DE3603708A1

DE3603708A1 - Verfahren und vorrichtung zum decontaminieren von oberflaechlich radioaktiven oberflaechen

Info

Publication number: DE3603708A1
Application number: DE19863603708
Authority: DE
Inventors: Victor Beyer
Original assignee: NICO INDUSTRIEREINIGUNG AG
Current assignee: NICO INDUSTRIEREINIGUNG AG
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1987-08-13

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren an einer Vorrichtung zum Decontaminieren oberflächlich radioaktiver Oberflächen, insbesondere von Metalloberflächen.

Die radioaktive Strahlung der Brenner in Kernkraftwerken führt nicht nur zu einer direkten Strahlenverseuchung der Umgebung sondern auch zu einer mehr oder weniger intensiven sekundären Strahlung durch eine radioaktive Contamination der mit der Primärstrahlung beaufschlagten Oberflächen. Auch die relativ schwache Primärstrahlung außerhalb der direkten Ab schirmungen des Brenners führt insbesondere über längere Zeit insoweit zu merklichen Radioaktivitäten. Entsprechende Ober flächen (Wandverkleidungen, Rohrleitungen etc.) müssen, weil sie altern oder schadhaft werden nach gewisser Zeit ausge wechselt werden, wobei in zunehmendem Maße solche Teile auch beim Abriß überalterter Kernkraftanlagen anfallen. Wegen ihrer Radioaktivität können solche Teile nicht einfach depo niert oder/und beseitigt werden.

Da die Lagerung der ganzen Güter in strahlensicheren Lagerräumen vom Volumen her zu aufwendig ist, ist es bekannt, die Oberflächen solcher Gegen stände mit geeigneten Bädern (Säuren, Laugen, Oxidations mittel) so tief abzulösen, daß die in der Hauptsache in den Oberflächenschichten konzentrierte Contamination ganz oder unter eine vorgegebene Grenze entfernt ist. Das Volumen des abgelösten Materials wird auf diese Weise natürlich durch das Volumen des Lösungsmittels vergößert, so daß wiederum unnötig große Volumina strahlensicher zu deponieren sind.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe ge stellt, derartige oberflächlich radioaktive Oberflächen zu decontaminieren und dabei das Volumen des radioaktiven Mate rials möglichst klein zu halten.

Diese Aufgabe kann überraschenderweise durch das in den Pa tentansprüchen gekennzeichnete Verfahren und die dort angege bene Vorrichtung gelöst werden.

Aus der DE-A 33 32 881 ist es bereits bekannt, daß man auf Metallprofilen abgelagerte Verschmutzungen, wie Kalk- oder Zementspritzer, ablösen kann, wenn man eine schnell laufende Bürste darauf einwirken läßt. Es wird weiterhin beschrieben, daß wenn diese Verunreinigungen radioaktiv sind, man den entstehenden Schleifstaub absaugen und in geeigneten Filtern in trockener Form aus der mitabgesaugten Luft abscheiden kann. Es wird in dieser Literaturstelle weiterhin angegeben, daß durch dieses Verfahren die Metalloberflächen der behan delten Profile nicht zerkratzt, d.h. abgetragen werden, son dern daß die blanke Metalloberfläche unverändert zurück bleibt.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man durch Verwen dung gehärteter Stahldrahtbürsten und eine entsprechend stär kere Einwirkung auf die Oberfläche nicht nur anhaftende Ver unreinigungen entfernen kann, sondern auch die Oberfläche selbst angreift und abträgt, wodurch eine wirksame Deconta mination erreicht wird.

Wie festgestellt wurde, nimmt die radioaktive Contamination solcher Oberflächen relativ schnell in die Tiefe ab, so daß beispielsweise bei Metalloberflächen nur einige µ bis zu 1 mm radioaktiv verseucht sind, während bei poröserem Steinwerk, beispielsweise Betonwänden, einige Millimeter eine stärkere Radioaktivität aufweisen. Tieferliegende Schichten sind bis auf Inhomogenitäten im Material, wie Risse, Blasen etc, nicht oder nur noch sehr schwach contaminiert.

Um auch auch die Restcontamination, die durch anhaftenden Staub, bzw. eine Contamination in Rissen, Blasen etc, nach dem Abschleifen zurückbleibt noch zu entfernen, kann das vorbearbeitete Gut noch in ein entsprechendes Reinigungsbad verbracht werden, wie es nach dem Stand der Technik bekannt ist. Da jedoch nur noch eine geringe Restcontamination zu entfernen ist, muß einerseits die Einwirkungszeit dieser Bäder nur noch einen Bruchteil der vorher üblichen Zeiten erfolgen und zum anderen wird das Bad selbst wesentlich weni ger beansprucht, so daß es ohne ausgewechselt zu werden zur Nachreinigung wesentlich größerer Flächen, beispielsweise der 10 bis 50fachen Größe verwendet werden kann.

Zur Reinigung von Metalloberflächen von radioaktiven Contami nationen wird insbesondere das sogenannte Elektropolierver fahren angewandt. Da dieses Verfahren insbesondere an Kanten, Vorsprüngen und dergleichen angreift, kann durch geeignete Wahl der Bürsten und der Schleifbedingungen erreicht werden, daß die Oberfläche mehr oder weniger aufgerauht wird und somit für das nachfolgende Reinigungsbad besonders günstige Bedingungen hergestellt werden.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden, rotierenden Stahldraht bürsten aus gehärtetem Material sind allgemein bekannt und im Handel erhältlich. Üblicherweise werden zylindrische Bürsten scheiben verwendet, wobei auch mehrere solche Scheiben zu einer breiteren Einheit zusammengesetzt werden können. Je nach der Form und Größe der zu reinigenden Oberfläche können Bürstendurchmesser von 5 bis 50 cm eingesetzt werden. Die Bürsten werden durch geeignete Motoren angetrieben, wobei Rotationsgeschwindigkeiten von 1000 bis 3000 Umdrehungen/Min. sich bewährt haben. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Bürsten betragen je nach Durchmesser ca. 2,5 bis 50 m/sec. Je nach Art des zu bearbeitenden Materials, z.B. Beton, Aluminium, Messing oder Eisen, muß der Andruck variiert werden, wobei sich Drücke zwischen 100 und 1000 kp bewährt haben. Breite der Schleifscheibe und Durchmesser derselben sind selbstver ständlich ebenfalls entscheidend für den aufzuwendenden Druck und die erreichte Schleifwirkung. Die optimalen Bedingungen sind jeweils durch einige Versuche leicht zu ermitteln.

Der anfallende Schleifstaub wird kontinuierlich zusammen mit Luft durch entsprechende Absaugvorrichtungen aus der Schleif apparatur entfernt und in geeigneten Filtervorrichtungen der Staub von der Luft getrennt. Um das Saugaggregat nicht unnö tig radioaktiv zu belasten, wird es zweckmäßigerweise hinter die Filtereinrichtungen geschaltet. Da insbesondere der ggf. entstehende Metallstaub ein relativ hohes spezifisches Ge wicht hat, ist es empfehlenswert, Absauganlagen mit hoher Leistung zu verwenden. Abgesaugte Luftmengen von bis zu 5000 m³/h haben sich als vorteilhaft erwiesen.

Als Filteranlagen werden üblicherweise Zyklonfilter, Platten filter etc verwendet. Wegen der hohen Luftmengen haben sich insbesondere Staubfilter mit entsprechend groß dimensionier ten Filtertaschen bewährt. Vorrichtungen dieser Art sind vom Prinzip her für die Trennung von Ärosolen bekannt, darüber hinaus wird die in der DE-A 33 32 881 beschriebenen Vorrich tungen verwiesen.

Zur Reinigung werden die zu decontaminierenden Güter norma lerweise in handhabbare Segmente zerlegt und in eine stati onäre Reinigungsvorrichtung eingebracht. Eine solche Vorrich tung enthält die rotierenden Schleifbürsten, sowie die ent sprechenden Antriebsaggregate, Auflagen für das contaminierte Gut und Vorrichtungen zum relativen Bewegen gegenüber der Schleifbürste, Absaugvorrichtung für Schleifstaub und conta minierte Luft, sowie Filter- und Sammelvorrichtungen für den Schleifstaub. Da das contaminierte Gut zunächst radioaktiv ist, sollte die ganze Anlage vorzugsweise vollautomatisch laufen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die gesamte Schleifvorrichtung mit einem Gehäuse zu umgeben und lediglich Öffnungen für den Ein- und Austritt des contaminierten Gutes vorzusehen. Soweit nicht ein ausreichender Luftzutritt durch diese Öffnungen erfolgt, kann die Luft durch zusätzliche Leitungen eingeführt werden, wodurch eine gezielte Verwirbe lung der im Gehäuse befindlichen Luft erreicht werden, und der Staub zusätzlich aufgewirbelt und besser abgesaugt werden kann.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die aus dem Filteraggregat austretende Luft ganz oder teilweise wieder in das Gehäuse zurückzuführen, um nicht durch eine geringfügige Restcontamination die Umwelt zu belasten.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, daß nur eine Öffnung für den Ein- und Austritt der zu decontaminierenden Objekte vorgesehen ist und die zu bearbeitenden Flächen gegensinnig mindestens zweimal an der Schleifbürste vorbeigeführt werden. Außer bei der Bearbeitung von inneren Oberflächen, beispielsweise bei Rohrinnenwänden, wo eine solche Produktführung aus konstruktiven Gründen not wendig ist, hat sich dies Verfahren auch bei anderen Ober flächen bewährt, da auf diese Art und Weise in einem ersten Durchgang die Hauptcontamination entfernt werden kann und in einem zweiten oder späteren Durchgang eine feinere Nachbe handlung erfolgt, durch die restliche Radioaktivitäten be seitigt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird laufend ober in bestimmten Intervallen die Radioaktivität des gerade abgeschliffenen Schleifstaubes geprüft. Da, wie oben gesagt, das Lagervolumen der abgeschliffenen, contaminierten Schich ten möglichst klein gehalten werden soll, ist es für das erfindungsgemäße Verfahren wichtig, nicht tiefer abzuschlei fen als durch die noch vorhandene Restaktivität notwendig ist, d.h. das Volumen der contaminierten Staubpartikel nicht durch zusätzliche nichtcontaminierte Partikel zu erhöhen. Vorzuziehen wäre an sich eine direkte Messung des Werkstückes, jedoch läßt sich dies nicht parallel zum Schleifverfahren durchführen, da die Contamination der Raumluft und der be nachbarten, unbehandelten Flächen eine so hohe Störstrahlung verursacht, daß der Fehler der direkten Messung zu hoch wird. Nach dem Stand der Technik wird daher zunächst das ganze Werkstück in einem entsprechenden Bad decontaminiert, wobei für die Einwirkungszeit und Abtragungstiefe Erfahrungswerte zugrunde gelegt werden und anschließend nach Entfernung des radioaktiven Bades das Werkstück in einem gesonderten, weni ger contaminierten Meßraum auf seine Radioaktivität unter sucht. Sollte dabei noch Radioaktivität gefunden werden, muß der ganze Vorgang wiederholt werden, was sichtlich ein um ständlicher, kostspieliger Vorgang ist, so daß nach dem Stand der Technik häufig vorgezogen wurde, aus Sicherheitsgründen unnötig große Mengen der contaminierten Oberflächen abzutra gen.

Erfindungsgemäß soll daher der laufend produzierte Schleif staub auf seine Radioaktivität untersucht werden und der Schleifvorgang abgebrochen werden, sobald die Radioaktivität des Staubes unter ein vorgegebenes Maß abfällt, d.h. die gerade bearbeitete Oberfläche nicht mehr kontaminiert ist.

Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit der abgesaugten Luft braucht die Messung der Radioaktivität des Schleif staubes nicht unmittelbar am Werkstück zu erfolgen, sondern kann in einiger Entfernung erfolgen, so daß von dem gemes senen Wert der Radioaktivität nur die allgemeine Untergrund strahlung des Raumes abzuziehen ist und die Contamination des Werkstückes als Störgröße entfällt. Vorzugsweise wird die Radioaktivität kontinuierlich in der Absaugleitung oder in einem Bypass gemessen, wobei natürlich zur Bestimmung eines exakten Wertes auch die gerade transportierte Staubmenge, beispielsweise über eine Trübungsmessung oder ein ähnliches Verfahren, das aus dem Stand der Technik bekannt ist, be stimmt werden muß.

Weiterhin ist es natürlich auch möglich, den abgeschliffenen Staub auf einem Filter zu sammeln und die Radioaktivität auf dem Filter in Abhängigkeit von der Zeit zu bestimmen. Der Schleifvorgang ist dann so lange fortzusetzen, wie noch eine signifikante Zunahme der Radioaktivität beobachtet wird.

Wenn, wie vorstehend beschrieben, das Werkstück in mehreren Arbeitsgängen bearbeitet wird, braucht selbstverständlich die Radioaktivität nur im letzten Arbeitsgang bestimmt zu werden. Da hier von vornherein geringere Contaminationen zu erwarten sind, können die Meßgeräte entsprechend empfindlicher ausge legt werden.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Werkstück quer zur Rotationsrichtung der Bürste an dieser vorbei bewegt wird, in einer gesonderten Meßabsaugung Schleifstaub nur von der letzten Bürste für die Messung abzusaugen und die Vorschub geschwindigkeit über diesen Meßwert so zu regeln, daß gerade die vorgegebene Restradioaktivität an dieser Stelle eingehal ten wird.

Meßeinrichtungen für Radioaktivität, wie sie erfindungsgemäß verwendet werden können, sind im Stand der Technik bekannt, so daß auf eine gesonderte Darstellung verzichtet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die in Ansprüchen enthaltenen Merkmale auf, sie wird anhand der nachstehenden Figurenbeschreibung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungs gemäßen Vorrichtung.

Die Vorrichtung ist in einem Gehäuse 1 eingeschlossen, welche das Werkstück 2, eine Eintritts- 3 und Austrittsöffnung 4 aufweist. Die Förderung des Werkstücks erfolgt über Trans portbänder 5, 6 und 7, deren Antrieb nicht dargestellt ist. Transportband 6 bringt das Werkstück in Kontakt mit den Schleifbürsten 8, die über eine Welle 9 von dem Motor 10 angetrieben werden. Eine weitere, nicht dargestellte Trans portvorrichtung sorgt ggf. für eine Bewegung des Werkstücks senkrecht zur Bewegung des Transportbandes 6, um jeden Teil des Werkstücks in Kontakt mit den Schleifbürsten 8 bringen zu können. Der durch die Schleifbürsten 8 erzeugte Schleifstaub wird über eine Absaugöffnung 11 und die Absaugleitung 12 in eine Filtervorrichtung 13 gefördert, dem die Absaugvorrich tung 14, z.B. ein Ventilator, nachgeschaltet ist, welche die gereinigte Abluft über eine Abluftleitung 15 abgibt.

Eine Bypassleitung 16 leitet in der dargestellten Vorrichtung einen Teil der Abluft mit dem geförderten Schleifstaub über Meßgeräte zur Bestimmung der Staubdichte 17 und Radioaktivi tät 18, deren Signale über ein Rechen- und Steuergerät 19 und Steuerleitungen 20 den Vortrieb der Transportbänder 5-7 und den Antrieb des Motors 10 regeln. Ebenfalls steuerbar ist auch der Andruck der Bürsten 8 gegen das Werkstück 2 und der Transport quer zum Transportband 6 sowie ggf. die Leistung der Absaugvorrichtung 14. Auf die Abbildung entsprechender Verbindungsleitungen und Steuereinrichtungen wurde verzich tet.

Bezugszeichenliste 1 Gehäuse
2 Werkstück
3 Eintrittsöffnung
4 Austrittsöffnung
5 Transportband
6 Transportband
7 Transprotband
8 Schleifbürsten
9 Antriebswelle
10 Motor
11 Absaugöffnung
12 Absaugleitung
13 Filtervorrichtung
14 Absaugvorrichtung
15 Abluftleitung
16 Bypassleitung
17 Dichtemeßvorrichtung
18 Radioaktivitätsmeßvorrichtung
19 Steuergerät
20 Steuerleitungen

Claims

1. Verfahren zum Decontaminieren oberflächlich, radio aktiver Oberflächen, insbesondere von Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberflächen mit rotierenden gehärteten Stahldrahtbürsten soweit abschleift, und den Schleifstaub kontinuierlich absaugt und sammelt, bis die Radioaktivität des Schleifstaubes, bzw. der konta minierten Fläche unter eine vorgegebene Größe abge sunken ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flächen in mehreren Arbeitsgängen abschleift.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Schleifstaub mit geeigneten Filtern aus der Abluft abgetrennt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radioaktivität des Schleifstau bes in der Abluft gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radioaktivität aus dem Quotienten aus der Radioak tivität und der vorzugsweise durch Trübungsmesser be stimmten Staubkonzentration der Abluft gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesaugte Schleifstaub in Filtern gesammelt und die Zunahme der Radioaktivität auf dem Filter und die Staubmenge gemessen und zur Berechnung der Radioaktivität des Schleifstaubs verwen det werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu dekontaminierenden Teile an einer stationären Schleifbürste vorbeigeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen gegensinnig mindestens zweimal an der Schleifbürste vorbeigeführt werden und der Hauptteil der Kontamination im ersten Durchgang entfernt wird und eine Messung der Radioaktivität erst im zweiten bzw. letzten Durchgang erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in einem abgeschlos senen Gehäuse durchgeführt und die gefilterte Abluft ganz oder teilweise wieder in das Gehäuse zurückgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifvorrichtung zur Dekon tamination ortsfester Flächen mobil ist und über beweg liche Rohr- oder Schlauchverbindungen mit einer Absaug- und Filtervorrichtung zur Isolierung des Schleifstaubs verbunden ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten bei einem Radius von 5 -50 cm eine Umfangsgeschwindigkeit von 2,5 bis 50 m/sec und einen Andruck auf die bearbeitete Fläche von 100 bis 1000 kp haben.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub zwischen Bürste und Fläche weniger als 1 m/sec beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das bearbeitete Gut in einem Elek tropolierbad nachbehandelt wird.

14. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bestehend aus rotierenden Schleifbürsten und entsprechender Antriebsaggregate, Auflagen für das kontaminierte Gut, Vorrichtungen zum relativen Bewegen gegenüber der Schleifbürste, Absaug vorrichtungen für Schleifstaub und kontaminierte Luft, Filter- und Sammelvorrichtungen für den Schleifstaub sowie Meßgeräten für die Menge und Radioaktivität des Schleifstaubs.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifeinrichtung durch ein abgeschlossenes Gehäuse umgeben ist, welches Ein- und Austrittsöff nungen für das kontaminierte Gut besitzt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtervorrichtung für die Abscheidung des Schleifstaubs aus der Abluft vorhanden ist und Vorrich tungen für die Rückführung der gereinigten Luft vorge sehen sind.