DE1192522B - Method and device for the decontamination of radioactively contaminated objects and surfaces - Google Patents

Method and device for the decontamination of radioactively contaminated objects and surfaces

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DE1192522B
DE1192522B DEV18635A DEV0018635A DE1192522B DE 1192522 B DE1192522 B DE 1192522B DE V18635 A DEV18635 A DE V18635A DE V0018635 A DEV0018635 A DE V0018635A DE 1192522 B DE1192522 B DE 1192522B
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Dr Phil Habil Gerhar Dipl-Chem
Jochen Ludwig
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    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
    • G21F9/002—Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes
    • G21F9/004—Decontamination of the surface of objects with chemical or electrochemical processes of metallic surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
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    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
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Description

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Deutsche Kl.: 61 b -1/01 German class: 61 b - 1/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

1192522
V18635VIb/61b
17. Mai 1960
6. Mai 19651192522
V18635VIb / 61b
May 17, 1960
May 6, 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entseuchung metallischer Gegenstände und Flächen, vorzugsweise bestehend aus legierten Stählen, sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for disinfecting metallic objects and surfaces, preferably consisting of alloyed steels, as well as a device for carrying out the process.

Die Entseuchung von Gegenständen aus Metallen, vorzugsweise aus legierten Stählen, in der Fachliteratur auch als Dekontaminierung bekannt, erfordert häufig das Abtragen der Oberflächenschicht, weil radioaktive Elemente und Verbindungen mit der Stahloberfläche reagiert haben oder festhaftend ad- ίο sorbiert wurden. Das gilt besonders für die Fälle, in denen ein einfaches Abwaschen mit Wasser, gegebenenfalls unter Verwendung von Benetzungsmitteln, keine hinreichende Entseuchung der Flächen oder Gegenstände erreicht wird, wie dies entsprechend den Strahlenschutzbestimmungen verlangt wird. Deshalb hat es sich bei kerntechnischen Anlagen allgemein durchgesetzt, konzentrierte Salpetersäure sogar unter Zusatz von Fluorwasserstoff und bei erhöhter Temperatur anzuwenden. Dieser bekannte Entseuchungs-Vorgang führt zu einer Verschlechterung der Oberflächenbeschaffenheit des Gegenstandes und zu einem großen Verbrauch von hochkonzentrierten Säuren, die ihrerseits chemisch aktive wie auch radioaktive Abfälle verarbeitet und gespeichert werden müssen (vgl. hierzu John B. Huff, M. R. Bennett, A. B. Meservey).The disinfection of objects made of metals, preferably made of alloyed steels, in the specialist literature also known as decontamination, often requires the removal of the surface layer, because radioactive elements and compounds have reacted with the steel surface or stuck firmly ad- ίο were sorbed. This is especially true for those cases in which a simple washing up with water, if necessary using wetting agents, insufficient disinfection of the surfaces or Objects is reached, as required according to the radiation protection regulations. That's why it has become generally accepted in nuclear facilities, even under concentrated nitric acid Addition of hydrogen fluoride and use at elevated temperature. This well-known disinfection process leads to a deterioration in the surface finish of the object and to a large consumption of highly concentrated acids, which in turn are chemically active as well as radioactive Waste must be processed and stored (see John B. Huff, M. R. Bennett, A. B. Meservey).

Die elektrolytische Behandlung begrenzter Teile einer Fläche ist an sich ebenfalls insofern bekannt, um z, B, bestimmte Teile einer Oberfläche mit maßgenauen Chromüberzügen zu versehen. Der zu behandelnde Gegenstand ist daher als Katode geschaltet und vollständig in das Elektrolytbad eingetaucht. Die Aufgabe dieses bekannten Verfahrens und der dazu gehörigen Vorrichtung besteht dabei darin, neue qualitativ bessere Oberflächenschichten herzustellen.The electrolytic treatment of limited parts of a surface is also known per se, in order, for example, to provide certain parts of a surface with dimensionally accurate chrome coatings. The one to be treated The object is therefore connected as a cathode and completely immersed in the electrolyte bath. The task of this known method and the associated device is to create new to produce better quality surface layers.

Weiterhin ist eine ortsbewegliche Einrichtung zum elektrolytischen Polieren kleiner begrenzter Oberflächenteile eines metallischen Werkstoffes bekannt. Dabei wird ein aufsetzbares Mundstück verwendet, das ortsbeweglich auf den zu polierenden Gegenstand aufgesetzt wird. Die elektropolierende Behandlung dient danach der Vorbereitung metallographischer Untersuchungen bei zerstörungsfreier Werkstoffprüfung. Furthermore, there is a mobile device for electrolytic polishing of small, limited surface parts a metallic material known. An attachable mouthpiece is used, which is placed on the object to be polished in a mobile manner. Electropolishing treatment then serves to prepare metallographic examinations for non-destructive material testing.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die geeignet sind, unter den Bedingungen radioaktiver Strahlungen wie z.B. in heißen Zellen, Boxen und ähnlichen kerntechnischen Einrichtungen, in denen größere Flächen im Laufe der Zeit verseucht werden, oder aber kleinere Gegenstände, wie Arbeitsgerätschaften und Werk-Verfahren und Vorrichtung zur Entseuchung
radioaktiv verseuchter Gegenstände und FlächenThe object of the invention is to create a method and a device which are suitable for use under the conditions of radioactive radiation such as in hot cells, boxes and similar nuclear facilities, in which larger areas are contaminated over time, or smaller objects such as work tools and work procedures and devices for disinfection
radioactively contaminated objects and surfaces

Anmelder:Applicant:

VEB Chemische Maschinenbauwerke,VEB chemical engineering works,

Rudisleben (Thür.)Rudisleben (Thür.)

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Chem. Dr. phil. habil. Gerhard Siewert,Dipl.-Chem. Dr. phil. habil. Gerhard Siewert,

Leipzig;Leipzig;

Jochen Ludwig, DresdenJochen Ludwig, Dresden

zeuge, insbesondere solche, die in heißen Zellen verwendet werden, mit kleinstmöglichem Aufwand an Entseuchungsmitteln zu entseuchen, dabei aber ihre Oberflächengestalt und -gute nicht zu beeinträchtigen, sowie einen konzentrierten bzw. leicht verarbeitbaren radioaktiven Abfall zu erhalten.testify, especially those that are used in hot cells, with the least possible effort To disinfect disinfectants, but not to impair their surface design and quality, as well as a concentrated or easily processable radioactive waste.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß zur Entseuchung der genannten Gegenstände das Elektropolieren angewendet wird. Eine gemäß der Erfindung dazu dienende Vorrichtung besteht aus einer haubenfÖrmigen Elektrode, die entsprechend dem Elektropolieren die Katode darstellt, die mit einem elastischen Rand versehen ist, der gegen die zu entseuchende Fläche gedrückt wird, die die Anode bildet. Die haubenförmige Katode besitzt weiterhin einen Zuführungsstutzen mit Regelventil sowie einen Ablaufstutzen zum Transport des Elektrolyten.The object is achieved in that according to the invention for disinfecting the objects mentioned electropolishing is applied. A device used for this purpose according to the invention consists of a hood-shaped electrode, which represents the cathode corresponding to the electropolishing, with an elastic edge is provided which is pressed against the surface to be disinfected, which is the anode forms. The hood-shaped cathode also has a feed nozzle with a control valve and a Drain connection for transporting the electrolyte.

Soll z.B. die Vorrichtung unter Ausnutzung der Vakuumtechnik an die zu entseuchende Wand angepreßt werden, so ist dafür ein weiterer Stutzen mit Absperrventil vorgesehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet entsprechend dem Elektropolierverfahren derart, daß die haubenförmige Katode mit an sich bekannten mechanischen Mitteln oder unter Ausnutzung der Vakuumtechnik gegen die zu entseuchende Fläche gedrückt wird und danach in den so gebildeten Zwischenraum mittels einer Pumpe ein Elektrolyt über die dafür vorgesehenen Stutzen in Umlauf gesetzt wird. Gegebenenfalls werden in diesem Kreislauf Vorratsbehälter oder Filter zwischengeschaltet, wobei auch eine Einrichtung zur Herstellung und Einhaltung einer bestimmten Arbeitstemperatur vorgesehen werden können. Derartige Bedingungen entstehen im Zusammenhang mit den zu verwendenden Elektrolyten und werden an sich vom Fachmann entsprechend den gegebenen Umständen gelöst. DieseIf, for example, the device is to be pressed against the wall to be disinfected using vacuum technology an additional nozzle with a shut-off valve is provided for this purpose. The inventive The device works according to the electropolishing process in such a way that the hood-shaped cathode with mechanical means known per se or using vacuum technology against the disinfectant Surface is pressed and then into the space thus formed by means of a pump Electrolyte is put into circulation through the connection provided for this purpose. If necessary, in this Circuit storage container or filter interposed, with also a device for production and compliance with a certain working temperature can be provided. Such conditions arise in connection with the electrolytes to be used and are per se by the person skilled in the art resolved according to the circumstances. These

509 568/251509 568/251

Claims (1)

I 1y^ ΌΔΔ I 1y ^ ΌΔΔ 3 43 4 Maßnahmen entsprechen dem an sich bekannten Nach Einschalten des elektrischen Stromes wird die Stand der Technik des Elektropolierens und sollen Kammerelektrode über die zu entseuchende Fläche hier nur der Vollständigkeit und der Übersicht halber geführt oder in ihrer Lage belassen, bis man geerwähnt sein. gebenenfalls nach Wiederherstellung des atmo-Measures correspond to those known per se. After switching on the electrical current, the State of the art of electropolishing and should be chamber electrode over the area to be disinfected only listed here for the sake of completeness and clarity or left in their position until mentioned be. possibly after restoring the atmosphere An der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist schließ- 5 sphärischen Druckes in der Kammer diese auf das lieh noch ein Stutzen mit Absperrventil zur Belüftung nächste zu entseuchende Flächenstück schiebt und vorgesehen, so daß nach Beendigung des Polierens das Vakuum wiederherstellt. Zu- und Abfluß der bzw. Entseuchungsvorganges die haubenförmige Ka- Entseuchungslösung und deren Temperatur, die im tode wieder abnehmbar ist und danach an andere Umlauf z. B. über Filter od. dgl. geführt wird, werden Stellen gebracht werden kann. io geregelt. Der verbrauchte Elektrolyt wird als radio-On the device according to the invention, the spherical pressure in the chamber is closed borrowed a nozzle with a shut-off valve for ventilation and pushes the next area to be disinfected provided so that the vacuum is restored after polishing is complete. Inflow and outflow of the or Entseuchungsvorganges the hood-shaped Ka- Entseuchungslösung and its temperature, which in death is removable again and then to other circulation z. B. od through filters. Like. Is performed Places can be brought. io regulated. The used electrolyte is called radio- Die Nachteile der bekannten Verfahren werden aktiver Abfall entfernt.The disadvantages of the known methods are removed active waste. dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß die zu ent- An Hand eines Ausführungsbeispieles und derthereby avoided that according to the invention to be developed seuchenden Gegenstände in einem Bad dem Elektro- Zeichnung soll der Gegenstand der Erfindung näher polierverfahren derart unterzogen werden, daß der erläutert und beschrieben werden.
zu entseuchende Gegenstand oder die zu entseuchende 15 Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der erFläche mit dem positiven Pol und eine bewegliche findungsgemäßen Vorrichtung zum Entseuchen von Elektrode mit dem negativen Pol einer geeigneten Flächen.
Gleichstromquelle verbunden werden. Gemäß der Zeichnung besteht die Katode 1, diecontaminating objects in a bath the electrical drawing is to be subjected to the object of the invention in more detail polishing processes in such a way that the explained and described.
object to be disinfected or the object to be disinfected. The drawing shows an embodiment of the surface with the positive pole and a movable device according to the invention for disinfecting an electrode with the negative pole of a suitable surface.
DC power source can be connected. According to the drawing, there is the cathode 1, the Der besondere technische Fortschritt der Erfin- die eine Elektrode beim elektrolytischen Polierverdung besteht unter anderem darin, daß nicht nur, wie 20 fahren darstellt, aus einem haubenförmigem Hohlbei den älteren Entseuchungsverfahren, alle Teile einer körper, an dessen offener Seite entlang des Umfanges verseuchten Oberfläche prinzipiell gleichartig be- ein isolierender elastischer Belag in Form eines Ranhandelt werden, sondern Stellen besonders starker des 2 angebracht ist, der in Verbindung mit der zu Verseuchung einer Einzelbehandlung unterworfen entseuchenden Fläche die Bildung einer geschlossenen werden können, wodurch der Verbrauch an Elektro- 25 Kammer ermöglicht. In dieser Kammer findet die lyten in besonderem Maße eingeschränkt wird. elektrolytische Reaktion statt, wenn eine entspre-The particular technical progress of the invention is an electrode in electrolytic polishing consists, among other things, in the fact that not only, as driving 20 shows, from a hood-shaped hollow case the older decontamination process, all parts of a body, on its open side along the perimeter contaminated surface is basically the same but places particularly strong of the 2 is attached in connection with the to Contamination subjected to a single treatment, the disinfecting area forming a closed one which enables the consumption of electrical 25 chambers. In this chamber the lytes is particularly restricted. electrolytic reaction takes place when a corresponding Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver- chende Spannung angelegt wird und die zu entfahrens besteht darin, daß die Anwendung hoch- seuchende Fläche das Potential der Gegenelektrode, konzentrierter und aggressiver Säuren vermieden wird. also der Anode trägt. Mit Hilfe der geometrischenAnother advantage of the invention is that voltage is applied and the process is removed consists in the fact that the application of the highly contaminated surface the potential of the counter electrode, concentrated and aggressive acids is avoided. so the anode carries. With the help of the geometric Die Oberflächengüte bleibt erhalten. Durch die 30 Abmessung und der Elastizität des Randes 2 ist der verwendete Stromstärke läßt sich die Geschwindig- jeweils gewünschte Abstand der beiden Elektroden keit der Materialabtragung regeln und gleichmäßig für das Polierverfahren einstellbar, und alle notgestalten. Entscheidend ist der Vorteil, daß eine Ab- wendigen Faktoren, die diesen Poliervorgang beeinfallösung erhalten wird, die wegen der Art und rela- flüssen, wie z. B. Spannung, Art des verwendeten tiv geringen Menge der darin enthaltenen Elektrolyte 35 Elektrolyten usw., können damit in bestimmten für die weitere Verarbeitung und Speicherung in Grenzen berücksichtigt werden. Der elastische Rand 2 radiologischer Hinsicht besonders gut geeignet ist. bewirkt zugleich die Dichtung der elektrolytischen Kleinere Gegenstände, wie z. B. Greifer von Mani- Kammer.The surface quality is retained. The 30 dimension and the elasticity of the edge 2 is the Amperage used can be the speed - each desired distance between the two electrodes Regulate the ability of material removal and adjust it evenly for the polishing process, and make everything necessary. The decisive advantage is that there are a number of factors that affect this polishing process is obtained that because of the nature and rela flows such. B. Voltage, type of used tively small amount of the electrolytes contained therein 35 electrolytes, etc., can thus be used in certain for further processing and storage are taken into account within limits. The elastic edge 2 is particularly suitable from a radiological point of view. at the same time causes the sealing of the electrolytic Smaller items, such as B. Mani-chamber gripper. pulatoren, Tiegelzangen, sonstige Laborgeräte und über einen Zuführungsstutzen 3 mit Regelventil 4pulators, crucible tongs, other laboratory equipment and via a feed nozzle 3 with control valve 4 Werkzeuge, vorzugsweise aus legiertem Stahl, die 40 wird der Elektrolyt in die Kammer eingeführt, durchradioaktiv verseucht sind, werden in ein saures, vor- fließt diese unter Durchführung der elektrolytischen zugsweise phosphorsaures Bad als Anode eingebracht Reaktion und kann sie am anderen Ende durch einen und einem Elektropolierverfahren unterworfen. Nach Ablaufstutzen 5 wieder verlassen. Bei Anwendung Abtragen einer Oberflächenschicht, deren Dicke von Vakuum gelangt der Elektrolyt außerhalb der durch die zugeführte Strommenge geregelt werden 45 Kammer innerhalb eines geschlossenen Kreislaufes kann, werden die Gegenstände aus dem Bad heraus- gegebenenfalls unter Verwendung von Filtern und genommen, mit destilliertem Wasser gespült und ge- Vorratsbehältern über eine Pumpe wieder zum Zutrocknet. War die Entseuchung unvollständig, wird führungsstutzen 3. Um die haubenförmige Katode 1 das Verfahren wiederholt. zunächst an den zu entseuchenden Gegenstand an-Tools, preferably made of alloy steel, the 40 electrolyte is introduced into the chamber, by radioactive are contaminated, are in an acidic, this pre-flows while carrying out the electrolytic preferably introduced a phosphoric acid bath as an anode reaction and can it at the other end by a and subjected to an electropolishing process. Leave after drain connection 5. When applied Removing a surface layer, the thickness of which passes the electrolyte outside the vacuum 45 chambers within a closed circuit are regulated by the amount of electricity supplied the objects are removed from the bathroom - if necessary using filters and taken, rinsed with distilled water and pumped up again to dry the storage containers. If the decontamination was incomplete, guide socket 3. Around the hood-shaped cathode 1 the procedure repeated. first of all to the object to be disinfected Große Metallflächen, vorzugsweise aus legierten 50 zudrücken, ist ein weiterer Stutzen 6 mit einem Ab-Stählen, wie sie z. B. als Tischbelag in radioaktiven sperrventil 7 vorgesehen. Über diesen Stutzen kann Laboratorien, als Auskleidung von Abzügen oder von die Kammer evakuiert und nach Beendigung des warmen und heißen Zellen (Kavernen) in kern- Entseuchungsvorganges wieder belüftet werden,
technischen Anlagen dienen, behandelt man elektro- Darüber hinaus bestehen natürlich auch Möglichpolierend mit einer Vorrichtung, die aus einem dem 55 keiten, mit an sich bekannten mechanischen Mitteln Verwendungszweck angepaßten Elektrodenkörper die haubenförmige Katode 1 an den zu entseuchenden entsprechender Form und Größe besteht, die ent- Gegenstand anzudrücken,
weder mit einer vorgegebenen Elektrolytmenge oderTo press large metal surfaces, preferably made of alloyed 50, is another nozzle 6 with a steel-off, as it is, for. B. provided as a table top in radioactive shut-off valve 7. Laboratories, as lining of fume cupboards or from the chamber, can be evacuated via this connection and ventilated again after the end of the warm and hot cells (caverns) in the core disinfection process,
In addition, there are of course also possible polishing with a device that consists of an electrode body adapted to the intended use with known mechanical means, the dome-shaped cathode 1 to the corresponding shape and size to be disinfected, the ent - to press the object,
neither with a given amount of electrolyte or unter laufender Erneuerung, gegebenenfalls im Um- Patentansprüche:under ongoing renewal, if necessary in order to patent claims: lauf, verwendet werden kann. 60run, can be used. 60 Der Vorgang der Entseuchung großer Metall- 1. Anwendung des Elektropolierens zur Ent-The process of disinfecting large metal 1. Using electropolishing to disinfect flächen besteht darin, daß man die Elektrode mit dem seuchung radioaktiv verseuchter Metallgegen-surfaces consists in that the electrode is contaminated with radioactively contaminated metal counter- Elektrolyten oder, wenn er im Umlauf zugeführt wird, stände, insbesondere hergestellt aus legiertenElectrolyte or, if it is fed in circulation, stands, in particular made of alloyed ohne diesen mit der Hand oder mit Hilfe von Mani- Stählen.without this by hand or with the help of mani-steels. pulatoren an die zu entseuchende Fläche bringt. Da- 65 2. Vorrichtung zur Durchführung des Elektro-brings pulators to the area to be disinfected. 65 2. Device for carrying out the electrical bei kann das Haften an der Oberfläche, gleichgültig polierens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durchat can the adhesion to the surface, indifferently polishing according to claim 1, characterized by in welcher Lage sich die Fläche befindet, durch eine haubenförmige Katode (1) mit einem ela-the position of the surface is indicated by a hood-shaped cathode (1) with an ela- Unterdruck in der Elektrolytkammer bewirkt werden. stisch schließenden Rand (2) sowie durch einenNegative pressure can be caused in the electrolyte chamber. stically closing edge (2) as well as by a ι lyz ozzι lyz ozz Zuführungsstutzen (3) mit Regelventil (4), einen Ablaufstutzen (5) und einen weiteren Stutzen (6) mit Absperrventil (7).Feed nozzle (3) with control valve (4), a drain nozzle (5) and another nozzle (6) with shut-off valve (7). 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die haubenförmige Katode (1) mechanisch oder durch den atmosphärischen Luftdruck gegen die zu entseuchende Fläche gedrückt wird und danach in dem so gebildeten Zwischenraum mittels einer Pumpe ein Elektrolyt über die Stutzen (4 und 5) in Umlauf gesetzt wird, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Vorratsbehältern und Filtern, und daß nach Beendigung des Poliervorganges über den Stutzen (6) mit Absperrventil (7) wieder belüftet wird.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the hood-shaped cathode (1) pressed mechanically or by atmospheric air pressure against the surface to be disinfected and then an electrolyte in the space thus formed by means of a pump is put into circulation via the nozzles (4 and 5), if necessary with the interposition of Reservoirs and filters, and that after the end of the polishing process over the nozzle (6) is pressurized again with the shut-off valve (7). In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschrift Nr. 742545;German Patent No. 742545; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 048 754;German Auslegeschrift No. 1 048 754; John B. Huff, Nuclonics, 14 (1956), S.70 bis 77, H. 6;John B. Huff, Nuclonics, 14 (1956), 70 bis 77, H. 6; M. R. B ennett, ORNL - 1608 (Oktober 1954); MR Bennett, ORNL- 1608 (October 1954); A. B.Meservey, »Progress in Nuclear Energy, Series IV, Vol. 4, Technology, Engineering and Safty«, Pergamon Press 1961, S. 382.A. B. Meservey, “Progress in Nuclear Energy, Series IV, Vol. 4, Technology, Engineering and Safty ', Pergamon Press 1961, p. 382. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 509 568/251 4.65 © Bundesdruckerei Berlin509 568/251 4.65 © Bundesdruckerei Berlin
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