DE3716565A1

DE3716565A1 - Verfahren zum dekontaminieren von festen oberflaechen

Info

Publication number: DE3716565A1
Application number: DE19873716565
Authority: DE
Inventors: Mikio Sakurai; Tsutomu Hayashi; Masayuki Izumi; Hiroshi Sasaki; Thoru Satho; Kazuo Owada
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1986-05-19
Filing date: 1987-05-18
Publication date: 1987-11-26
Also published as: JPS62269096A; US4806277A; DE3716565C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dekontaminieren von festen Oberflächen, das sich insbesondere dazu eignet, in Nuklearanlagen die Gefährdung des Personals durch radioaktive Substanzen zu verringern.

Verfahren zum Dekontaminieren von festen Oberflächen, bei denen Bläschen in einer Flüssigkeit gebildet werden und die plötzlich auftretenden Kräfte (Impulsivkräfte), die beim Plat zen der Bläschen entstehen, zur Abtrennung und Entfernung von an den festen Oberflächen haftenden Substanzen eingesetzt werden, bringen insofern bestimmte Vorteile mit sich, als sie sich zum Dekontaminieren von kompliziert geformten Gegenstän den eignen, nur zur Bildung einer geringen sekundären Abwas sermenge führen und nicht die Anwendung von Chemikalien erfor derlich machen. Infolgedessen haben derartige Verfahren in letzter Zeit zunehmende Beachtung gefunden. Zu diesen Verfah ren gehört beispielsweise das Ultraschall-Waschverfahren ge mäss JP-OS 1 04 799/1980. Bei diesem Verfahren werden Druckvi brationen in einer Flüssigkeit, die durch Ultraschallwellen hervorgerufen werden, angewandt. Dadurch werden ständig Bläs chen gebildet, die in der Flüssigkeit zum Platzen kommen. Bei diesem Verfahren ist es möglich, sogenannte weiche Beläge, wie an der Aussenschicht einer festen Oberfläche haftende Substan zen, zu entfernen, während es nicht möglich ist, sogenannte harte Beläge, z.B. in tieferen Schichten des Gegenstands vor liegende Oxidschichten, zu dekontaminieren. Da derartige, in der Praxis eingesetzte Ultraschall-Dekontaminierungsvorrich tungen einen Ultraschallgenerator, einen piezoelektrischen Wandler und ein Reinigungsbad umfassen und da bei diesen Verfahren der zu dekontaminierende Gegenstand in eine Flüssig keit im Reinigungsbad eingetaucht werden muss, hat es sich als unmöglich erwiesen, Rohre oder in installiertem Zustand be findliche Instrumente zu dekontaminieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Dekontaminie ren von festen Oberflächen bereit zu stellen, bei dem die vorerwähnten Nachteile des mit Ultraschallwellen arbeitenden herkömmlichen Verfahrens überwunden werden und mit dem es möglich ist, harte Beläge und andere Substanzen auch von Rohren und fest installierten Vorrichtungen zu beseitigen.

Beim erfindungsgemässen Verfahren werden folgende Stufen durchgeführt:

- der zu dekontaminierende Gegenstand wird in eine Flüssigkeit eingetaucht,
- in der Flüssigkeit werden durch Einleiten von Dampf Bläschen gebildet und
- die Bläschen werden an der festen, zu dekontaminierenden Oberfläche, die in Kontakt mit der Flüssigkeit steht, zum Platzen gebracht, so dass die an der festen Oberfläche haftenden Substanzen durch die beim Platzen der Bläschen entstehende plötzlich wirkende Kraft abgetrennt und entfernt werden.

Erfindungsgemäss lassen sich Bläschen bilden, die im Vergleich zu den beim Ultraschall-Waschverfahren gebildeten Bläschen äusserst gross sind. Bei erfindungsgemässen Verfahren wird Dampf angewandt. Somit ist es möglich, eine stärkere, plötz lich wirkende Kraft zu erreichen, was zu einer ausgezeichneten Dekontaminierungswirkung führt.

Nachstehend wird die Funktion und die Wirkung des erfindungs gemässen Dekontaminierungsverfahrens näher erläutert.

(1) Dekontaminierungswirkung

Das erfindungsgemässe Verfahren weist insofern Ähnlichkeiten mit dem vorerwähnten Ultraschall-Waschverfahren auf, als die Bildung von Bläschen in einer Flüssigkeit stattfindet und die Dekontaminierung unter Ausnutzung der beim Platzen der Bläs chen entstehenden plötzlichen Kräfte erfolgt. Erfindungsgemäss ist es jedoch möglich, im Vergleich zum Ultraschall-Waschver fahren Bläschen mit wesentlich grösserem Durchmesser zu bil den, indem man Dampf direkt in die Flüssigkeit einspritzt. Die gebildete plötzlich wirkende Kraft ist proportional zur drit ten Potenz des ursprünglichen Bläschendurchmessers. Somit ist die plötzlich wirkende Kraft wesentlich grösser, als die beim Ultraschall-Waschverfahren erzielte Kraft. Dadurch ist es nicht nur möglich, weiche Beläge, die an der Oberfläche als Aussen schicht haften, zu entfernen, sondern man kann auch in tiefe ren Schichten befindliche harte Beläge beseitigen.

(2) Zustand nach der Dekontaminierung

Da erfindungsgemäss kein Dekontaminierungsmittel oder Abrieb mittel verwendet wird, verbleibt nach der Dekontaminierung kein derartiges Mittel, so dass sich keine nachteilige Wirkung auf den einwandfreien Zustand der Rohre oder Instrumente er gibt.

(3) Verringerung der Menge an Abwasserlösung

Beim erfindungsgemässen Dekontaminierungsverfahren von festen Oberflächen entspricht die Menge der im Anschluss an die Dekontaminierung gebildeten sekundären Abwasserlösung der Dampfmenge, die zur Erzeugung der Bläschen eingespritzt worden ist. Jedoch wird das Dampfvolumen nach Kondensation auf das etwa 1/1500-fache verringert, so dass die vorliegende Abwas sermenge sehr gering gehalten werden kann.

(4) Arbeitsbedingungen

Erfindungsgemäss wird nur Dampf verwendet. Dies ergibt im Vergleich zu herkömmlichen Dekontaminierungsverfahren, bei denen spezielle Chemikalien und Wasser unter hohem Druck ein gesetzt werden, einen sehr hohen Sicherheitsgrad. Ferner wird erfindungsgemäss bei der Dekontaminierung kein Staub erzeugt, was es ermöglicht, vom gesundheitlichen Standpunkt aus ein wandfreie Arbeitsbedingungen zu schaffen.

(5) Anwendungsgebiet

Da man sich erfindungsgemäss der beim Platzen der Bläschen entstehenden plötzlich wirkenden Kraft bedient, ist es mög lich, kompliziert geformte Oberflächen zu dekontaminieren. Da erfindungsgemäss ferner nur die Injektion von Dampf angewandt wird, ist es möglich, auch die Innenseite von Rohren oder Instrumenten an Ort und Stelle zu dekontaminieren.

(6) Verhinderung einer Ausbreitung der Kontaminierung

Da erfindungsgemäss sämtliche Arbeitsschritte der Dekontami nierung in einer Flüssigkeit durchgeführt werden und der Druck des einzuspritzenden Dampfes nieder sein kann, besteht keine Möglichkeit der Kontaminierung durch Spritzwasser.

Fig. 1a, 1b, 2 und 3 stellen schematische Querschnitte der in den folgenden Beispielen verwendeten erfindungsgemässen Dekon taminierungsvorrichtung dar.

Beispiel 1

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1a und 1b beschrieben. Gemäss dieser Aus führungsform wird ein zu dekontaminierendes Kupferrohr 1 in ein Wasserbad 2 gebracht. Dampf wird aus den Dampfdüsen 5 mit einem Innendurchmesser von 20A auf der Oberfläche des Kupfer rohrs kondensiert, um es zu dekontaminieren. Das Wasserbad 2 ist mit Wasser von 60°C gefüllt. Dampf von 100°C wird aus einer Dampfzufuhrvorrichtung 3 über das Dampfzufuhrrohr 4 mit einem Druck von 10 kgf/cm² in die Dampfdüsen 5 geleitet. Da die Temperatur des Kupferrohrs im Wasserbad 2 beim Ausblasen des Dampfes ansteigt, wird Kühlflüssigkeit in das Kupferrohr 1 über die damit verbundenen Rohre (M) eingeleitet. Der Dampf wird aus der Düse 5 mit konstanter Geschwindigkeit von 130 kg/h ausgestossen. In Fig. 1a bedeutet "L" ein Pegelmessinstrument, "T" ein Thermometer, "P" ein Druckmessgerät und "F" ein Strömungsmessgerät. Fig. 1b zeigt den Zustand von Dampf (S), der am zu dekontaminierenden Rohr 1 gegeben ist. Da ferner der an der Oberfläche des zu dekontaminierenden Gegenstands 1 kondensierte Dampf zu Kondenswasser wird, steigt das Flüssig keitsniveau im Wasserbad 2. Eine diesem Niveauanstieg ent sprechende Flüssigkeitsmenge wird durch eine Überlaufleitung 7 abgezogen.

Durch diese Dekontaminierung ergibt sich die Entfernung einer Oberflächenschicht von 38 mg bei 7-tägiger Dampfeinspritzung.

Diese Ausführungsform eignet sich auch zur Dekontaminierung von Gegenständen mit komplizierter Oberfläche unter Verwendung einer einfachen Vorrichtung und zur Dekontaminierung von har ten Belägen, die mit dem herkömmlichen Ultraschall-Waschver fahren nicht wirksam entfernt werden können.

Beispiel 2

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Gemäss dieser Ausführungsform wird eine beweg liche Dampfdüse 5 im Rohr 8 bewegt, um die Innenseite des Rohrs 8 zu dekontaminieren. Die Dampfdüse 5 wird im Rohr 8 von einer Haltevorrichtung 10 gehalten, so dass die Stellung der Dampfdüse 5 in geeigneter Weise eingestellt und im Rohr 8 verstellt werden kann. Der Dampf wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 aus der Dampfzufuhrvorrichtung 3 über eine Dampfzufuhrleitung 4 der Dampfdüse 5 zugeführt. Die Dampfzufuhrleitung 4 besteht aus einem biegsamen Rohr, um zu gewährleisten, dass der Dampf in geeigneter Weise zuführbar ist, wenn das Rohr 8 in Längsrichtung gebogen ist. Der an der Innenseite des Rohrs 8 kondensierte Dampf führt zur Bildung von Kondenswasser und erhöht die Wassermenge im Rohr 8. Das überschüssige Wasser wird durch eine Abführleitung 9 abgezo gen. Da die Temperatur der Flüssigkeit im Rohr 8 bei der Kondensation des eingespritzen Dampfes ansteigt, wird die Aussenseite des Rohres 8 durch eine Kühlvorrichtung 6 gekühlt, oder der Temperaturanstieg des Wassers im Rohr 8 wird auf einer Temperatur nicht über der Sättigungstemperatur gehalten, indem man kontinuierlich Kühlwasser aus einer Drainageleitung zuführt. Da ferner die Dampfdüse 5 in einfacher Weise in das Rohr 8 eingesetzt wird, muss das Rohr nicht vorher ausgebaut werden, wie es beim Ultraschall-Waschverfahren erforderlich ist. Somit ist eine Dekontaminierung an Ort und Stelle mög lich. Ferner lässt sich der Dekontaminierungsvorgang sehr einfach und wirksam durchführen.

Beispiel 3

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Ausführungsform betrifft die Dekontami nierung der Innenseite eines Bads 1, bei dem es sich um einen zu dekontaminierenden Gegenstand handelt, durch im Bad 1 vor gesehene Dampfdüsen 5. Die Dampfdüsen 5 sind hinsichtlich ihrer Anordnung und ihrer Konstruktion so beschaffen, dass sie der inneren Form des zu dekontaminierenden Bads 1 entsprechen. Auf diese Weise erfolgt die Dampfzufuhr in das Innere des Bads 1 in einem entsprechenden Verteilungsmuster. Dampf wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 aus einer Dampf zufuhrvorrichtung 3 über eine Dampfzufuhrleitung 4 den Dampf düsen 5 zugeführt und aus diesen ausgeblasen. Da durch Konden sation des Dampfes an der Innenseits des Bads 1 Kondenswasser entsteht, steigt der Wasserpegel im Bad 1. Überschüssiges Wasser wird durch eine Überlaufleitung 7 abgezogen. Da die Wassertemperatur im Bad 1 aufgrund der Kondensation des Dampfes ansteigt, wird ein Teil des überschüssigen Wassers einer Kühlvorrichtung 6 zugeführt, gekühlt und sodann in das Bad 1 zurückgeleitet, wodurch die Wassertemperatur im Bad 1 auf eine Temperatur, die die Sättigungstemperatur nicht übersteigt, eingestellt wird. Um bei dieser Ausführungform die Vibration der Dampfdüsen 5 unter Kontrolle zu halten, werden die Dampfdüsen 5 vorzugsweise mittels einer Haltevorrichtung 10 am Bad 1 befestigt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist es möglich, das nach der Kondensation gewonnene Waschwasser zu gewinnen und zurückzuführen. Mit anderen Worten, es ist möglich, dass bei Wiederverwendung des Waschwassers nach dessen Rückleitung in die Dampfzufuhrvorrichtung 3 über die Rückführleitung 7, die die Verlängerung der Überlaufleitung 7 darstellt, und nach dessen Verdampfung, die Menge des bei der Dekontaminierung gebildeten sekundären Abwassers verringert werden kann. Selbstverständlich kann das nach der Kondensation verbleibende Wasser aus der Abzugsleitung 9, wie in Fig. 2 gezeigt oder aus der Überlaufleitung 7, wie in Fig. 3 gezeigt, durch eine Rückführleitung 7 a in die Dampfzufuhrvorrichtung 3 zu rückgeleitet werden.

Erfindungsgemäss kann vorzugsweise ein organisches Lösungsmit tel, in die der zu dekontaminierende Gegenstand gebracht wird, verwendet werden.

Ferner wird die vorerwähnte Flüssigkeit noch wirksamer, wenn sie bei niedriger Temperatur gehalten wird. Besonders be vorzugt ist es, die Flüssigkeit auf ihre Sättigungstemperatur oder darunter zu kühlen, da dann der Dampf leicht an der festen Oberfläche kondensiert.

Nachstehend werden die erfindungsgemäss erreichten Wirkungen zusammengestellt.

1) Harte, in der Tiefe befindliche Beläge lassen sich vom zu dekontaminierenden Gegenstand entfernen. Insbesondere las sen sich bei Nuklearanlagen, bei denen ein grosser Teil der Strahlungsquellen in derartigen harten Belägen enthalten ist, durch Entfernung dieser Beläge die Mengen an Strah lungsbelastung, denen das Personal bei der Arbeit ausgesetzt ist, stark verringern.
2) Der einwandfreie Zustand der Rohre und Instrumente wird durch die Dekontaminierung nicht beeinträchtigt.
3) Die Menge des bei der Dekontaminierung gebildeten sekundä ren Abwassers ist sehr gering und kann je nach Art der ange wendeten Betriebsweise äusserst nieder gehalten werden.
4) Der Sicherheitsgrad während des Dekontaminierungsvorgangs ist hoch, und eine gesundheitlich einwandfreie Arbeitsumgebung kann gewährleistet werden.
5) Die Dekontaminierung von kompliziert geformten Körpern ist möglich, und die Innenseiten von Rohren und Instrumenten las sen sich an Ort und Stelle dekontaminieren.
6) Es ist möglich, die Ausbreitung von radioaktiver Kontami nierung durch den Dekontaminierungsvorgang zu unterdrücken.

Claims

1. Verfahren zum Dekontaminieren von festen Oberflächen, bei dem Bläschen in einer Flüssigkeit gebildet und an der zur dekontaminierenden Oberfläche, die in Kontakt mit der Flüssig keit steht, zum Platzen gebracht werden, so dass Substanzen, die an der festen Oberfläche haften, durch die beim Platzen der Bläschen entstehende, plötzlich wirkende Kraft abgetrennt und entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bläschen durch Einblasen von Dampf von aussen gebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf, mit der Substanz, aus der die Flüssigkeit besteht, identisch ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit auf einer der Sättigungstemperatur entsprechenden Temperatur oder darunter gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf mit der Substanz, aus dem die Flüssigkeit besteht, identisch ist.