metallionen wie Ni2+, Fe2+, Co2+, Cu2+ schwerlösliche Niederschläge bildet, die im Falle der Dekontamination des gesamten Kühlmittelsystems in diesem verteilt werden und auf den Flächen aufwachsen und sich ablagern. Hinzu kommt, dass die Niederschläge die gesamte Verfahrensdurchführung erschweren. So werden vielfach organische Restbestandteile einer Lösung durch Behandlung mit einem Oxidationsmittel und UV-Bestrahlung zu Kohlendioxid und Wasser umgewandelt und somit aus der Lösung entfernt. Durch die Niederschläge wird die Lösung jedoch trübe, was die Effektivität der UV-Bestrahlung erheblich verringert. Auch kommt es zur Mitfällung von Radionukliden und somit zu einer Rekontamination der Bauteiloberflächen. Die Gefahr einer Rekontamination ist besonders groß bei Komponenten mit einem großen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. Dies ist vor allem bei Dampferzeugern der Fall, die eine sehr große Anzahl von Austauscherrohren mit geringem Durchmesser aufweisen. Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Oxalsäure besteht darin, dass Oxalatniederschläge Filtereinrichtungen, etwa die einem Ionentauscher vorgeschalteten Filter und Siebböden oder die Schutzfilter von Umwälzpumpen verstopfen können. Ein weiterer Nachteil ergibt sich schließlich, wenn ein oben beschriebener, aus Oxidationsschritt und Dekontschritt bestehender Behandlungszyklus wiederholt wird, wenn sich also an einen Dekontschritt ein erneuter Oxidationsschritt anschließt. Wenn in dem vorausgegangenen Dekontschritt Oxalatniederschläge entstanden sind, so können die entsprechenden Metallionen, etwa Ni im Falle eines Nickeloxalatniederschlags, nicht mit Hilfe von Ionentauschern aus der Reinigungslösung entfernt werden. Die Folge ist, dass im anschließenden Oxidationsschritt der Oxalatrest der Niederschläge zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert wird und dadurch Oxidationsmittel nutzlos verbraucht wird. Wenn dagegen das Oxalat sich in Lösung befindet, also nicht in Form eines Niederschlags gebunden ist, kann das Oxalat auf einfache Weise, etwa bevor die Reinigungslösung in einen Ionentauscher geleitet wird, auf einfache und kostengünstige Weise beispielsweise mit Hilfe von UV-Licht zerstört, d. h. zu Kohlendioxid und Wasser umgesetzt werden. Schließlich ist noch nachteilig, dass eine durch einen Oxalatniederschlag hervorgerufene Trübung die Überwachung des Verfahrens, etwa bei einer Photometrie, stört.
  • Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Dekontaminationsverfahren vorzuschlagen, das hinsichtlich der geschilderten Nachteile verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein in zwei Verfahrensstufen unterteiltes Dekontaminationsverfahren nach Anspruch 1 gelöst.
  • In der ersten Verfahrensstufe wird wenigstens ein Behandlungszyklus durchgeführt, der einen Oxidationsschritt und einen sich daran anschließenden Dekontschritt umfasst. Im Oxidationsschritt wird das Bauteil mit einer wässerigen Reinigungslösung behandelt, die ein Oxidationsmittel enthält, dessen Oxidationskraft ausreicht, um in der Oxidschicht enthaltenes dreiwertiges Chrom zu sechswertigem Chrom umzuwandeln. Wie bereits weiter oben erläutert, wird durch diesen Schritt die Löslichkeit der Oxidschicht erhöht. Im Dekontschritt wird das Bauteil mit einer wässerigen Lösung eines Protonendonators behandelt, der ausschließlich oder zumindest zu einem überwiegenden Anteil aus einer oder mehr Säuren gebildet ist, die mit Metallionen, insbesondere mit zweiwertigen Metallionen, keine schwerlöslichen Niederschläge bilden. Auf diese Weise ist vor allem die Bildung von schwerlöslichen Nickeloxalat-Niederschlägen verhindert. Bereits während oder am Ende des Dekontschritts wird die Lösung zur Entfernung von in ihr enthaltener, aus der Oxidschicht und/oder dem Grundmetall des Bauteils stammender Metallionen über einen Ionentauscher geführt.
  • In der ersten Verfahrensstufe kann auf die vorgeschlagene Weise somit ein erheblicher Teil der hinsichtlich der Bildung von schwerlöslichen Niederschlägen kritischen Metallionen aus der Reinigungslösung und damit von der zu dekontaminierenden Bauteiloberfläche entfernt werden, so dass dann in der zweiten Verfahrensstufe die Konzentration an kritischen Metallionen, vor allem Nickelionen, bereits so weit verringert ist, dass bei Einsatz einer im Hinblick auf Niederschlagsbildung kritischen Säure wie Oxalsäure die Gefahr der Bildung scherlöslicher Niederschläge zumindest verringert wenn nicht gar völlig gebannt ist. Dabei ist es an sich unerheblich, ob durch die in der ersten Verfahrensstufe eingesetzte „unkritische” Säure hinsichtlich der Auflösung von Fe-II oder Fe-III aus der Oxidschicht effektiv ist oder nicht, da dies in der zweiten Verfahrensstufe auf effektive Weise mit Oxalsäure erfolgen kann.
  • Zusammenfassend bietet ein erfindungsgemäßes Verfahren somit die Möglichkeit, die Bildung schwerlöslicher Niederschläge zu verhindern oder zumindest in der zweiten Dekontstufe stark zu verringern, ohne dass dadurch die Effektivität der Dekontamination leidet.
  • Das Verfahren kann so durchgeführt werden, dass zunächst zumindest ein Behandlungszyklus durchgeführt wird und in der sich anschließenden 2. Verfahrensstufe die Bauteiloberfläche ohne eine vorausgehende Oxidation der noch verbleibenden Rest-Oxidschicht eine Behandlung mit Oxalsäure durchgeführt wird. Es ist aber auch denkbar, dass in der zweiten Verfahrensstufe zunächst die Oxidschicht etwa mit den weiter oben erwähnten Oxidationsmitteln behandelt und erst dann die Oxidschichtauflösung mit Oxalsäure durchgeführt wird.
  • Vorzugsweise wird im Dekontschritt der ersten Verfahrensstufe eine organische Säure eingesetzt, weil sich deren organischer Bestandteil, soweit er aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff besteht, in Kohlendioxid und Wasser umwandeln und damit praktisch rückstandsfrei entfernen lässt, da das Kohlendioxid als Gas aus der Lösung entweicht. Die Entfernung der organischen Bestandteile erfolgt in an sich bekannter Weise, indem die mit einem Oxidationsmittel wie Wasserstoffperoxid versetzte Lösung mit UV-Licht bestrahlt wird. Bevorzugt werden Säuren eingesetzt, die ausschließlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff entstehen, so dass auch durch Elemente wie Stickstoff keine Reste in der Lösung zurückbleiben, die nur mit Hilfe von Ionentauschern und damit unter Entstehung von Sekundärabfall (zu entsorgendes zusätzliches Austauschermaterial) zu entfernen sind.
  • In manchen Ländern, beispielsweise Japan ist es nicht erlaubt, im Zuge von Dekontaminationsmaßnahmen der vorliegenden Art Ionentauscher mit komplexbildenden Säuren bzw. mit Komplexen solcher Säuren zu beladen. Daher ist es in diesen Fällen zweckmäßig, Säuren zu verwenden, die mit Metallionen keine Komplexverbindungen bilden.
  • Vorzugsweise wird eine Säure mit max. zwei Kohlenstoffatomen verwendet. Die Zersetzung einer solchen Säure zu Kohlendioxid und Wasser geht schneller vonstatten als die Zersetzung drei und mehr Kohlenstoffatome enthaltender Säuren, so dass Zeit, Energie und Oxidationsmittel, letztlich also Kosten eingespart werden können.
  • Für den Dekontschritt in der 1. Verfahrensstufe eignen sich beispielsweise anorganische Säuren wie HNO3, HBF4 und H2SO4, nicht komplexbildende Monocarbonsäuren Ameisensäure, Essigsäure, Monohydroxyessigsäure und Dihydroxyessigsäure, und komplexbildende Säuren wie Nitrilotriessigsäure und Tartronsäure. Als geeignet hinsichtlich Abfallvermeidung haben sich Ameisensäure und Glyoxylsäure erwiesen, wobei die besten Dekontfaktoren erreicht wurden, wenn in der 1. Verfahrensstufe nur Glyoxylsäure eingesetzt wird. Diese Säuren bilden mit den Metallionen, insbesondere mit dem Nickel der Oxidschicht ein lösliches Salz. Wird eine ein solches Salz enthaltende Lösung über einen Kationentauscher geführt, wird das Metallion zurückgehalten, wobei die Säureanionen in der Lösung verbleiben und später, wie oben beschrieben, oxidativ rückstandsfrei zersetzt werden können. Beispielsweise bei Glycin, das ein Stickstoffatom enthält oder bei den anorganischen Säuren ist dies nicht der Fall.
  • Ausführungsbeispiele:
  • Um die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Verfahrens zu prüfen werden Versuche mit Proben aus dem Primärkreis eines Druckwasserreaktors durchgeführt (siehe Tabelle 1). Die Proben werden in einem Behälter in eine Reinigungslösung mit einem Volumen von 1 l und einer Temperatur etwa 90°C eingetaucht. Wie weiter oben erläutert wurde, werden bei einem Dekontaminationsverfahren die aus einer Oxidschicht herausgelösten Metallionen mit einem Ionentauscher aus der Reinigungslösung entfernt. Aus Vereinfachungsgründen wird bei den Versuchen kein Ionentausch durchgeführt, sondern die jeweilige Reinigungslösung am Ende eines Behandlungszyklus (Oxidations- und Dekontschritt) verworfen und durch eine neue Reinigungslösung ersetzt. Bei allen unten beschriebenen Versuchen wird im sauren Bereich, pH-Wert etwa 2, gearbeitet.
  • Tabelle 1
  • Mit den Proben gemäß Tabelle 1 werden 3 verschieden Verfahrensvarianten mit jeweils 3 Behandlungszyklen durchgeführt, Jeder Behandlungszyklus umfasst einen Oxidationsschritt und einen Dekontaminationsschritt. Zur Oxidation der Oxidschicht wird der die Proben enthaltende Behälter mit einer HMnO4-Lösung (Konzentration = 240 ppm) befüllt. Die Einwirkzeit beträgt jeweils 16 Stunden. In den ersten beiden Zyklen wird für den Dekontschritt nicht Oxalsäure, sondern Ameisensäure und Glyoxylsäure verwendet (siehe Tabellen 2–4). Nach jedem Oxidationsschritt wird überschüssiges Oxidationsmittel (HMnO4) durch Zugabe einer entsprechenden Menge Reduktionsmittel neutralisiert und anschließend die jeweils im Dekontschritt verwendete Säure zugesetzt. Die Einwirkzeit der Säure im Dekontschritt beträgt jeweils 5 Stunden.
    Oxidschichtauflösung (Dekontschritt)
    Verfahrensstufe 1 Zyklus 1 50 mMol/l Ameisensäure
    Zyklus 2 50 mMol/l Ameisensäure
    Verfahrensstufe 2 Zyklus 3 2000 ppm Oxalsäure
    Tabelle 2 Variante 1 mit Probe TA-03-2
    Oxidschichtauflösung (Dekontschritt)
    Verfahrensstufe 1 Zyklus 1 50 mMol/l Ameisensäure
    Zyklus 2 25 mMol/l Glyoxylsäure
    Verfahrensstufe 2 Zyklus 3 2000 ppm Oxalsäure
    Tabelle 3 Variante 2 mit Probe TA-03-3
    Oxidschichtauflösung (Dekontschritt)
    Verfahrensstufe 1 Zyklus 1 25 mMol/l Glyoxylsäure
    Zyklus 2 25 mMol/l Glyoxylsäure
    Verfahrensstufe 2 Zyklus 3 2000 ppm Oxalsäure
    Tabelle 4 Variante 3 mit Probe TA-03-1
  • Von den Proben werden jeweils die anfängliche und die nach einem Dekontschritt vorhandene Co60-Gamma-Aktivität (Becqerel bzw Bq) gemessen und die Gesamt-Dekontfaktoren (DF), d. h. das Verhältnis der anfänglichen Aktivität zu der nach einem Zyklus vorhandenen Aktivität einer Probe, bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
    Probe TA-03-1 Bq/DF TA-03-2 Bq/DF TA-03-3 Bq/DF
    unbehandelt 5,08E+4 5,40E+4 4,48E+4
    1. Zyklus 9,15E+3/5,6 1,32E+4/4,1 1,01E+4/4,4
    2. Zyklus 1,65E+2/72 4,67E+3/11,6 1,61E+3/27,8
    3. Zyklus 3,07E+1/1654 1,38E+2/391 5,78E+1/776
    Tabelle 5 Co60-Aktivität in Bq/Probe vor/nach Behandlung und Dekontfaktoren
  • Bei der Bewertung der Ergebnisse ist zu berücksichtigen, dass in der Regel ein Dekontfaktor von etwa 10 bereits ausreichend ist. Ein solcher Faktor wird bereits nach dem 2. Zyklus erreicht. Festzustelle ist weiterhin, dass Glyoxylsäure für die Dekontamination bzw. Auflösung der Oxidschicht am wirksamsten ist, insbesondere, wenn in mehreren, vorzugsweise in allen Dekontzyklen der 1. Verfahrensstufe mit dieser Säure gearbeitet wird.
  • In den oben beschriebenen, das erfindungsgemäße Verfahren nachbildenden Versuchen wurden als Beispiele organischer Säuren Glyoxylsäure und Ameisensäure verwendet. Für die Dekontschritte der 1. Verfahrensstufe eignen sich aber auch anorganische Säuren. Um deren Wirksamkeit zu belegen wird ein Versuch durchgeführt, bei dem eine Probe aus dem Primärkreis eines Druckwasserreaktors mit einer den oben genannten Proben entsprechenden Größe einem aus Oxidationsschritt und Dekontschritt bestehenden Zyklus unterzogen wurde. Bei einem Volumen der Reinigungslösung von 600 ml und einer Temperatur von etwa 95°C wurde zunächst eine Oxidation der auf der Probe vorhandenen Oxidschicht mit HMnO4 (300 ppm) bei einer Dauer von 20 Stunden durchgeführt. Nach diesem Schritt vorhandener Rest an Oxidationsmittel wird mit einer Mischung aus Wasserstoffperoxid und Salpetersäure neutralisiert, wobei ersteres erforderlich ist, um den sich im Oxidationsschritt aus HMnO4 bildenden Braunstein (MnO2) aufzulösen. Im Anschluss daran erfolgt ein 5-stündiger Dekontschritt bei dem die bereits in Lösung enthaltende Salpetersäure (HNO3) als Dekontsäure, d. h. zur Auflösung der auf der Probe vorhandenen Oxidschicht wirkt. Nach dem Dekontschritt sinkt die Gamma-Aktivität der Probe auf einen Wert von 2,18E+4 Bq. Verglichen mit der anfänglichen Aktivität der Probe von 6,88E+4 Bq bedeutet dies einen Dekontfaktor von 3,16.

Claims (10)

  1. Verfahren zur chemischen Dekontamination der eine Oxidschicht aufweisenden Oberfläche eines metallischen Bauteils des Primärkreislaufs eines Druckwasserreaktors, das in zwei Verfahrensstufen unterteilt ist, und das weiter wie folgt ausgestaltet ist: – in der ersten Verfahrensstufe wird wenigstens ein Behandlungszyklus durchgeführt, der einen Oxidationsschritt und einen sich daran anschließenden Dekontschritt umfasst, wobei – im Oxidationsschritt das Bauteil mit einer wässerigen Lösung behandelt wird, die ein Oxidationsmittel enthält, welches in der Oxidschicht enthaltenes dreiwertiges Chrom zu sechswertigem Chrom umwandelt, und – im Dekontschritt das Bauteil mit einer wässerigen Lösung behandelt wird, die ausschließlich oder zu einem überwiegenden Anteil wenigstens eine Säure enthält, die mit Metallionen keine schwerlöslichen Niederschläge bildet, und – die Lösung zur Entfernung von in ihr enthaltener, aus der Oxidschicht und/oder dem Grundmetall des Bauteils stammender Metallionen über einen Ionentauscher geführt wird, – in der zweiten Verfahrensstufe die Bauteiloberfläche unter reduzierenden Bedingungen mit einer wässerigen Lösung behandelt wird, die Oxalsäure enthält.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Verfahrensstufe der Oxalsäurebehandlung ein Oxidationsschritt vorgeschaltet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Dekontschritt der ersten Verfahrensstufe eine organische Säure verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine ausschließlich aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff bestehende Säure verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Dekontschritt der ersten Verfahrensstufe eine organische Säure verwendet wird, die mit Metallionen keine Komplexverbindung bildet.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verfahrensstufe eine Säure mit höchstens zwei Kohlenstoffatomen verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung von Ameisensäure und/oder Glyoxylsäure.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Dekontschritt der 1. Verfahrensstufe Glyoxylsäure verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Ende eines Oxidationsschrittes in der Reinigungslösung vorhandener Rest an Oxidationsmittel mit einem der Lösung zugesetzten Reduktionsmittel neutralisiert und die so behandelte Lösung im sich anschließenden Dekontschritt verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im Dekontschritt eingesetzte Säure als Reduktionsmittel dient.
DE102009047524A 2009-12-04 2009-12-04 Verfahren zur Oberflächen-Dekontamination Withdrawn DE102009047524A1 (de)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009047524A DE102009047524A1 (de) 2009-12-04 2009-12-04 Verfahren zur Oberflächen-Dekontamination
CN2010800170411A CN102405500A (zh) 2009-12-04 2010-12-01 用于表面去污染的方法
JP2012541479A JP5602241B2 (ja) 2009-12-04 2010-12-01 表面除染方法
EP10795259A EP2417606B1 (de) 2009-12-04 2010-12-01 Verfahren zur oberflächen-dekontamination
KR1020117026921A KR101309609B1 (ko) 2009-12-04 2010-12-01 표면의 제염 방법
CA2755288A CA2755288A1 (en) 2009-12-04 2010-12-01 Method for decontaminating surfaces
ES10795259T ES2404895T3 (es) 2009-12-04 2010-12-01 Procedimiento para la descontaminación de superficies
PCT/EP2010/068602 WO2011067271A1 (de) 2009-12-04 2010-12-01 Verfahren zur oberflächen-dekontamination
TW099141882A TW201131581A (en) 2009-12-04 2010-12-02 Method for surface-decontamination
ZA2011/06436A ZA201106436B (en) 2009-12-04 2011-09-02 Method for decontaminating surfaces
US13/371,891 US20120138086A1 (en) 2009-12-04 2012-02-13 Method for decontaminating surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009047524A DE102009047524A1 (de) 2009-12-04 2009-12-04 Verfahren zur Oberflächen-Dekontamination

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009047524A1 true DE102009047524A1 (de) 2011-06-09

Family

ID=43867196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009047524A Withdrawn DE102009047524A1 (de) 2009-12-04 2009-12-04 Verfahren zur Oberflächen-Dekontamination

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20120138086A1 (de)
EP (1) EP2417606B1 (de)
JP (1) JP5602241B2 (de)
KR (1) KR101309609B1 (de)
CN (1) CN102405500A (de)
CA (1) CA2755288A1 (de)
DE (1) DE102009047524A1 (de)
ES (1) ES2404895T3 (de)
TW (1) TW201131581A (de)
WO (1) WO2011067271A1 (de)
ZA (1) ZA201106436B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013100933B3 (de) * 2013-01-30 2014-03-27 Areva Gmbh Verfahren zur Oberflächen-Dekontamination von Bauteilen des Kühlmittelkreislaufs eines Kernreaktors
DE102016104846B3 (de) * 2016-03-16 2017-08-24 Areva Gmbh Verfahren zur Behandlung von Abwasser aus der Dekontamination einer Metalloberfläche, Abwasserbehandlungsvorrichtung und Verwendung der Abwasserbehandlungsvorrichtung

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102077104B1 (ko) * 2012-07-26 2020-02-13 도미니온 엔지니어링 인코포레이티드 세정 용액의 재이용 방법
JP2014041100A (ja) * 2012-08-23 2014-03-06 Shimizu Corp コンクリート構造体の表層除染方法
TWI489489B (zh) * 2013-04-08 2015-06-21 Yi Hsing Huang 放射性廢料除污劑及其製造處理方法
KR101523763B1 (ko) * 2013-06-19 2015-06-01 한국원자력연구원 금속 표면 고착성 방사능 오염 산화막 제거를 위한 산화 제염제 및 이를 이용한 산화 제염방법
DE102015120722B4 (de) * 2015-11-30 2017-07-27 Areva Gmbh Kernkraftwerk und Verfahren zum Betreiben eines Kernkraftwerks
DE102017107584A1 (de) 2017-04-07 2018-10-11 Rwe Power Aktiengesellschaft Zinkdosierung zur Dekontamination von Leichtwasserreaktoren
CN107170503B (zh) * 2017-06-02 2019-04-02 苏州热工研究院有限公司 一种降低在役压水堆核电厂集体剂量的化学清洗方法
CN107240429B (zh) * 2017-06-28 2019-09-06 洛阳市琦安科技有限公司 一种放射性核污染物扩散迁移的压制材料及压制方法
DE102017115122B4 (de) * 2017-07-06 2019-03-07 Framatome Gmbh Verfahren zum Dekontaminieren einer Metalloberfläche in einem Kernkraftwerk
CN108242273A (zh) * 2017-12-28 2018-07-03 中核四0四有限公司 一种用于放射性混凝土构筑物浅层剥离的装置
JP7475171B2 (ja) * 2020-03-17 2024-04-26 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 化学除染方法および化学除染装置
CN112700900A (zh) * 2020-12-10 2021-04-23 中国辐射防护研究院 一种注锌反应堆部件放射性沉积氧化物的清洗方法
CN113105955A (zh) * 2021-03-31 2021-07-13 山东核电有限公司 一种用于ap1000反应堆一回路部件放射性污染沉积氧化物的去污配方和去污方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD118956A1 (de) * 1975-03-11 1976-03-20
DE3413868A1 (de) * 1984-04-12 1985-10-17 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Verfahren zur chemischen dekontamination von metallischen bauteilen von kernreaktoranlagen
EP0355628A1 (de) * 1988-08-24 1990-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur chemischen Dekontamination der Oberfläche eines metallischen Bauteils einer Kernreaktoranlage
US5305360A (en) * 1993-02-16 1994-04-19 Westinghouse Electric Corp. Process for decontaminating a nuclear reactor coolant system
DE69312966T2 (de) * 1992-12-24 1998-02-19 Electricite De France Verfahren zum auflösung von auf einem metallsubstrat aufgeschiedenen oxyde

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2847780C2 (de) * 1978-11-03 1984-08-30 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Verfahren zur chemischen Dekontamination von metallischen Bauteilen von Kernreaktoranlagen
ATE18822T1 (de) * 1981-06-17 1986-04-15 Central Electr Generat Board Verfahren zur chemischen zersetzung von oxydniederschlaegen.
CH673545A5 (de) * 1987-10-02 1990-03-15 Industrieorientierte Forsch
JP3417296B2 (ja) * 1998-05-29 2003-06-16 栗田エンジニアリング株式会社 除染方法
FR2817492B1 (fr) * 2000-12-04 2003-07-18 Commissariat Energie Atomique Procede de dissolution des solides formes dans une installation nucleaire
JP4083607B2 (ja) * 2003-03-19 2008-04-30 株式会社東芝 放射能の化学除染方法および装置
KR100724710B1 (ko) 2002-11-21 2007-06-04 가부시끼가이샤 도시바 방사화 부품의 화학적 오염제거 시스템 및 방법
JP4551843B2 (ja) * 2005-08-29 2010-09-29 株式会社東芝 化学除染方法
BRPI0611248A2 (pt) * 2005-11-29 2009-07-07 Areva Np Gmbh processo para a descontaminação de uma superfìcie, que apresenta uma camada de óxido, de um componente ou de um sistema de uma usina com tecnologia nuclear
CA2805772A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Atomic Energy Of Canada Limited Reactor decontamination process and reagent

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD118956A1 (de) * 1975-03-11 1976-03-20
DE3413868A1 (de) * 1984-04-12 1985-10-17 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Verfahren zur chemischen dekontamination von metallischen bauteilen von kernreaktoranlagen
EP0355628A1 (de) * 1988-08-24 1990-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur chemischen Dekontamination der Oberfläche eines metallischen Bauteils einer Kernreaktoranlage
DE69312966T2 (de) * 1992-12-24 1998-02-19 Electricite De France Verfahren zum auflösung von auf einem metallsubstrat aufgeschiedenen oxyde
US5305360A (en) * 1993-02-16 1994-04-19 Westinghouse Electric Corp. Process for decontaminating a nuclear reactor coolant system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013100933B3 (de) * 2013-01-30 2014-03-27 Areva Gmbh Verfahren zur Oberflächen-Dekontamination von Bauteilen des Kühlmittelkreislaufs eines Kernreaktors
DE102016104846B3 (de) * 2016-03-16 2017-08-24 Areva Gmbh Verfahren zur Behandlung von Abwasser aus der Dekontamination einer Metalloberfläche, Abwasserbehandlungsvorrichtung und Verwendung der Abwasserbehandlungsvorrichtung
US10950360B2 (en) 2016-03-16 2021-03-16 Framatome Gmbh Method for treating waste water from the decontamination of a metal surface, waste-water treatment device and use of the waste-water treatment device

Also Published As

Publication number Publication date
EP2417606A1 (de) 2012-02-15
ES2404895T3 (es) 2013-05-29
JP5602241B2 (ja) 2014-10-08
WO2011067271A1 (de) 2011-06-09
JP2013513098A (ja) 2013-04-18
EP2417606B1 (de) 2013-02-20
US20120138086A1 (en) 2012-06-07
KR20120057568A (ko) 2012-06-05
TW201131581A (en) 2011-09-16
ZA201106436B (en) 2012-08-29
CA2755288A1 (en) 2011-06-09
CN102405500A (zh) 2012-04-04
KR101309609B1 (ko) 2013-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2417606B1 (de) Verfahren zur oberflächen-dekontamination
EP2564394B1 (de) Verfahren zur oberflächen-dekontamination
DE102017115122B4 (de) Verfahren zum Dekontaminieren einer Metalloberfläche in einem Kernkraftwerk
EP0313843B1 (de) Verfahren zur Dekontamination von Oberflächen
EP2923360B1 (de) Verfahren zur oberflächen-dekontamination von bauteilen des kühlmittelkreislaufs eines kernreaktors
EP2787509B1 (de) Verfahren zum Abbau einer Oxidschicht
DE19818772C2 (de) Verfahren zum Abbau der Radioaktivität eines Metallteiles
EP0753196A1 (de) Verfahren und einrichtung zum entsorgen einer lösung, die eine organische säure enthält
EP2188814B1 (de) Verfahren zur dekontamination von mit alphastrahlern kontaminierten oberflächen von nuklearanlagen
EP2758966B1 (de) Verfahren zum abbau einer oxidschicht
EP3494579A1 (de) Verfahren zum abbau einer radionuklidhaltigen oxidschicht
EP3430628B1 (de) Verfahren zur behandlung von abwasser aus der dekontamination einer metalloberfläche in einem primärkühlmittelkreislauf eines kernreaktors, kernreaktor-abwasserbehandlungsvorrichtung und verwendung der kernreaktor-abwasserbehandlungsvorrichtung
EP3607562B1 (de) Zinkdosierung zur dekontamination von leichtwasserreaktoren
EP3033751B1 (de) Verfahren zur verringerung der radioaktiven kontamination der oberfläche einer in einem kernreaktor eingesetzten komponente
WO2009118277A1 (de) Verfahren zum konditionieren einer bei der nasschemischen reinigung eines nuklearen dampferzeugers anfallenden reinigungslösung
DE102013108802A1 (de) Verfahren zur Verringerung der radioaktiven Kontamination eines wasserführenden Kreislaufs eines Kernkraftwerks

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R082 Change of representative

Representative=s name: MOERTEL, ALFRED, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: AREVA GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: AREVA NP GMBH, 91052 ERLANGEN, DE

Effective date: 20130226

R082 Change of representative

Representative=s name: MOERTEL, ALFRED, DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., DE

Effective date: 20130226

R120 Application withdrawn or ip right abandoned
R120 Application withdrawn or ip right abandoned

Effective date: 20140210