ES2343459T3 - Procedimiento y producto de descontaminacion radioactiva. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de descontaminación de una pieza que presenta sobre su superficie partículas contaminadas, comprendiendo dicho procedimiento las etapas sucesivas que consisten en: - prever una solución acuosa ácida de Cerio (IV), de pH inferior a 3, denominada primera solución; - prever una solución acuosa que comprende al menos un tensioactivo no iónico oxidable por el Cerio (IV), denominada segunda solución, estando dicha segunda solución envasada por separado de la primera solución; - alimentar un dispositivo de generación de espuma con una mezcla de la primera y de la segunda soluciones, en proporciones adecuadas para permitir la formación de una espuma a partir de la mezcla mediante la acción del tensioactivo; - formar un flujo de espuma para la aplicación de dicha espuma sobre la pieza.
Description
Procedimiento y producto de descontaminación
radioactiva.
La invención se refiere a un procedimiento de
descontaminación de una pieza que presenta sobre su superficie
partículas contaminadas, así como a un producto de descontaminación
destinado a ser utilizado en la realización de este
procedimiento.
El procedimiento y el producto de
descontaminación están más particularmente destinados al tratamiento
de la contaminación radiactiva fijada, es decir cuando las
partículas radiactivas están bien incrustadas en la pieza, o bien
unidas químicamente a la superficie de la pieza. Para desplazar las
partículas de la superficie de la pieza hacia el producto de
descontaminación, es necesario entonces erosionar la pieza.
Por supuesto, el procedimiento y el producto de
descontaminación también pueden utilizarse para el tratamiento de
la contaminación radiactiva no fijada, es decir cuando las
partículas se depositan simplemente sobre la superficie de la pieza
y no es necesario erosionar la pieza para alcanzarlas.
La descontaminación de la pieza corresponde a la
disminución del número de partículas radiactivas presentes en la
superficie de la pieza, hasta un umbral predeterminado, que puede
variar según las necesidades y los deseos del usuario de la
pieza.
Las piezas a descontaminar pueden ser conductos
de fluidos, paredes, suelos, techos, depósitos, piscinas, u objetos
diversos.
Ya se conocen procedimientos para tratar la
contaminación fijada.
Estos procedimientos consisten generalmente en
la aplicación sobre la pieza a tratar de una solución de Cerio (IV)
en un ácido fuerte. El Cerio (IV) permite en efecto erosionar las
aleaciones metálicas, particularmente el acero o el acero
inoxidable, materiales constitutivos de numerosas piezas - o de su
revestimiento - en el ámbito de la energía nuclear.
Sin embargo, los procedimientos conocidos no son
totalmente satisfactorios.
El documento
EP-A-0 614 196 divulga un
procedimiento de descontaminación, comprendiendo dicho procedimiento
las etapas sucesivas que consisten en
- -
- prever una solución acuosa que comprende un tensioactivo;
- -
- alimentar un dispositivo de generación de espuma con una mezcla de la primera y de la segunda solución para formar una espuma;
- -
- formar un flujo de espuma para la aplicación de dicha espuma sobre la pieza. Una solución acuosa ácida de Cerio (IV) no se menciona.
El documento
FR-A-2 710 182 divulga un
procedimiento de descontaminación con ayuda de una solución acuosa
ácida de Cerio (IV), de pH inferior a 3.
El documento
FR-A-2 798 603 divulga un
procedimiento de descontaminación, comprendiendo dicho procedimiento
las etapas sucesivas que consisten en
- -
- prever una solución acuosa ácida de Cerio (IV), de pH inferior a 3,
- -
- añadir un tensioactivo no iónico;
- -
- formar una mezcla de la primera y de la segunda solución para formar un gel.
El documento
US-B-6 203 624 divulga un
procedimiento de descontaminación, comprendiendo dicho procedimiento
las etapas sucesivas que consisten en
- -
- prever una solución acuosa ácida de Cerio (IV), de pH inferior a 3,
- -
- añadir un tensioactivo no iónico;
- -
- formar una mezcla de la primera y de la segunda solución para formar un gel;
Un primer problema planteado por los
procedimientos de la técnica anterior se refiere a la forma en la
cual el producto de descontaminación se aplica sobre la pieza.
La aplicación de la solución de Cerio (IV) se
realiza la mayor parte del tiempo en fase líquida (procedimientos
de lavado, inmersión, o de aspersión mediante chorro a alta
presión), lo que presenta los siguientes inconvenientes: formación
de gran cantidad de efluentes contaminados, lo que aumenta el coste
de retratamiento de los efluentes generados, tiempo de contacto
reducido con la pieza y afinidad limitada entre las partículas
contaminadas y la solución, de lo que se deriva una
descontaminación insuficiente.
Además, cuando las piezas a descontaminar
presentan grandes dimensiones, estos procedimientos no son óptimos,
ya que necesitan un gran volumen de reactivos.
Se conocen también procedimientos en los que el
producto que comprende el Cerio (IV) se aplica en forma de gel
sobre la pieza a tratar. El tiempo de contacto entre el producto de
descontaminación y la pieza es entonces mayor que en fase líquida,
y la descontaminación es más eficaz.
Sin embargo, estos geles deben responder a
especificaciones muy rigurosas en lo que concierne a:
- -
- por un lado sus propiedades reológicas (viscosidad suficientemente reducida para permitir la proyección de estos geles pero suficientemente elevada para permitir su adhesión a la superficie de la pieza durante un periodo predefinido);
- -
- por otro lado la posibilidad de retratamiento de los efluentes generados durante la descontaminación.
De lo que resulta que la composición de los
geles es compleja, y su precio de venta es relativamente
elevado.
Otra forma en la que pueden aplicarse los
productos de descontaminación es la fase de espuma, que es
particularmente ventajosa. En efecto, al contener las espumas más
gas que líquido, se reducen de este modo los volúmenes de reactivos
y de efluentes generados. Además, al ser el tiempo de contacto entre
la espuma y la pieza mayor que con un líquido, la descontaminación
mejora considerablemente.
Sin embargo, al ser el valor del potencial
normal de oxidorreducción del par Ce^{4+}/Ce^{3+} elevado (1,72
V en medio ácido), el ión Ce^{4+} es susceptible de oxidar muchas
funciones orgánicas, entre las cuales las moléculas tensioactivas,
generadoras de espumas. Las principales funciones orgánicas oxidadas
por Ce^{4+} son: ácidos carboxílicos y aminoácidos, alcoholes y
fenoles, aldehídos y cetonas, ésteres, amidas e hidrocarburos con
enlaces múltiples.
La presencia del ión Ce^{4+} en los productos
de descontaminación que comprenden un tensioactivo como agente
espumante conduce, por lo tanto, a la rápida degradación de las
espumas.
De este modo, la utilización de los productos de
descontaminación conocidos que comprenden Cerio (IV) en un ácido
fuerte en procedimientos de descontaminación en fase de espuma no es
satisfactoria desde un punto de vista práctico y económico.
Por otro lado, un segundo problema planteado por
los procedimientos de la técnica anterior se basa en el hecho de
que los procedimientos de descontaminación a base de Cerio (IV)
conocidos conducen a una importante erosión de las piezas, más allá
del umbral permitido generalmente por los usuarios.
Como ejemplo, la limitación de erosión máxima
impuesta por EDF (Électricité de France), en algunas instalaciones
sensibles, es de 3 \mum durante la vida útil de la instalación, o
20 años, estando prevista una descontaminación por parada de la
instalación. De este modo, en general, la erosión no debe superar
los 0,3 \mum por operación de descontaminación.
Ahora bien, los procedimientos conocidos, en
particular los que emplean geles orgánicos, conducen a una erosión
de 3 \mum de media por operación de descontaminación, incluso de
10 a 15 \mum en las superficies de las piezas en las que el
producto es susceptible de depositarse, en forma líquida después de
la degradación o después del aclarado (fondo de una piscina,
canalización, etc.).
Dicha erosión no es deseable. Y tampoco es útil.
En efecto, el tratamiento de la descontaminación fijada sobre una
pieza no necesita retirar una capa de material que comprende la
partícula contaminada en su totalidad; basta con erosionar la pieza
en un grosor suficiente para que las partículas contaminadas, por
ejemplo incrustadas en las irregularidades de la superficie, puedan
ser alcanzadas por producto de descontaminación y separadas de la
superficie de la pieza.
Finalmente, un tercer problema planteado por los
procedimientos de la técnica anterior es que estos no permiten
transformar la totalidad del Cerio (IV) utilizado en Cerio (III).
Ahora bien, el Cerio (IV) es muy reactivo y difícil de tratar, por
lo tanto, no es deseable que los efluentes generados por la
descontaminación lo contengan.
La invención tiene por objeto proporcionar un
procedimiento que permite tratar la contaminación fijada de forma
más eficaz y menos limitante que en la técnica anterior,
particularmente utilizando un producto que comprende Cerio (IV) en
fase de espuma.
Para ello, y de acuerdo con un primer aspecto,
la invención se refiere a un procedimiento de descontaminación de
una pieza que presenta sobre su superficie partículas contaminadas,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas sucesivas que
consisten en:
- -
- prever una solución acuosa ácida de Cerio (IV), de pH inferior a 3, denominada primera solución;
- -
- prever una solución acuosa que comprende al menos un tensioactivo no iónico oxidable por el Cerio (IV), denominada segunda solución, estando dicha segunda solución envasada por separado de la primera solución;
- -
- alimentar un dispositivo de generación de espuma con una mezcla de la primera y de la segunda soluciones, en proporciones adecuadas para permitir la formación de una espuma a partir de la mezcla mediante la acción del tensioactivo;
- -
- formar un flujo de espuma para la aplicación de dicha espuma sobre la pieza.
La primera solución - que comprende el Cerio
(IV) - y la segunda solución - que comprende el(los)
tensioactivo(s), que forman agente(s)
espumante(s) - se envasan por separado, por ejemplo en dos
recipientes distintos, y solamente se mezclan en el momento de su
utilización (opcionalmente con agua).
Debido a esto, el Cerio (IV) no tiene tiempo de
oxidar gran cantidad de tensioactivo, y se puede formar una espuma
que presenta las cualidades requeridas (estabilidad, tamaño de las
burbujas, calidad de adhesión a las paredes, a los techos,
etc.).
Para obtener resultados satisfactorios, es
preferible respetar las siguientes limitaciones:
- -
- por un lado, la generación de la espuma debe realizarse muy poco tiempo después de que las dos soluciones se mezclen, o simultáneamente. Por ejemplo, las dos soluciones se mezclan, y a continuación la mezcla se introduce inmediatamente en el generador de espuma. De acuerdo con otra realización posible, las dos soluciones llegan por separado al dispositivo de generación de espuma y se mezclan en dicho dispositivo, para formar la espuma;
- -
- por otro lado, la aplicación de la espuma sobre la pieza debe realizarse rápidamente después de que la espuma se haya formado.
Por ejemplo, la alimentación del dispositivo de
generación de espuma, la formación de espuma y la aplicación sobre
la pieza de la espuma formada son etapas sucesivas realizadas de
forma continua.
La invención permite de este modo obtener, a
partir de un producto de descontaminación que comprende Cerio (IV),
una espuma estable durante un periodo suficiente para permitir la
aplicación de esta espuma sobre la pieza a tratar.
Otra ventaja de la invención es permitir
disminuir la erosión de la pieza tratada.
En efecto, una vez formada la espuma, el
tensioactivo continúa reaccionado con el Cerio (IV), disminuyendo
de este modo la cantidad de Cerio (IV) disponible para el ataque de
la pieza sobre la que se aplica la espuma.
De este modo, el procedimiento permite realizar
une ataque controlado del material constitutivo de la pieza a
descontaminar, inferior al límite fijado por el usuario (por ejemplo
de 0,05 a 0,5 \mum). Este valor límite basta para permitir
alcanzar a las partículas contaminadas incrustadas en las
irregularidades de la superficie de la pieza, para asegurar el paso
de dichas partículas hacia el producto de descontaminación. El
procedimiento de acuerdo con la invención permite, de este modo,
disminuir la erosión de las piezas tratadas sin alterar, no
obstante, la calidad de la descontaminación.
De acuerdo con otras características, la masa de
Cerio (IV) en la mezcla está comprendida entre 0,5 y 5 veces la
masa del o de los tensioactivos.
Las proporciones de la primera y de la segunda
soluciones se seleccionan en función de la concentración de Cerio
(IV), del tensioactivo utilizado, del grado de contaminación de la
pieza y del grado de descontaminación deseado, de modo que la
concentración de tensioactivo en la mezcla:
- -
- sea la más reducida posible;
- -
- al tiempo que es lo suficiente grande para permitir:
- - hacer espumar la mezcla antes de su aplicación sobre la superficie;
- - y reducir prácticamente todo el Cerio (IV) sobrante, que queda en la mezcla después de la descontaminación.
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Después de la descontaminación, el Cerio (IV)
que no haya sido consumido para la descontaminación y el
tensioactivo reaccionan. La primer consecuencia es que la
concentración de Cerio (IV) en los efluentes es extremadamente
reducida (al estar el tensioactivo en exceso), de acuerdo con lo que
desean generalmente los usuarios.
La segunda consecuencia es que la concentración
de tensioactivo en los efluentes es relativamente baja (al estar el
tensioactivo presente en la cantidad más reducida posible en la
mezcla que alimenta al dispositivo de generación de espuma). Debido
a esto, los efluentes se espuman poco, y de este modo pueden
retirarse fácilmente en un evaporador.
La primera solución puede comprender:
- -
- entre 5 y 20% en masa de ácido nítrico;
- -
- entre 10 y 20% en masa de nitrado de amonio del Cerio Ce(NO_{3})_{4}(NH4NO_{3})_{2};
- -
- agua.
La segunda solución puede comprender:
- -
- entre 1 y 25% en masa de un primer tensioactivo no iónico cuyo HLB (equilibrio hidrófilo - lipófilo), medido a temperatura ambiente en medio acuoso, está comprendido entre 14 y 16;
- -
- entre 1 y 20% en masa de un segundo tensioactivo no iónico cuyo HLB, medido a temperatura ambiente en medio acuoso, está comprendido entre 12 y 14;
- -
- agua.
El HLB (equilibrio hidrófilo - lipófilo) es una
característica de los tensioactivos estrechamente ligada a la
estructura de su molécula, definida por la siguiente fórmula:
en la que H es la masa molar total
de la parte hidrófila del tensioactivo y L es la masa molar total de
la parte hidrófoba del
tensioactivo.
El HLB de un tensioactivo es tanto más elevado
cuanto más hidrófilo es este tensioactivo, situándose el límite
entre el carácter hidrófilo y el carácter hidrófobo en
aproximadamente un HLB = 7.
La segunda solución puede comprender además
entre 1 y 15% de un tercer tensioactivo no iónico cuyo HLB, medido
a temperatura ambiente en medio acuoso, está comprendido entre 13 y
15.
De acuerdo con una realización posible, el
primer tensioactivo es un poliglucósido cuya cadena alquilo
comprende entre 6 y 10 átomos de carbono. El segundo tensioactivo
es, por ejemplo, un alcohol graso etoxilado, que comprende entre 8
y 12 átomos de carbono y entre 5 y 9 grupos de óxido de etileno de
media.
El tercer tensioactivo puede ser un
poliglucósido cuya cadena alquilo comprende entre 8 y 12 átomos de
carbono, siendo dicho tercer tensioactivo diferente del primer
tensioactivo.
La segunda solución puede comprender:
- -
- entre 15 y 20% en masa de un poliglucósido cuya cadena alquilo comprende 8 átomos de carbono, como primer tensioactivo;
- -
- entre 5 y 10% en masa de un alcohol graso etoxilado que comprende 10 átomos de carbono y 7 grupos de óxido de etileno de media, como segundo tensioactivo;
- -
- entre 1 y 5% en masa de un poliglucósido cuya cadena alquilo comprende 10 átomos de carbono, como tercer tensioactivo;
- -
- el resto de agua.
La mezcla con la que se alimenta el dispositivo
de generación de espuma puede comprender:
- -
- entre 25 y 35% en masa de la primera solución, entre 3 y 7% en masa de la segunda solución, y el resto de agua, o
- -
- entre 40 y 60% en masa de la primera solución, entre 3 y 7% en masa de la segunda solución, y el resto de agua.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El dispositivo de generación de espuma puede
comprender, por un lado, una boquilla de introducción de líquido y
por otro lado un paso Venturi que comprende un convergente coaxial a
dicha boquilla, una entrada de gas que desemboca en el convergente,
y un divergente que comunica con una cámara de mezclado, estando la
geometría del dispositivo definida para crear un fenómeno de
cavitación a la salida del paso Venturi. Se introduce la primera y
la segunda soluciones en forma líquida por la boquilla hacia el paso
Venturi, lo que conlleva la aspiración del gas por efecto Venturi y
la formación de espuma en el divergente y la cámara de mezclado.
De acuerdo con la invención, después de aplicar
la espuma sobre la pieza, se aclara dicha pieza con agua.
Finalmente, de acuerdo con un segundo aspecto,
la invención se refiere a un producto de descontaminación que se
utilizará para la realización del procedimiento tal como se ha
descrito anteriormente, comprendiendo dicho producto de
descontaminación:
- -
- una solución acuosa ácida de Cerio (IV), de pH inferior a 3;
- -
- una solución acuosa que comprende al menos un tensioactivo no iónico oxidable por el Cerio (IV);
estando dichas soluciones envasadas por
separado.
Se describe a continuación una realización
particular de la invención.
El procedimiento de descontaminación de acuerdo
con la invención consiste en aplicar sobre una pieza, en forma de
espuma, un producto que comprende dos soluciones de
descontaminación.
En un primer momento, se describen la primera y
la segunda soluciones de descontaminación.
La primera solución de descontaminación es una
solución acuosa ácida, que comprende:
- -
- un compuesto que comprende Cerio (IV). Puede tratarse por ejemplo de Ce(NO_{3})_{4}(NH_{4}NO_{3})_{2} (nitrado de amonio del Cerio, o cerato hexanitrato de amonio), Ce(NO_{3})_{4}, Ce(SO_{4})_{6}, o cualquier otro compuesto;
- -
- ácido nítrico;
- -
- agua, por ejemplo agua desmineralizada.
Un ejemplo particular de la primera solución de
descontaminación se proporciona en la tabla a continuación.
El procedimiento de fabricación de la primera
solución se describe a continuación.
En primer lugar, se vierten en un depósito tres
cuartos del agua desmineralizada, a temperatura ambiente. A
continuación se añade la totalidad del ácido nítrico.
Después de una agitación de aproximadamente 5
minutos, se añade lentamente la totalidad del Cerio (IV), por
ejemplo en forma de nitrado de amonio del Cerio, y a continuación se
agita durante aproximadamente 10 minutos. Se aclaran entonces los
recipientes que hayan contenido el ácido nítrico y el nitrado de
amonio del Cerio con el resto de agua desmineralizada, vertiéndose
a continuación el líquido obtenido en el depósito.
Después de una agitación de aproximadamente 5
minutos, se obtiene la primera solución. Ésta se coloca en un
primer recipiente, preferiblemente opaco.
En efecto, uno de los inconvenientes de las
sales céricas es su lenta, aunque no despreciable, descomposición
fotoquímica por su reacción con agua, de acuerdo con la siguiente
reacción:
4Ce^{4+} +
2H_{2}O \rightarrow 4Ce^{3+} + 4H^{+} +
O_{2}
\newpage
Cuando las soluciones se exponen a una radiación
UV, la reducción de Ce^{4+} a Ce^{3+} es aún más rápida. Como
ejemplo, se observa una pérdida de aproximadamente 40% de iones
Ce^{4+} en 24 horas para una solución 1 M de ácido nítrico y 35
mM de Cerio (IV).
El envasado de la primera solución en
recipientes opacos permite, por lo tanto, limitar la transformación
de los iones Ce^{4+} en iones Ce^{3+}, y de este modo asegurar
que la primera solución presenta una eficacia de descontaminación
satisfactoria.
Al comprender la primera solución una cantidad
importante de agua, la concentración de materias orgánicas y/o
minerales en dicha primera solución es ligeramente inferior al 35%,
como se indica a continuación:
- -
- materias orgánicas en el producto fresco: 0% en masa
- -
- materias minerales en el producto fresco: 24,5% en masa
- -
- agua en el producto fresco: 75,5% en masa.
\vskip1.000000\baselineskip
La concentración de ácido nítrico en el producto
fresco es de 10,5% en peso.
Por "producto fresco", se entiende la
solución fabricada de acuerdo con el procedimiento descrito
anteriormente, por ejemplo envasada en bidones, y lista para
utilizarla (diluida, calentada, presurizada para la formación de
una espuma, etc.) para la descontaminación de una pieza.
Las propiedades físico-químicas
de esta solución son las siguientes:
- - estado físico a 20ºC
- líquido
- - color
- naranja - naranja oscuro
- - olor
- ácido muy picante
- - solubilidad en agua a 20ºC
- muy soluble
- - pH (10% en agua a 20ºC)
- entre 0,5 y 1,5
- - presión de vapor a 20ºC
- similar a la del agua
- - masa volúmica a 20ºC
- entre 1,10 y 1,20 g/cm^{3}
\vskip1.000000\baselineskip
Esta primera solución puede utilizarse en
solitario, en fase líquida, para el tratamiento de la
descontaminación fijada o no fijada.
Particularmente, puede frotarse una pieza que
presenta sobre su superficie partículas contaminadas con un soporte
de material textil (por ejemplo un trapo de algodón) o celulósico
embebido en esta primera solución. Se puede añadir entonces a dicho
soporte, además de la primera solución: ácido nítrico, sosa, un
disolvente y/o agua jabonosa.
La segunda solución es una formulación acuosa de
agentes de superficie biodegradables, a pH neutro.
Debe observarse que la segunda solución también
puede utilizarse en solitario, para el tratamiento de la
contaminación no fijada, sobre todos los materiales (teniendo en
cuenta su pH neutro).
La segunda solución comprende tres tensioactivos
no iónicos:
- -
- un poliglucósido, derivado del azúcar, cuya cadena alquilo comprende 8 átomos de carbono; Este primer tensioactivo presenta un HLB cercano a 15,8 y permite de este modo la formación de espumas que poseen una estabilidad y una persistencia importantes. Estas espumas pueden generarse de este modo a distancia de la pieza a descontaminar y ser transportadas hacia esta pieza, sin sufrir degradación de sus cualidades, particularmente en el tiempo.
- -
- un alcohol graso etoxilado, que comprende 10 átomos de carbono y 7 grupos de óxido de etileno de media. Este segundo tensioactivo presenta un HLB próximo a 13,5, lo que le hace muy adsorbente sobre la superficie de las partículas contaminadas, permitiendo de este modo desplazar fácilmente las partículas radiactivas desde la superficie de la pieza a descontaminar hacia la solución (poder humectante importante frente a las partículas contaminadas). Este segundo tensioactivo, que actúa de forma sinérgica con el primer tensioactivo cuando se asocian, contribuye a la eficacia de la operación de descontaminación de la pieza.
- -
- un poliglucósido, derivado del azúcar, cuya cadena alquilo comprende 10 átomos de carbono. Este tercer tensioactivo permite obtener una mejor adsorción de la solución sobre la superficie de las partículas contaminadas y un mejor control de la estabilidad de la espuma.
La solución también comprende agua, por ejemplo
agua desmineralizada. Un ejemplo particular de solución se
proporciona en la tabla a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con una realización posible, la
segunda solución también puede comprender dipropilenglicol (entre 1
y 15% en masa). Este componente, miscible en agua, permite disolver
los cuerpos grasos (grasa, aceite presentes en la superficie de la
pieza a descontaminar), en el interior de las micelas formadas por
los tensioactivos. La segunda solución de descontaminación es
entonces adecuada para tratar la contaminación en presencia de
cuerpos grasos.
El procedimiento de fabricación de la segunda
solución se describe a continuación.
En primer lugar, se prepara el poliglucósido con
10 átomos de carbono. Si el producto es pastoso, se vierten tres
cuartos del agua desmineralizada a aproximadamente 30ºC. Si el
producto es líquido, se vierten tres cuartos del agua
desmineralizada a temperatura ambiente.
Se vierte en un depósito el poliglucósido con 10
átomos de carbono preparado de este modo, y a continuación se agita
durante aproximadamente 10 minutos, incluso 20 minutos, hasta que la
disolución sea completa. La solución obtenida es entonces de
translúcida a amarilla clara.
Se añade entonces la totalidad del poliglucósido
con 8 átomos de carbono, y a continuación se agita durante
aproximadamente 10 minutos. A continuación se añade la totalidad del
alcohol graso etoxilado, y se agita de nuevo, durante
aproximadamente 5 minutos.
Finalmente, los diferentes recipientes que
contienen los componentes se aclaran con el resto de agua
desmineralizada, vertiéndose el líquido obtenido a continuación en
el depósito. Después de una agitación de aproximadamente 5 minutos,
se obtiene la segunda solución
Al comprender la segunda solución una cantidad
importante de agua, la concentración de materias orgánicas y/o
minerales en dicha solución es ampliamente inferior al 35%, como se
indica a continuación:
- -
- materias orgánicas en el producto fresco: 19% en masa
- -
- materias minerales en el producto fresco: 0% en masa
- -
- agua en el producto fresco: 81% en masa.
\newpage
Las propiedades físico-químicas
de esta segunda solución son las siguientes:
- - estado físico a 20ºC
- líquido
- - color
- translúcido
- - olor
- ligero
- - solubilidad en agua a 20ºC
- muy soluble
- - pH (10% en agua a 20ºC)
- entre 6 y 7
- - presión de vapor a 20ºC
- similar a la del agua
- - masa volúmica a 20ºC
- entre 1,025 y 1,035 g/cm^{3}
Las primera y segunda soluciones son
biodegradables y de acuerdo con las exigencias relativas a los
productos utilizados en centrales.
Además, las soluciones se optimizan de modo que
la concentración de materia orgánica y mineral sea lo más reducida
posible, e inferior al 5%, incluso al 2%, en los efluentes, para
reducir el coste y facilitar el tratamiento de estos efluentes.
Las primera y segunda soluciones se mezclarán y
se pondrán en contacto con una pieza que presenta en su superficie
partículas contaminadas, para permitir la descontaminación de dicha
pieza asegurando el paso de las partículas contaminadas de la
superficie de la pieza hacia la mezcla de las soluciones.
La invención consiste en la aplicación sobre la
pieza a descontaminar de una mezcla de la primera y de la segunda
soluciones en forma de espuma.
Debe observarse, sin embargo, que cada una de
las dos soluciones puede aplicarse en solitario sobre la pieza
mediante pulverización en fase líquida. También puede sumergirse la
pieza en la primera o la segunda solución líquida.
El procedimiento de descontaminación de acuerdo
con la invención se describe a continuación.
Un primer recipiente, que contiene la primera
solución de descontaminación, y un segundo recipiente, que contiene
la segunda solución de descontaminación, están unidos, por separado,
a la entrada de un dispositivo de generación de espuma, por ejemplo
por medio de conductos y de bombas de dosificación.
Un tercer recipiente, que comprende agua, por
ejemplo agua desmineralizada, también está unido a la entrada del
dispositivo de generación de espuma.
El dispositivo de generación de espuma comprende
por un lado una boquilla de introducción de líquido y por otro lado
un paso Venturi que comprende un convergente coaxial a dicha
boquilla, una entrada de gas que desemboca en el convergente, y un
divergente que comunica con una cámara de mezclado. La geometría del
dispositivo está definida para crear un fenómeno de cavitación a la
salida del paso Venturi.
La primera solución, la segunda solución y el
agua se transportan por separado, en las proporciones deseadas,
hacia el dispositivo de generación de espuma. La mezcla obtenida se
introduce inmediatamente en la boquilla y el convergente del paso
Venturi.
De acuerdo con una primera variante, la mezcla
comprende 30% de la primera solución, 5% de la segunda solución y
el resto de agua (ciclo normal).
De acuerdo con una segunda variante, la mezcla
comprende 50% de la primera solución, 5% de la segunda solución y
el resto de agua (ciclo forzado).
Las proporciones de las primera y segunda
soluciones en la mezcla se seleccionan particularmente en función
del material constitutivo de la pieza a descontaminar, del grado de
contaminación, y del grado de descontaminación deseado.
La tabla anterior indica las concentraciones de
materias orgánicas y/o minerales en la mezcla, que son inferiores
al 35%.
La introducción de la mezcla líquida en el
convergente conlleva la aspiración de gas, por ejemplo de aire,
mediante efecto Venturi. La mezcla de las primera y segunda
soluciones - agua - aire es desplazada entonces hacia el divergente
y la cámara de mezclado, y forma una espuma. La formación de espuma
es posible en la medida en que el tensioactivo, envasado por
separado del Cerio (IV), no pudo ser oxidado por este último durante
el periodo limitado en el que estos dos componentes se
mezclaron.
La espuma es transportada a continuación,
mediante tubos flexibles, desde el dispositivo de generación de
esta espuma hasta la pieza a descontaminar, y después se proyecta,
sin espera, sobre dicha pieza con ayuda de herramientas
específicas.
Durante la descontaminación, el Cerio (IV) se
reduce a Cerio (III). Las sales de Cerio (IV) están coloreadas (el
nitrado de amonio del Cerio es naranja, pero otros compuestos pueden
tener un color amarillo claro o amarillo), mientras que el Cerio
(III) es incoloro y poco ácido. De este modo, la transformación del
Cerio (IV) en Cerio (III) puede observarse muy fácilmente mediante
el cambio de color.
El Cerio (IV) también se reduce a Cerio (III)
mediante la acción del tensioactivo. De este modo, la cantidad de
Cerio (IV) disminuye, y la erosión de la pieza tratada es menor.
Una o más aplicaciones de espuma pueden
mostrarse necesarias en función del grado de descontaminación de la
pieza predeterminado por el usuario. Finalmente, después de la
acción de la espuma, se procede a un aclarado con agua, que permite
evacuar las partículas contaminadas con la solución de
descontaminación.
Los efluentes generados por esta solución pueden
tratarse en instalaciones convencionales en medio nuclear después
de una simple neutralización con un reactivo alcalino para obtener
un pH neutro.
Como se ha indicado anteriormente, la
concentración de materia orgánica y mineral en los efluentes es
inferior al 5%, incluso al 2%. De acuerdo con la descontaminación
realizada (ciclo normal o forzado), los efluentes pueden contener
de 95 al 98% de agua.
La calidad de la espuma obtenida a partir de la
mezcla permite generar la espuma a distancia de la pieza,
transportarla varias decenas de metros y proyectarla eficazmente
contra la pieza sin que la espuma se degrade, en términos de
composición, tamaño de las burbujas, etc., a poco que la espuma se
genere y se utilice muy rápidamente una vez que las dos soluciones
se han mezclado. Un operador puede, por lo tanto, trabajar a
distancia de la pieza contaminada, lo que reduce considerablemente
la dosis de radioactividad que recibe durante esta
descontaminación.
De este modo, el procedimiento y el producto de
acuerdo con la invención son adecuados para respetar las nuevas
exigencias impuestas en el ámbito de la descontaminación radiactiva
(calidad de la espuma que permite obtener un nivel de
descontaminación elevado, reducción de la dosis de radioactividad
recibida por el operador durante las operaciones de
descontaminación...).
Claims (14)
1. Procedimiento de descontaminación de una
pieza que presenta sobre su superficie partículas contaminadas,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas sucesivas que consisten
en:
- -
- prever una solución acuosa ácida de Cerio (IV), de pH inferior a 3, denominada primera solución;
- -
- prever una solución acuosa que comprende al menos un tensioactivo no iónico oxidable por el Cerio (IV), denominada segunda solución, estando dicha segunda solución envasada por separado de la primera solución;
- -
- alimentar un dispositivo de generación de espuma con una mezcla de la primera y de la segunda soluciones, en proporciones adecuadas para permitir la formación de una espuma a partir de la mezcla mediante la acción del tensioactivo;
- -
- formar un flujo de espuma para la aplicación de dicha espuma sobre la pieza.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado por que la masa de Cerio (IV)
en la mezcla está comprendida entre 0,5 y 5 veces la masa del o de
los tensioactivos.
3. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que la primera
solución comprende:
- -
- entre 5 y 20% en masa de ácido nítrico;
- -
- entre 10 y 20% en masa de nitrado de amonio del Cerio Ce(NO_{3})_{4}(NH_{4}NO_{3})_{2};
- -
- agua.
4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la
segunda solución comprende:
- -
- entre 1 y 25% en masa de un primer tensioactivo no iónico cuyo HLB (equilibrio hidrófilo - lipófilo), medido a temperatura ambiente en medio acuoso, está comprendido entre 14 y 16;
- -
- entre 1 y 20% en masa de un segundo tensioactivo no iónico cuyo HLB, medido a temperatura ambiente en medio acuoso, está comprendido entre 12 y 14;
- -
- agua.
5. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado por que la segunda solución
comprende entre 1 y 15% de un tercer tensioactivo no iónico cuyo
HLB, medido a temperatura ambiente en medio acuoso, está
comprendido entre 13 y 15.
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4 ó 5, caracterizado por que el primer
tensioactivo es un poliglucósido cuya cadena alquilo comprende
entre 6 y 10 átomos de carbono.
7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por que el
segundo tensioactivo es un alcohol graso etoxilado, que comprende
entre 8 y 12 átomos de carbono y entre 5 y 9 grupos de óxido de
etileno de media.
8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por que el
tercer tensioactivo es un poliglucósido cuya cadena alquilo
comprende entre 8 y 12 átomos de carbono, siendo dicho tercer
tensioactivo diferente del primer tensioactivo.
9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado por que la
segunda solución comprende:
- -
- entre 15 y 20% en masa de un poliglucósido cuya cadena alquilo comprende 8 átomos de carbono, como primer tensioactivo;
- -
- entre 5 y 10% en masa de un alcohol graso etoxilado que comprende 10 átomos de carbono y 7 grupos de óxido de etileno de media, como segundo tensioactivo;
- -
- entre 1 y 5% en masa de un poliglucósido cuya cadena alquilo comprende 10 átomos de carbono, como tercer tensioactivo;
- -
- el resto de agua.
10. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la
mezcla con la que se alimenta al dispositivo de generación de
espuma comprende entre 25 y 35% en masa de la primera solución,
entre 3 y 7% en masa de la segunda solución, y el resto de agua.
11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la
mezcla con la que se alimenta al dispositivo de generación de
espuma comprende entre 40 y 60% en masa de la primera solución,
entre 3 y 7% en masa de la segunda solución, y el resto de agua.
12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el
dispositivo de generación de espuma comprende, por un lado, una
boquilla de introducción de líquido y, por otro lado, un paso
Venturi que comprende un convergente coaxial a dicha boquilla, una
entrada de gas que desemboca en el convergente, y un divergente que
comunica con una cámara de mezclado, estando la geometría del
dispositivo definida para crear un fenómeno de cavitación a la
salida del paso Venturi, y por que se introducen la primera y la
segunda soluciones en forma líquida por la boquilla hacia el paso
Venturi, lo que conlleva la aspiración del gas por efecto Venturi y
la formación de espuma en el divergente y la cámara de mezclado.
13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que,
después de aplicar la espuma sobre la pieza, se aclara dicha pieza
con agua.
14. Producto de descontaminación que se
utilizará para la realización del procedimiento de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo dicho
producto de descontaminación:
- -
- una solución acuosa ácida de Cerio (IV), de pH inferior a 3;
- -
- una solución acuosa que comprende al menos un tensioactivo no iónico oxidable por el Cerio (IV);
estando dichas soluciones envasadas por
separado.
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