EP0047857A2 - Verfahren zur Dekontamination radioaktiv verunreinigter Oberflächen - Google Patents
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- EP0047857A2 EP0047857A2 EP81106216A EP81106216A EP0047857A2 EP 0047857 A2 EP0047857 A2 EP 0047857A2 EP 81106216 A EP81106216 A EP 81106216A EP 81106216 A EP81106216 A EP 81106216A EP 0047857 A2 EP0047857 A2 EP 0047857A2
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- 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
Definitions
- the present invention relates to a method for the decontamination of radioactive contaminated surfaces, in particular metallic surfaces, by applying and removing a pickling paste.
- the object of the invention was therefore to create a process for the decontamination of radioactive contaminated surfaces, in particular metallic surfaces, by applying and removing a pickling paste on the surface, which does not require any special, remotely operated pickling cells or glove cells. boxing requires little secondary waste and no special flushing processes.
- the pickling paste contains, in addition to a pickling agent, a wetting agent, a filler and an aqueous, film-forming, agent-resistant plastic dispersion and, after the plastic component has solidified, is mechanically removed from the surface together with the contaminants it contains.
- the pickling paste is advantageously prepared in such a way that the pickling agent mixed with wetting agent is stirred into the aqueous plastic dispersion at high stirring speed and then a filler is added until a creamy consistency is obtained.
- These paste-like dispersions are applied to the surfaces to be decontaminated and pass there in 0.5 - 3 days into a plastic film that is easy to remove. In this plastic film, the pickling agent with the contaminants detached from the surface is enclosed. substances
- the pickling paste is applied either by spraying, filling or brushing.
- the best way to apply uniform layer thicknesses to curved surfaces is with a notched trowel.
- the surfaces to be decontaminated can be bare or oxidized steels or stainless steels, glasses or ceramics.
- the stripped plastic film contains the contaminants previously sitting on the surface, so that a decontaminated surface remains.
- the process can be repeated several times.
- Decontamination is usually carried out at room temperature. In some cases it is particularly beneficial to decontaminate at elevated temperatures. In some cases, this promotes film formation and thus shortens the decontamination time until the film is removed.
- the composition of the mordants can be optimally adapted to the surface to be decontaminated. It is crucial, however, that changes in the composition must not have any noticeable influence on the film formation.
- the film-forming plastic dispersions are preferably 50% aqueous copolymer dispersions composed of vinyl acetate, ethylene and vinyl chloride, in particular amounts of 40 to 80%, based on the pickling paste, and copolymer dispersions of methacrylic acid esters and acrylic acid esters, in particular in amounts of 50 to 70%, suitable.
- a 40% aqueous polyethylene wax emulsion can be added to these plastic dispersions to reduce the adhesion of the resulting plastic film on the surface to be decontaminated.
- An addition of 3% is usually optimal.
- the fillers must be water-soluble and acid-resistant. Polysaccharides and especially methyl cellulose have proven to be particularly cheap.
- the amount of filler depends on the desired consistency of the pickling paste and can therefore be adapted to the surface structure to be decontaminated.
- the addition of 0.5 - 5% filler has proven to be very advantageous.
- As wetting agents r Fatty amine oxaethylates in amounts of 0.5 - 7% are best proven, but fatty alcohol oxaethylates can also be used as well as other wetting agents if they are sufficiently acid-resistant. The amounts used depend on the effectiveness of the wetting agents.
- the pickling pastes used according to the invention are preferably applied in a layer thickness of 1-3 mm.
- Other layer thicknesses are also possible, but it must be taken into account that larger layer thicknesses require a longer time for film formation.
- the pickling pastes should also be used on the same day of manufacture. Storage times over 24 hours should be avoided. Likewise, the paste should be removed immediately after the pickling process and film formation.
- the stripped pickling film can pyrolytically ashed or pyrohydrolysed.
- a pickling paste of the following composition was used for decontamination:
- the pickling paste was mixed with a S p atel the contaminated pieces of sheet metal in a layer thickness of about 2 mm applied. After 22 hours, the cured films were peeled off.
- a second piece of sheet metal that was less contaminated showed the following activities:
- the pickling paste was applied with a spatula to the prepared platelets in a layer thickness of approx. 3 mm. After 20 hours, the pickling films were removed.
- the activity measurement showed the following result:
- a second tile showed the following activities:
Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontamination radioaktiv verunreinigter Oberflächen, insbesondere metallischer Oberflächen, durch Auftragen und Entfernen einer Beizpaste.
- Apparate, die in kerntechnischen Anlagen zur Wartung, Reparatur oder Verschrottung gehen, müssen vorher dekontaminiert werden. Bei Apparaturen zur Herstellung von Brennelementen und Brennstoffen aus Uran und Thorium läßt sich dies noch relativ einfach nach verschiedenen Methoden mit einfachen Sicherheitsvorkehrungen durchführen. Bei der Verarbeitung von Plutonium muß man jedoch in Glove-Boxen arbeiten, bei der Dekontamination von Teilen aus der Wiederaufarbeitung oder von Kernreaktoren muß dagegen sogar unter Fernbedienung mit Manipulatoren gearbeitet werden. Besonders hier benötigt man Verfahren, die einfach und problemlos durchführbar sind und wenig Sekundärabfall erzeugen.
- Zur Dekontamination von Oberflächen sind eine"ganze Reihe von Verfahren entwickelt worden. So zum Beispiel elektrochemische Verfahren, wie anodische oder kathodische Elektrolyse, oder Elektropolieren (P.J. Berry, Electrolytic Decontamination of Stainless Steel, CRHP-692 (1960); P. Cerré et al. Application du pollisage electrolytique a la decontamination de materiels contamines par des elements radioactifs, Roule Inform. Sci. Techn. (Paris) 84, 37 - 45 (1964)). Weiterhin ist das Tauchen und Sprühen mit organischen Lösungsmitteln, das Aufbringen von Salzschmelzen (D. Hentschel, Dekontamination metallischer Oberflächen mit Salzschmelzen, KfK 2050, 2130 (1974), KfK 2195 (1975)), die Dekontamination in der Gasphase (S. Kunze, Dekontaminationsversuche in der Gasphase, KfK 1830 (1971)) und das Abflammen (R.C. Heatherton, Decontamination of Buildings by Flame, NYO-1513 (1950)), bekannt: Vorzugsweise wendet man das Beizen mit Säuren, Säuregemischen, Laugen, speziellen Chemiekalienlösungen oder Beizpasten (S. Kunze, Entwicklung einer Dekontaminationspaste, KfK 2130 (1974)) an.
- Alle diese Verfahren sind bei Fernbedienung oder Boxentechnik nur bedingt oder nicht einsatzfähig. So erfordern die nassen Verfahren zum Beizen oder elektrochemischen Abtrag Beizgefäße, in die die Anlagenteile abgetaucht werden können. Bei der Wiederaufarbeitung oder am Kernreaktor ist dieses Verfahren für alle größeren Anlageteile nicht anwendbar. Gleiches gilt für thermische Verfahren, die z. B. ein Abtauchen in ein Salzbad erfordern oder einen geschlossenen, beheizten Raum zur Reaktion und zum Abtrag in der Gasphase benötigen. Beim Abflammen der Oberfläche entstehen sehr feine Feststoffaerosole, die abgasseitig einen hohen Filteraufwand erfordern und deshalb in größerem Umfang nicht angewendet werden.
- Bisher wurden im wesentlichen zwei Verfahren angewendet:
- Das Bestreichen der Teile mit Säuren oder Säuregemischen und anschließendes Abspülen mit Wasser und Neutralisationsmitteln, und das Einstreichen der Teile mit Beizpaste, die anschließend mit viel Druckwasser abgespült wird.
- Für diese Verfahren sind speziell eingerichtete und säurefest ausgekleidete heiße Zellen erforderlich. Dabei fallen große Mengen korrosiven Sekundärabfalls (Beizlösungen) mit viel Spülwasser verdünnt an. Die Aufarbeitung dieser Wässer ist sehr schwierig, da Verdampfer, Fäll-/ Neutralisations-und Filteranlagen keine großen Standzeiten erreichen.
- Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Dekontamination radioaktiv verunreinigter Oberflächen, insbesondere metallischer Oberflächen, durch Auftragen und Entfernen einer Beizpaste auf der Oberfläche zu schaffen, das keine besonderen, fernbedienten Beizzellen oder Glove-boxen erfordert, bei dem wenig Sekundärabfall anfällt und das keine besonderen Spülvorgänge benötigt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Beizpaste neben einem Beizmittel noch ein Netzmittel, einen Füllstoff und eine wäßrige, filmbildende, beizmittelresistente Kunststoffdispersion enthält und nach der Verfestigung des Kunststoffbestandteils als Folie zusammen mit den in ihm enthaltenden Kontaminationsverursachern von der Oberfläche mechanisch abgezogen wird.
- Die Beizpaste wird vorteilhafterweise so hergestellt, daß das mit Netzmittel versetzte Beizmittel in die wäßrige Kunststoffdispersion mit hoher Rührgeschwindigkeit eingerührt und anschließend mit einem Füllstoff versetzt wird, bis eine sahneartige Konsistenz entsteht. Diese pasten- ähnlichen Dispersionen werden auf die zu dekontaminierenden Oberflächen aufgetragen und gehen dort in 0,5 - 3 Tagen in einen Kunststofffilm über, der sich leicht abziehen läßt. In diesem Kunststoffilm ist das Beizmittel mit den von der Oberfläche abgelösten Kontaminationsverursachern eingeschlossen. lstoffe
- Das Auftragen der Beizpaste erfolgt entweder durch Spritzen, Spachteln oder Pinseln. Auf gekrümmte Flächen lassen sich gleichmäßige Schichtdicken am besten mit einer Zahnspachtel aufbringen.
- Die zu dekontaminierenden Oberflächen können blanke oder oxidierte Stähle oder Edelstähle, Gläser oder Keramik sein. Der abgezogene Kunststoffilm enthält die vorher auf der Oberfläche sitzenden Kontaminanten, so daß eine dekontaminierte Oberfläche zurückbleibt.
- Sollten nach einmaligem Auftragen und Wiederabziehen der Beizpasten nicht genügend hohe Dekontaminationsfaktoren erreicht werden, kann der Vorgang mehrfach wiederholt werden.
- Üblicherweise wird bei Raumtemperatur dekontaminiert. Fallweise ist es besonders günstig, bei erhöhter Temperatur zu dekontaminieren. Dadurch wird in manchen Fällen die Filmbildung begünstigt und somit die Dekontaminationszeit bis zum Abziehen der Folie verkürzt.
- Als Beizmittel haben sich besonders bewährt:
- a) für blanke Edelstähle, Keramiken und Gläser: Mischungen aus Salpetersäure, Salzsäure und Flußsäure, insbesondere Beizpasten, die 10 - 20 % HN03, 2 - 6 % HCl und 1 - 6 % HF enthalten.
- b) für durch thermische Behandlung von Edelstählen entstandene Oxidschichten: Konzentrierte Salzsäure mit 1 - 10 % KJ-Zusatz,
- c) für korrodierte Stähle: Beizlösungen auf der Basis von Phosphorsäure mit Zusätzen an Zinkoxid und Natriumnitrit, wobei die Beizpaste vorzugsweise 20 - 30 % H3FO4, 4 - 6 % Zn0 und 1 - 2 % NaN02 enthält.
- Die Beizmittel können in ihrer Zusammensetzung der zu dekontaminierenden Oberfläche optimal angepaßt werden. Entscheidend ist allerdings, daß Änderungen in der Zusammensetzung keinen merklichen Einfluß auf die Folienbildung haben dürfen.
- Als filmbildende Kunststoffdispersionen sind in stark sauren Beizmitteln vorzugsweise 50%ige wäßrige Copolymerisatdispersionen aus Vinylacetat, Äthylen und Vinylchlorid, insbesondere Mengen von 40 bis 80 %, bezogen auf die Beizpaste, sowie Copolymerisatdispersionen aus Methacrylsäureestern und Acrylsäureestern, insbesondere in Mengen von 50 bis 70 %,geeignet. Vorteilhafterweise können diesen Kunststoffdispersionen zur Haftungsverminderung des entstehenden Kunststoffilms auf der zu dekontaminierenden Oberfläche bis 10 % einer 40%igen wäßrigen Polyethylenwachsemulsion zugegeben werden. Ein Zusatz von 3 % ist meistens optimal. Die Füllstoffe müssen wasserlöslich und säurebeständig sein. Als besonders günstig haben sich Polysaccharide und vor allem Methylcellulose erwiesen.
- Die Menge des Füllstoffes richtet sich nach der gewünschten Konsistenz der Beizpaste und kann somit an die jeweils zu dekontaminierende Oberflächenstruktur angepaßt werden. Die Zugabe von 0,5 - 5 % an Füllstoff hat sich als sehr vorteilhaft herausgestellt. Als Netzmittel haben sich r Fettamin-Oxaethylate in Mengen von 0,5 - 7 % am besten bewährt, jedoch sind auch Fettalkohol-Oxaethylate einsetzbar sowie auch andere Netzmittel, wenn sie ausreichend säurebeständig sind. Die eingesetzten Mengen richten sich nach der Wirksamkeit der Netzmittel.
- Um einerseits möglichst wenig Sekundärabfall zu erzeugen und andererseits den Beizmittelgehalt optimal auszunutzen, werden die erfindungsgemäß verwendeten Beizpasten vorzugsweise in einer Schichtdicke von 1 - 3 mm aufgetragen. Auch andere Schichtdicken sind möglich, jedoch ist dabei zu berücksichtigen, daß größere Schichtdicken eine längere Zeit zur Filmbildung benötigen.
- Die Beizpasten sollten möglichst am gleichen Tag der Herstellung auch angewendet werden. Lagerzeiten über 24 Stunden sollten vermieden werden. Ebenso sollte man die Paste nach dem Beizvorgang und der Filmbildung umgehend abziehen.
- Die Abgezogene Beizfolie kann u.a. pyrolytisch verascht oder pyrohydrolysiert werden.
- In den nachfolgenden Beispielen soll das Verfahren näher erläutert und die erzielbaren Ergebnisse aufgezeigt werden:
- Es wurden blanke Blechstücke aus Edelstahl (DIN 1.4541) von 100 cm2 Größe mit Uranylnitratlösung bestrichen und in einem Muffelofen 30 min auf 800 °C erhitzt. Dabei bildete sich ein festhaftender Oxidrilm auf den Blechen, der mit hochangereichertem U3O8 kontaminiert war.
- Zur Dekontamination wurde eine Beizpaste folgender Zusammensetzung verwendet:
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- Die Beizpaste wurde mit einem Spatel auf die vorbereiteten Plättchen in einer Schichtdicke von ca. 3 mm aufgetragen. Nach 20 Stunden wurden die Beizfolien abgezogen.
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- Die Beispiele zeigen, daß durch ein einmaliges Auftragen und Abziehen der erfindungsgemäßen Beizpasten die Probebleche praktisch von der Aktivität befreit werden können.
Claims (11)
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