DE3418207A1

DE3418207A1 - Verfahren zum dekontaminieren von metallteilen

Info

Publication number: DE3418207A1
Application number: DE19843418207
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl.-Ing. Bleier (FH), 8520 Erlangen; Clemens Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Fiebiger; Karl-Peter Dr.-Ing. 8750 Aschaffenburg Francke; Ernst 8520 Erlangen Haas; Georg 8521 Möhrendorf Hofmann; Joachim Dipl.-Ing. Martin (Fh); Karl-Heinz Dipl.-Chem. Dr. 8520 Erlangen Neeb; Eberhard Dipl.-Chem. Dr. 8520 Erlangen Schuster; Helmut Dipl.-Ing. 8751 Mömlingen Schönfeld; Karl 8500 Nürnberg Wolfrum
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 1984-05-16
Filing date: 1984-05-16
Publication date: 1985-11-21
Also published as: DE3418207C2

Description

Verfahren zum Dekontaminieren von Metallteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dekontaminieren von Metallteilen mit radioaktiven Oberflächenbelägen durch deren Ablösen.
In Kernkraftwerken werden die im Bereich des Reaktordruckbehälters eingesetzten Werkstoffe durch Neutronen aktiviert. Außerhalb des Reaktordruckbehälters befindliche Komponenten (Dampferzeuger, Rekuperativwärmetauscher, Pumpen etc.) werden nicht aktiviert, aber durcn die mit dem Kühlmedium transportierten radioaktiven Verunreinigungen oberflächlich kontaminiert.
Beim Austausch von Komponenten oder bei der Stillegung von Kernkraftwerken müssen diese Komponenten entsorgt werden. Dazu ist eine weitgehende Dekontamination notwendig, um den Anfall an mittelaktivem Abfall zu reduzieren.
Für die Dekontamination können chemische Verfahren zum Abbeizen der oberflächlichen Kontaminatonsschicht eingesetzt werden. Dabei werden aber relativ große Mengen flüssiger Abfälle (Lösungen) produziert. Die Lösungen müssen wieder aufgearbeitet werden, um den radioaktiven Abfall gering zu halten.
Die nach der Beizbehandlung verbleibende Restaktivität auf den Komponenten liegt außerdem nicht in allen Fällen unterhalb des zulässigen Kontaminations-Grenzwertes (meßtechnisch: Null), so daß diese Teile als "schwach radioaktiver Abfall" kontrolliert entsorgt werden müssen. Zur Volumenminimierung können dabei umfangreiche Trennarbeiten notwendig werden. Auch nach einem evtl. Abtrennen höheraktiver Teile bleibt trotzdem oft noch ein relativ großes Volumen übrig.
Die Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, mit anderen Verfahren zum Dekontaminieren das Separieren der Aktivitätsträger zu verbessern.
Erfindungsgemäß werden die kontaminierten Metallteile einer Wärmebehandlung in der Nähe der Schmelztemperatur unterworfen. Damit erfolgt das Dekontaminieren nicht mehr als chemischer Prozeß, als der er bisher im Bereich der Raumtemperatur abgelaufen ist, sondern als metallurgischer Prozeß, dessen Temperaturen mindestens mehrere Hundert Grad Celsius betragen und in der Regel im Bereich von 1000ob oder darüber liegen.
Die Erfindung kann, je nach Art der Materialien der Metallteile, der Nuklide, der die Aktivität tragenden Schicht und des Kontaminationsgrades, mit folgenden Vorgehensweisen verwirklicht werden: 1. Bei höheren Kontaminationsgraden und dickeren Kontaminationsschichten, die bei homogener Verteilung im Grundmaterial eine Uberschreitung der Grenzkontamination von 74 Bq/g ( 2nCi/g) erwarten lassen bzw.
die eine homogene Verteilung der Gesamtkontamination nicht gestatten, wird eine weitgehende Abtrennung der Aktivität nach folgenden Verfahren erreicht: 1.1. Leicht verzunderbares hocheisenhaltiges Material wird in einer geeigneten Temperiereinrichtung in oxidierender Atmosphäre (zum Beispiel Luft oder Sauerstoff)unterhalb der Schmelztemperatur geglüht.
Dabei wird die Oberflächenkontamination zunächst aufoxidiert und in die sich aufbauende oxidische Zunderschicht eingebunden.
Da bei der Eisenoxidation die primäre Oxidbildung an der Grenzfläche Grundmetall/Oxid stattfindet, tritt mit zunehmender Zunderschichtdicke eine zunehmende örtliche Trennung der Kontaminationsschicht vom Grundmaterial ein. Die die Hauptaktivitätsmenge beinhaltende Zunderschicht wird dann durch Abschrecken und/oder mechanische Behandlung (z.B. Verformung) oder Hochdruckwasserstrahlbehandlung abgetrennt. Sie kann gesondert beseitigt werden, während die Metallteile weitgehend aktivitätsfrei sind.
1.2. Schwerer verzunderndes Material wird in einem Schmelzofen oxidierend vollständig aufgeschmolzen. Als Oxidationsmittel werden zum Beispiel Luft oder Sauerstoff oder bei höheren Temperaturen Sauerstoff abspaltende Metalloxide (zum Beispiel Fe203, Mn203, Mn02) verwendet. Besonders gute Dekontaminationswirkungen werden durch Zugaben basischer Oxide (PbO, PbO/CaF2, CaF2/Na2CO3, PbO/CaF2/Na2C03/K2C03) oder anderer Schlackenbildner erreicht.
1.3. Besonders dann, wenn die Kontamination in leicht aufzuschließender oxidischer Form vorliegt, kann man als Aufschlußmittel auch Salzschmelzen verwenden, deren Schmelzpunkte wie bei KHS04, K2S207, NaCl/K2S207 und (NH4)2 S208 unterhalb des Schmelzpunktes des Grundmaterials der Metallteile liegen. Dazu wird das Material der Metallteile ausreichende Zeit durch Tauchen mit einer solchen Salzschmelze kontaktiert. Dabei löst sich die oxidische Kontaminationsschicht in der Salzschmelze auf und die Aktivität wird weitgehend in die Salzschmelze überführt.
Wird bei den vorgenannten Verfahren die Unterschreitung der Grenzkontamination von 74 Bq/g (r 2nCi/g) im Grundmaterial nicht erreicht, kann das Material je nach Restkontaminationsgrad entweder als "schwach radioaktiver Abfall" entsorgt werden. Die Reduktion des Lagervolumens durch das Aufschmelzen ist dann sehr vorteilhaft. Durch eine sinnvolle Gießlingform wird eine gute Raumausnutzung in Endlagerbehältnissen erreicht. Alternativ kann das Material zur gießtechnischen Herstellung von Teilen dienen, die in der Kerntechnik kontrolliert wiederverwendet werden können (Abschirmbehälter, -Steine,-Ringe etc.).
2. Beim Vorliegen einer niedrigen Kontamination kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch vorteilhaft dazu dienen, die Aktivität homogen in der Schmelze zu verteilen. Wenn dadurch die Grenzkonzentration von 74 Bq/g ( o 2,10'9 Ci/g) unterschritten wird, kann mit dem Werkstoff genehmigungsfrei umgegangen werden. Um diese homogene Verteilung zu erreichen, werden während des Schmelzens reduzierende Bedingungen eingestellt.
Als Reduktionsmittel sind zum Beispiel Formiergas, CO und Zuschläge wie metallisches Aluminium, Ferrosilicium u.a. geeignet. Die erhaltenen Werkstoffe mit homogen verteilter Aktivität können zum Beispiel für die Herstellung von Gebinden für radioaktiven Abfall wiederverwendet werden.
11 Patentansprüche

Claims

Patentansprche Ül Verfahren zum Dekontaminieren von Metallteilen mit radioaktiven Oberflächenbelägen durch deren Ablösen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die kontaminierten Metallteile einer Wärmebehandlung in der Nähe der Schmelztemperatur unterworfen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Metallteile in oxidierender Atmosphäre erhitzt oder aufgeschmolzen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine die Kontamination tragende Oxidschicht nach einer Glühung mechanisch entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine die Kontamination beinhaltende Schlackenschicht nach Aufschmelzen der Metallteile mechanisch entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß beim Aufschmelzen als Oxidationsmittel Luft oder Sauerstoff verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß als Oxidationsmittel Sauerstoff abspaltende Metalloxide wie zum Beispiel Fe203, Mn203, Mn02 verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, daß der Schmelze basische Oxide (zum Beispiel PbO, PbO/CaF2, CaF2/Na2CO/K2C03) oder andere Schlackenbildner zugesetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß als oxidierende Atmosphäre eine Salzschmelze verwendet wird, in die die Metallteile eingetaucht werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t, daß als Salz, ggf. in Mischung, KHS04, K2S207, NaCl/K2S207 oder (NH4)2 S208 verwendet wird.
10 Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Metallteile in reduzierender Atmosphäre über ihre Schmelztemperatur erhitzt werden und daß die Aktivitätsträger in dem Schmelzbad gleichmäßig verteilt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß als Reduktionsmittel Formiergas, Kohlenmonoxid und/oder Zuschläge, insbesondere metallisches Aluminium oder Ferrosilicium verwendet werden.