JP2004535509A - Degreasing composition for degreasing and / or decontaminating solid surfaces - Google Patents
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Abstract
本発明は、固形表面を脱脂及び/または汚染除去するための液体、ゲルまたは泡形態の脱脂組成物に関する。この組成物は硝酸水溶液からなる。該水溶液は、ポリエトキシル化脂肪族アルコールからなる少なくとも1つの第1の乳化非イオン性界面活性剤と、酸化エチレンと酸化プロピレンとの共重合体からなる少なくとも1つの第2の湿潤非イオン性界面活性剤とを含む。The present invention relates to a degreasing composition in liquid, gel or foam form for degreasing and / or decontaminating solid surfaces. The composition comprises an aqueous nitric acid solution. The aqueous solution comprises at least one first emulsified nonionic surfactant comprising a polyethoxylated fatty alcohol and at least one second wet nonionic surfactant comprising a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide. An activator.
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、脱脂組成物及び該組成物からなる脱脂泡とゲルに関する。
本発明は、同様に、上記脱脂組成物、ゲル及び/または泡を用いた表面の脱脂方法及び/または汚染除去方法に関する。
本発明は、それに制限されないが、例えば、表面、特に、使用済み核燃料の再処理プラントの器具、構成部品、床などのような金属表面の脱脂に応用できる。これらの表面は、汚染されている可能性がある1つ以上の脂肪物質と接触していているか、接触している場合がある。したがって、これらの表面を、放射性汚染除去及び/または衛生のために定期的に洗浄する必要がある。
【0002】
例えば、これら物質のうちの1つは、ウラニウム及びプルトニウムなどの放射性金属のために抽出サイクルで用いられるトリブチル・リン酸塩(TBP)と呼ばれる溶媒である。これらの抽出サイクルの間に、この溶媒は、1リットル当たり数十グラムまでのウラニウム及び/またはプルトニウムを含むことができるため、特に高い放射化学活性を獲得する。次いで、この溶媒は、高活性(HA)または超高活性(VHA)溶媒となる。例えば混合沈殿槽、抽出塔など、使用済み燃料再処理プラントの構成部品の一部における、これらHA及びVHA溶媒の存在は、しばしば、二次的な脂肪堆積物を活性化する、特に有機親和性の金属表面の形成を導く。これらの脂肪堆積物は、再処理に従来使われる水溶液で洗い落とすことにほとんど反応しないので、特定の処理が要求される。
【0003】
これらの表面上に存在する可能性のある他の脂肪物質には、溶媒の放射線分解によって得られるTBPの分解生成物がある。該分解生成物は、例えばジブチルリン酸(HDBP)、モノブチルリン酸(H2MBP)、及びウラニウム、プルトニウム及び金属陽イオンのような金属元素を有するこれら酸の塩類と錯体である。上記金属元素は、核廃棄物及び特に使用済み燃料の再処理の間に存在する可能性がある。また、これら表面は、酸化ウラン及びプルトニウム酸化物、さらに、これら元素の硝酸塩組成物によって汚染される可能性がある。
したがって、脂肪物質だけでなく、汚染生成物、特に放射性生成物を除去するために、それら表面を汚染除去する必要がある。
【背景技術】
【0004】
特許文献1は、TBP及び/またはその誘導体、HDBP及びH2MBP、さらに、それらの塩類及び錯体などの溶媒と接触していた金属表面を脱脂するために使用することができる脱脂組成物を開示している。上記溶媒は、2つの非イオン性界面活性剤と結合した水酸化ナトリウム溶液のような塩基媒体からなる。
【0005】
したがって、この脱脂組成物には、従来の鹸化反応によって除去されるべきグリースに対する化学的攻撃を促進する塩基媒体が用いられる。この媒体における2つの界面活性剤の存在は、水酸化ナトリウムの濃度を減少させ、かつ溶液の散布を強化する。
【特許文献1】
仏国特許出願公開第2781809号
【特許文献2】
仏国特許出願公開第2679458号
【特許文献3】
仏国特許出願公開第2773725号
【特許文献4】
仏国特許出願公開第2695839号
【特許文献5】
仏国特許出願公開第2656949号
【特許文献6】
仏国特許出願公開第2717709号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、核分野では、塩基媒体の使用は、金属表面上への再堆積という危険性のある、放射性金属の水酸化物、特にプルトニウム水酸化物の形成を導くという欠点を有する。その結果として、例えば酸処理によって、これらの水酸化物を可溶性にするための補完的な処理を行う必要がある。
【0007】
さらに、廃水中の水酸化ナトリウムの存在は、取り扱いをより難しくし、核装備の衛生のために必要な溶液量を増加させる。
【0008】
さらに、水酸化ナトリウムは、核燃料の再処理から得られる最終廃棄物を調節するためのガラス質基材との互換性が低いという欠点を有する。
【0009】
本発明は、特に、酸性媒体の使用によって、上述した欠点を取り去ることを可能にする脱脂組成物を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明によれば、液体脱脂組成物は、
− ポリエトキシル化脂肪族アルコールからなる少なくとも1つの第1の乳化非イオン性界面活性剤と、
− 酸化エチレンと酸化プロピレンとの共重合体からなる少なくとも1つの第2の湿潤非イオン性界面活性剤と
を含む無機酸の水溶液からなる。
【0011】
したがって、この組成物の新規性は、洗浄力に、ほとんど使われない溶媒である無機酸を使用することにある。
【0012】
この組成物において、核燃料の再処理装置で使用される酸のうちの1つである硝酸を無機酸として使用することが好ましい。水溶液の硝酸濃度は、十分な量の第1及び第2の非イオン性界面活性剤の溶解を可能にするように選択される。一般に、水溶液の硝酸濃度は、0.1〜5mol.L−1である。
【0013】
使用される界面活性剤は、硝酸溶液に溶解し、高水準のTBP可溶性を可能にすると同時に、結果として得られる液体が適切な雲点温度及び制御された発泡効果を有するように選択される。
【0014】
第1の乳化非イオン性界面活性剤は、例えば、次式を有するポリエトキシル化脂肪族アルコールである。
R1−(OCH2CH2)n−OH
ここで、nは、2〜20までの整数であり、R1は、9〜18の炭素原子を有する飽和または不飽和炭化水素鎖である。
【0015】
好ましくは、nは、6〜15までの整数、R1は、11〜13の炭素原子からなるアルキル基である。
【0016】
このタイプの界面活性剤の一例として、Rewopal X 1207L.という名称でゴールドシュミット(Goldschmidt:フランス)によって販売されている製品を挙げることができる。それは、統計上、1分子当たり6〜15のオキシエチル化ユニットと11〜13個の炭素原子を含む炭素鎖とを含んでいる。この非イオン性界面活性剤は、12.5の高い親水性−親油性バランス(HLB)を有している。
【0017】
5M窒素媒体では、その溶解度は、25℃で数十グラム、例えば80g.L−1程度である。より濃縮された窒素媒体、例えば15Mでは、溶解度はもっと低く、10g.L−1程度である。
【0018】
本発明の組成物に用いられる第2の湿潤非イオン性界面活性剤は、界面活性剤系の発泡能力を減少させ、界面活性剤系のミセル化能力を増加させる。それは、酸化エチレンと酸化プロピレンのブロック共重合体のクラスから選択される。これら非イオン性界面活性剤については、それらの良好な湿潤特性が知られており、加えて、それらは雲点を示す。該雲点は、組成物内のそれらの濃度を調節することにより、それを超えると系が完全な非発泡になる曇点温度を設定することを可能にする。産業規模に適用する際の早すぎる発泡を制御する簡単な手段を提供するので、この特性は、安全という観点から利点となる。
【0019】
表面の脱脂は、特に、脱脂されるべき表面上に存在する1または複数の物質を、溶液内の界面活性剤の組み合わせによって形成されるミセルで可溶性にすることにある。これらのミセルは、特に、飽和または不飽和の、ポリエトキシル化脂肪族アルコールで形成され、溶解された1または複数の脂肪物質を含む。
【0020】
ミセルは、溶液内に連続して形成及び分解する動的な粒子である。本発明による組成物の界面活性剤の1つの濃度があまりに小さい場合、特に、溶解されるべき脂肪物質の量と比して小さい場合、ミセルは、分離を経て、脂肪物質を脱離することができ、脂肪物質は、脱脂された表面に再び堆積する。ミセルの解離は可視であり、溶液内の曇りの形成を明らかにする。本発明による組成物が脂肪物質で飽和している、及び/または所定の温度を超えている場合、この解離が起こる。
【0021】
脂肪物質による、本発明による組成物の飽和は、この組成物の「雲点」を測定することによって示すことができる。雲点は、摂氏(℃)で表される。非イオン性界面活性剤の雲点は、相分離、すなわち界面活性剤の分離において雲点温度に達する場合、明らかにされた親水性鎖の部分的な脱水に一致する。
【0022】
雲点が周囲温度で生じる場合、周囲温度で、脱脂された表面上に脂肪物質の再堆積を引き起こすことになる。したがって、組成物の雲点は、脱脂が周囲温度または20℃より高い温度で実行される場合、脱脂のために用いられる温度、例えば約20℃より高いことが好ましい。さらに、高い雲点は、脂肪物質の溶解能を高める。したがって、雲点の測定は、特に、本発明による組成物の脱脂効率を測定することを可能にする。この脱脂効率は、また、この表面の湿潤性を測定することより測定され得る。
【0023】
本発明によれば、組成物の第2の湿潤界面活性剤の濃度は、脱脂が実行される温度より高い雲点を与えるために選択される。
本発明によれば、第2の湿潤界面活性剤は、好ましくは、1〜8の酸化エチレンユニット及び3〜12の酸化プロピレンユニットを含む、酸化エチレン及び酸化プロピレンのブロック共重合体で形成されている。
【0024】
本発明において有用なこのタイプのブロック共重合体の一例として、Antarox FM33という名称でRhodiaにより販売されている製品を挙げることができる。この製品は、20℃で、濃(15M)硝酸中3.0〜3.5g.L−1の溶解度を有する。
【0025】
本発明の脱脂組成物において、界面活性剤の各々の比率は、次の基準の関数として決定される。
− 組成物の曇点温度
− 組成物の湿潤性、及び
− TBP可溶化能力
【0026】
さらに、組成物の界面活性剤の総濃度が1〜20g.L−1の範囲に位置するように濃度を選択することが好ましい。
また、第1の界面活性剤の量が第2の界面活性剤の量より大きいことが好ましい。一般的に、第2の湿潤界面活性剤に対する第1の乳化界面活性剤の質量比は、2〜10、好ましくは約4である。
【0027】
特定の事例において、界面活性剤系の発泡能力を減少させることを目的に、本発明の脱脂組成物に第3の界面活性剤を加えることが可能である。この界面活性剤は、例えば、燐酸エステルから構成されている。
【0028】
この燐酸エステルは、化学式:C5H17OOP(OR2)2である。ここで、R2は、4〜10の炭素原子の炭化水素基である。
このタイプの第3の界面活性剤一例として、Victawet 12という名称でQuarre Chimによって販売されている製品を挙げることができきる。それは、0.1〜3g.L−1、例えば0.5g.L−1の濃度で組成物内に存在することができる。
【0029】
本発明によれば、トリブチルリン酸塩(TBP)分子の疎水性から引き出される高い消泡力から利益を得るために、0〜0.5g.L−1のTBPを組成物に加えることによって、界面活性剤系の発泡能力を減少させることが可能である。
実際には、TBPの最大消泡効果は、本発明の組成物に溶解可能なTBPの最大濃度より非常に低い値で観測される。
【0030】
したがって、処理の適用の間、特に、プラントのポンプ構成要素への液体組成物の移送の間、早すぎる発泡に伴う非常に選択的な適用のための消泡剤として、非常に低濃度のTBPを用いることが可能である。それは、また、組成物が製造される時点で溶け込ませることができる。この溶液は、核再処理へ適用する場合において、設備に既に存在するものとは異なる組成物を有する化学的添加物の追加を必要としないという利点を有する。
【0031】
本発明の液体脱脂組成物は、油脂(TBP、HDBP及びH2MBP、ならびに先験的に、DBP及びMBPのU及びPu錯体)と、酸化物、特に、ウラニウムまたはプロトニウムの酸化物の両方と、さらに、それらの元素から得られ、水酸化ナトリウム媒体に不溶の硝酸塩化合物とを可溶化するので特に有利である。さらに、それは、簡単な方法の処理を行うことにより、金属表面の如何なる腐食生成物も可溶化する。
【0032】
本発明の液体脱脂組成物は、この形態で使用することができ、また、様々な方法、例えば浸漬浴槽や噴霧形態で使用することができる。
また、本発明の液体脱脂組成物は、気相と組み合わせることによって、泡の形態で用いることが可能である。この場合、特許文献2に記述されている添加物から選択された1つ以上の添加物を泡に加えることが可能である。泡と脱脂液体の双方は、表面を汚染している生成物を脱脂液体に抽出するために、泡または液体を表面に接触させることにより、表面の脱脂及び/または汚染除去に用いることができる。
【0033】
処方物は泡の形態で使用し、封じ込め(containment)クリーニングのために循環させることができる。それは、また、アプリケータ(塗布)手段、例えばターレットノズルによって霧状にしてもよい。ここに提案する処方物、及び示す比率は、泡形態の製品を使用する場合も適している。しかしながら、泡形態で使用する場合、2つの主要な界面活性剤は提示した濃度の上部範囲において使用する。他の製品、例えば、特許文献2で記述したような物質を加えることによって、系の発泡能力を改良、あるいは変更してもよい。このように、SEPPICによって販売されているAmony l675SB(硫酸ベタイン)を最高1.5重量%まで加えることによって不安定化を得ることができる。逆に、泡の安定化は、0.2重量%未満の比率で、粘度増進剤(例えば、キサンタンガム)を加えることによって補強することができる。泡は、特許文献2及び3に記載されているように使用される。
【0034】
泡の場合、接触は、封じ込め内の泡を循環させることによって実行される。また、泡を発生させる、または塗布するために、アプリケータ(例えばターレットノズル)を用いて、あるいは特許文献2及び3で記述されている技術を用いて、泡を霧状にすることが可能である。
【0035】
また、本発明によれば、アルミナまたはシリカのような、適切な無機粘度増進剤を加えることにより、ゲルの形態の脱脂組成物を用いることが可能である。
この場合、ゲルは、アプリケータ、例えばブラシあるいはランスによる微粒子化によって、汚染除去すべき表面に塗布される。また、特許文献4、5及び6に記述されている汚染除去技術を用いることが可能である。
【0036】
このように、ゲルは、ガンによる噴霧、ソーキング(soaking)及びドリップドライ、パッキング(充填)、あるいはブラシを用いることにより、汚染除去される表面に塗布することが可能である。その後、水で簡単に洗い落とすことにより、例えば、水の噴射によって、ゲルを引き剥がすことにより表面から除去することができる。好ましくは、ゲルは、例えば、500〜1000N.cm−3で変動している噴射機の圧力(無気圧縮機)下で、ガンにより噴霧することにより塗布される。
【0037】
加えて、本発明は、同様に表面の汚染除去及び/または脱脂の方法を提供する。本方法は、表面を汚染している生成物を本発明による組成物、泡またはゲルに抽出するために、本発明による液体組成物、泡またはゲルを表面に接触させる。
【0038】
これら汚染している生成物は、次の生成物:トリブチルリン酸塩(TBP)、ジブチルリン酸(HDBP)、モノブチルリン酸(H2MBP)、ウラニウムと、プロトニウムと、放射性金属元素とのそれらの塩類及び錯体、ならびに、ウラニウム及びプルトニウムの酸化物または硝酸塩の1つ以上からなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0039】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して、非限定的実施例として例示的に示す実施例の説明を読むことでより明らかになる。
【実施例1】
【0040】
TBPの見かけ上の可溶化
本実施例では、第1の界面活性剤であるRewopal X1207Lを8g.L−1と、第2の界面活性剤であるAntarox FM33を2g.L−1とを含む、本発明の脱脂組成物の硝酸濃度の影響を検討する。
【0041】
TBP可溶化試験は、持続的な曇りが現れるまで組成物にTBPを加えることにより、上述した量の界面活性剤を含む、硝酸濃度を0.5〜5Mの硝酸溶液で実行した。
【0042】
比較のために、濃度0.5〜5mol.L−1のHNO3を有する硝酸だけの溶液で同じTBP可溶化試験を実施した。
図1に得られた結果を示す。図には、HNO3の濃度(mol.L−1)の関数として
、見かけ上の可溶性STBP(g.L−1)の変化が示されている。
このように、両方の場合において、1mol.L−1程度の酸性濃度に対して最大の見かけ上の可溶性が観測されること、及び本発明の組成物によって界面活性剤が供給されたことにより、窒素媒体だけの場合と比較して12倍の増加を示していることが注目される。
【0043】
界面活性剤が導入される度合いは、界面活性剤の湿潤特性及び乳化特性によって、固形表面から疎水性堆積物を除去する界面活性剤の能力の度合いである。有機物を起源とするそれらの堆積物が少量でも存在すると、汚染された表面全体への接触が妨げられるため、従来の親水性タイプの処理はかなり損なわれる。TBPは核燃料再処理工場で発生し易い最も多くの疎水性堆積物を構成するので、TBPを基準物質として使用することは正しい。
【0044】
TBPは、組成物内の界面活性剤の組み合わせによって形成されるミセル内で可溶性にされる。これらミセルは、臨界ミセル濃度(CMC)より大きな界面活性剤濃度で現れる。ミセルの疎水性コアは、有機溶媒の可溶化を可能にするマイクロリアクター(micro-reactor)として作用する。ミセル内への有機物質の混合から起こる見かけ上の溶解度は、図1から明らかなように、基準媒体内のTBPの真の溶解度より非常に大きい。
【0045】
図2には、比較のために、濃度8g.L−1のRewopalと、濃度2g.L−1のAntaroxを有する同じ界面活性剤を、水酸化ナトリウムからなる塩基媒体で用いた場合に得られる結果が示されている。
図2には、TBP、の見かけ上の溶解度の変化STBP(g.L−1)が、NaOH(mol.L−1)濃度の関数として示されている。
【0046】
この場合、TBPの見かけ上の溶解度が硝酸媒体の場合より非常に高いことが示されている。界面活性剤は使用されておらず、したがって、NaOH媒体において、中性媒体(純水)で得られた濃度と比較して、TBPの見かけ上の溶解度を向上させることを可能にする。この実施例は、酸性媒体内の界面活性剤の配合の特性を伝えている。
【実施例2】
【0047】
本発明による2つの脱脂組成物による表面脱脂動力学
本実施例では、次の2つの脱脂組成物を使用した:
第1の組成物:1Mの硝酸、8g.L−1のRewopal及び2g.L−1のAntarox
第2の組成物:5Mの硝酸、8g.L−1のRewopal及び2g.L−1のAntarox
【0048】
本実施例では、初めに304Lのステンレス鋼の汚染されていないプレートを、TBP70%、HDBP18%、H2MBP12%の重量比で、TBP、HDBP及びH2MBPの混合物から構成されている堆積物で覆った。次いで、Kruss K12プレートテンションメータを用いて初期の接触角を間接的に測定した。接触角の変化は、プレートが脱脂組成物に浸された後、次いで生じる。接触角ゼロは、理想的な脱脂に相当する。
【0049】
図3は、第1の組成物中への2つのプレートの浸漬時間t(秒)の関数として接触角AC(°)の変化を示している。
図4は、第2の組成物で実施した多数回の試験について、浸漬時間t(秒)の関数として接触角AC(°)の変化を示している。
いずれの場合も、堆積物の初期量は45±4mgであった。
【0050】
これらの図において、濃度1Mの硝酸媒体中の第1の組成物を浸漬してから22分後にプレートが完全に脱脂されることが注目される。この時間は、硝酸媒体の濃度が5Mである第2の組成物では、さらに短くなる。この場合、完全な脱脂を得るのに必要な時間は約5分である。この脱脂時間は、特許文献1に記載されている組成物を有する水酸化ナトリウム媒体で得られる脱脂時間より実質的に短い。
【実施例3】
【0051】
他の生成物添加による発泡性の低下
TBPの存在は、この分子の疎水性により高い消泡力を有する。硝酸媒体内の本発明の組成物の場合のTBPの消泡力を評価した。この評価は、泡を形成するためにフリットを通して空気を導入した溶液で満たしたカラム(分離管)を用いて実行した。所定の最大所要時間が経過したとき(この場合、280秒)、またはカラム上の最大利用可能高さに達したとき(この場合、26cm)、実験を停止した。得られた泡の最大高さまたは泡を得るために要した時間(表1、3列目)、及び到達した最大高さの半分に等しい高さまで泡が低下するまでに要する時間(表1、4列目)を判定した。これらの試験は、0.6または0.05g.L−1のTBPを、前実施例の第1の組成物及び第2の組成物に加えることにより実行した。
【0052】
得られた結果を下記の表1に示す。いずれの場合においても、観測された発泡力は、非常に低い発泡能力範囲にあった。
【表1】
(1)到達した最大高さの半分に等しい高さまで泡が低下するのに要する時間
【0053】
このように、2つの組成物に溶解可能なTBPの最大濃度より非常に低い値において、TBPに有意な消泡効果が見出されることが観測された。
【実施例4】
【0054】
アメリシウム241で汚染された金属部材の汚染除去
これらの試験では、アメリシウム241で汚染された部材を、40℃で6時間次の脱脂組成物に浸漬した。:
第3の組成物:5MのHNO3、2g.L−1のAntarox、8g.L−1のRewopal
第4の組成物:0.5MのHNO3、2g.L−1のAntarox、8g.L−1のRewopal
第5の組成物:0.5MのHNO3、2g.L−1のAntarox、8g.L−1のRewopal
【0055】
試験は、241Am活性の異なる初期レベルで実施した。
【0056】
この処理の後、部材の最終241Am表面活性(Bq/cm2)を判定した。
【0057】
得られた結果は、図5に示すヒストグラムに示す。また、図5は、部材の初期241Am表面活性(Bq/cm2)を示す。
【0058】
これらの結果に基づいて、汚染除去要因DF、すなわち部材の最終活性に対する初期活性の比を判定した。得られた値を図5に示す。
図5には、比較のため、5.5MのNaOHと5MのHNO3を40℃で6時間用いた場合に得られた結果も示されている。
【0059】
このように、本発明の組成物の効率が、濃硝酸溶液または濃水酸化ナトリウム溶液の効率より著しく優れていることが注目される。
処理された部材は、核燃料再処理操作で使用される設備のものである。それらは、TBPとその分解生成物に接触した状態であった。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】硝酸溶液だけの場合、及び8g.L−1のRewopalと2g.L−1のAntaroxを含むHNO3からなる本発明による脱脂組成物の場合における、TBPの見かけ上の溶解度、STBP(g.L−1)の変化を、媒体の硝酸濃度(mol.L−1)の関数として示す図である。
【図2】比較のため、HNO3をNaOHに置き換えて、図1の組成物と同じ界面活性剤を同じ濃度で含む組成物のNaOH濃度(mol.L−1)の関数として、TBPの見かけ上の溶解度、STBP(g.L−1)の変化を示す図である。
【図3】1Mの窒素媒体中における本発明の脱脂組成物の脱脂動力学、すなわち、浸漬時間t(秒)の関数として接触角AC(°)の変化を示すグラフである。
【図4】5Mの窒素媒体中における本発明の脱脂組成物の脱脂動力学、すなわち、浸漬時間t(秒)の関数として接触角AC(°)の変化を示す折れ線グラフである。
【図5】汚染除去の前後の241Am表面活性(Bq/cm2)で表した、本発明の脱脂組成物、及び純粋な硝酸溶液または純粋な水酸化ナトリウム溶液の、金属表面のアメリシウムからの汚染除去に対する効果を示す棒グラフである。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a degreasing composition and a degreasing foam and a gel comprising the composition.
The invention likewise relates to a method for degreasing and / or decontaminating a surface using the above-mentioned degreasing composition, gel and / or foam.
The invention is applicable to, but not limited to, degreasing, for example, surfaces, particularly metal surfaces such as appliances, components, floors, etc., of spent nuclear fuel reprocessing plants. These surfaces are or may be in contact with one or more fatty substances that may be contaminated. Therefore, these surfaces need to be periodically cleaned for radioactive decontamination and / or hygiene.
[0002]
For example, one of these materials is a solvent called tributyl phosphate (TBP) used in extraction cycles for radioactive metals such as uranium and plutonium. During these extraction cycles, the solvent acquires a particularly high radiochemical activity since it can contain up to tens of grams of uranium and / or plutonium per liter. The solvent then becomes a high activity (HA) or very high activity (VHA) solvent. The presence of these HA and VHA solvents in some of the components of a spent fuel reprocessing plant, such as, for example, mixed sedimentation tanks, extraction towers, often activates secondary fat deposits, especially organic compatibility. Leads to the formation of a metallic surface. Specific treatment is required because these fat deposits are hardly responsive to rinsing with aqueous solutions conventionally used for reprocessing.
[0003]
Other fatty substances that may be present on these surfaces include the degradation products of TBP obtained by radiolysis of the solvent. The decomposition products are, for example, complexes with dibutyl phosphate (HDBP), monobutyl phosphate (H 2 MBP) and salts of these acids with metal elements such as uranium, plutonium and metal cations. The metallic elements can be present during the reprocessing of nuclear waste and especially spent fuel. Also, these surfaces may be contaminated by uranium oxide and plutonium oxide, as well as nitrate compositions of these elements.
Therefore, it is necessary to decontaminate their surfaces in order to remove not only fatty substances but also contaminant products, especially radioactive products.
[Background Art]
[0004]
[0005]
Thus, the degreasing composition uses a base medium that promotes a chemical attack on the grease to be removed by a conventional saponification reaction. The presence of the two surfactants in this medium reduces the concentration of sodium hydroxide and enhances the application of the solution.
[Patent Document 1]
French Patent Application Publication No. 2780809 [Patent Document 2]
French Patent Application Publication No. 2679458 [Patent Document 3]
French Patent Application Publication No. 2773725 [Patent Document 4]
French Patent Application Publication No. 2695839 [Patent Document 5]
French Patent Application Publication No. 2656949 [Patent Document 6]
French Patent Application Publication No. 2717709 [Disclosure of the Invention]
[Problems to be solved by the invention]
[0006]
However, in the nuclear field, the use of a basic medium has the disadvantage that it leads to the formation of hydroxides of radiometals, in particular plutonium hydroxides, with the risk of redeposition on metal surfaces. As a result, it is necessary to carry out a complementary treatment to make these hydroxides soluble, for example by acid treatment.
[0007]
In addition, the presence of sodium hydroxide in the wastewater makes handling more difficult and increases the amount of solution required for sanitation of nuclear equipment.
[0008]
In addition, sodium hydroxide has the disadvantage of poor compatibility with glassy substrates for conditioning the final waste resulting from nuclear fuel reprocessing.
[0009]
The present invention provides a degreasing composition that makes it possible, inter alia, to eliminate the disadvantages mentioned above, by using an acidic medium.
[Means for Solving the Problems]
[0010]
According to the present invention, a liquid degreasing composition comprises:
-At least one first emulsified nonionic surfactant comprising a polyethoxylated fatty alcohol;
-Consisting of an aqueous solution of an inorganic acid comprising at least one second wet nonionic surfactant comprising a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide.
[0011]
Therefore, the novelty of this composition lies in the use of inorganic acids, which are rarely used solvents for detergency.
[0012]
In this composition, it is preferable to use nitric acid, which is one of the acids used in the nuclear fuel reprocessing device, as the inorganic acid. The nitric acid concentration of the aqueous solution is selected to allow dissolution of a sufficient amount of the first and second nonionic surfactants. Generally, the nitric acid concentration of the aqueous solution is 0.1 to 5 mol. L- 1 .
[0013]
The surfactants used are selected so as to dissolve in the nitric acid solution and allow a high level of TBP solubility, while the resulting liquid has a suitable cloud point temperature and a controlled foaming effect.
[0014]
The first emulsified nonionic surfactant is, for example, a polyethoxylated fatty alcohol having the formula:
R 1- (OCH 2 CH 2 ) n -OH
Here, n is an integer from 2 to 20, and R 1 is a saturated or unsaturated hydrocarbon chain having 9 to 18 carbon atoms.
[0015]
Preferably, n is an integer from 6 to 15 and R 1 is an alkyl group consisting of 11 to 13 carbon atoms.
[0016]
As an example of this type of surfactant, mention may be made of the product sold by Goldschmidt (France) under the name Rewopal X 1207L. It statistically contains 6 to 15 oxyethylated units per molecule and a carbon chain containing 11 to 13 carbon atoms. This nonionic surfactant has a high hydrophilic-lipophilic balance (HLB) of 12.5.
[0017]
In a 5M nitrogen medium, its solubility at 25 ° C. is tens of grams, for example 80 g. It is about L- 1 . With a more concentrated nitrogen medium, eg, 15M, the solubility is lower and 10 g. It is about L- 1 .
[0018]
The second wet nonionic surfactant used in the composition of the present invention reduces the foaming ability of the surfactant system and increases the micellizing ability of the surfactant system. It is selected from the class of block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide. For these nonionic surfactants, their good wetting properties are known, in addition they show cloud points. The cloud points make it possible to set the cloud point temperature above which the system becomes completely non-foaming by adjusting their concentration in the composition. This property is an advantage from a safety point of view as it provides a simple means of controlling premature foaming when applied on an industrial scale.
[0019]
Degreasing a surface consists in particular in rendering one or more substances present on the surface to be degreased soluble in micelles formed by the combination of surfactants in the solution. These micelles contain, in particular, one or more fatty substances formed and dissolved with saturated or unsaturated, polyethoxylated fatty alcohols.
[0020]
Micelles are dynamic particles that form and degrade continuously in solution. If the concentration of one of the surfactants of the composition according to the invention is too low, in particular if it is small compared to the amount of fatty substance to be dissolved, the micelles may desorb the fatty substance via separation. The fatty substance can redeposit on the degreased surface. Dissociation of the micelles is visible, revealing the formation of a cloud in the solution. This dissociation occurs when the composition according to the invention is saturated with fatty substances and / or exceeds a certain temperature.
[0021]
The saturation of the composition according to the invention with fatty substances can be indicated by measuring the "cloud point" of this composition. Cloud points are expressed in degrees Celsius (° C). The cloud point of the non-ionic surfactant is consistent with the partial dehydration of the hydrophilic chains revealed when the cloud point temperature is reached upon phase separation, ie, separation of the surfactant.
[0022]
If cloud points occur at ambient temperature, ambient temperature will cause redeposition of fatty material on the degreased surface. Thus, the cloud point of the composition is preferably higher than the temperature used for degreasing, eg, about 20 ° C, if degreasing is performed at ambient temperature or at a temperature greater than 20 ° C. In addition, a high cloud point enhances the ability to dissolve fatty substances. The measurement of the cloud point thus makes it possible in particular to determine the degreasing efficiency of the composition according to the invention. The degreasing efficiency can also be measured by measuring the wettability of the surface.
[0023]
According to the present invention, the concentration of the second wet surfactant of the composition is selected to provide a cloud point above the temperature at which degreasing is performed.
According to the present invention, the second wet surfactant is preferably formed of a block copolymer of ethylene oxide and propylene oxide, comprising 1-8 ethylene oxide units and 3-12 propylene oxide units. I have.
[0024]
An example of this type of block copolymer useful in the present invention is the product sold by Rhodia under the name Antarox FM33. The product weighs 3.0-3.5 g. In concentrated (15M) nitric acid at 20 ° C. It has a solubility of L- 1 .
[0025]
In the degreasing composition of the present invention, the ratio of each of the surfactants is determined as a function of the following criteria.
The cloud point temperature of the composition; the wettability of the composition; and the ability to solubilize TBP.
Further, the total concentration of the surfactant in the composition is 1-20 g. It is preferable to select the concentration so as to be in the range of L- 1 .
It is also preferred that the amount of the first surfactant is larger than the amount of the second surfactant. Generally, the weight ratio of the first emulsifying surfactant to the second wetting surfactant is from 2 to 10, preferably about 4.
[0027]
In certain instances, it is possible to add a third surfactant to the degreasing composition of the present invention with the aim of reducing the foaming capacity of the surfactant system. This surfactant is composed of, for example, a phosphoric ester.
[0028]
This phosphate ester has the chemical formula: C 5 H 17 OOP (OR 2 ) 2 . Here, R 2 is a hydrocarbon group of 4 to 10 carbon atoms.
As an example of a third surfactant of this type, mention may be made of the product sold by Quare Chim under the name Victawet 12. It is 0.1-3 g. L -1 , for example, 0.5 g. A concentration of L- 1 may be present in the composition.
[0029]
According to the present invention, to benefit from the high defoaming power derived from the hydrophobicity of the tributyl phosphate (TBP) molecule, 0-0.5 g. By adding L- 1 TBP to the composition, it is possible to reduce the foaming capacity of the surfactant system.
In practice, the maximum defoaming effect of TBP is observed at a value much lower than the maximum concentration of TBP that can be dissolved in the composition of the present invention.
[0030]
Thus, very low concentrations of TBP as defoamers for very selective applications during premature foaming during application of treatment, especially during transfer of the liquid composition to the pump components of the plant. Can be used. It can also be incorporated at the time the composition is manufactured. This solution has the advantage that, when applied to nuclear reprocessing, it does not require the addition of chemical additives with compositions different from those already present in the facility.
[0031]
The liquid degreasing composition according to the invention comprises both fats and oils (TBP, HDBP and H 2 MBP and, a priori, U and Pu complexes of DBP and MBP) and oxides, especially oxides of uranium or protonium. It is particularly advantageous because it solubilizes nitrate compounds obtained from these elements and insoluble in sodium hydroxide medium. Furthermore, it solubilizes any corrosion products on the metal surface by performing a simple process.
[0032]
The liquid degreasing composition of the present invention can be used in this form, and can be used in various ways, for example, in an immersion bath or spray form.
Further, the liquid degreasing composition of the present invention can be used in the form of a foam by being combined with a gas phase. In this case, it is possible to add one or more additives selected from the additives described in
[0033]
The formulation is used in foam form and can be circulated for containment cleaning. It may also be atomized by applicator means, for example a turret nozzle. The formulations proposed here and the ratios indicated are also suitable when using products in foam form. However, when used in foam form, the two main surfactants are used in the upper range of concentrations indicated. The foaming capacity of the system may be improved or altered by adding other products, for example, substances as described in US Pat. Thus, destabilization can be obtained by adding up to 1.5% by weight of Amony l675SB (betaine sulfate) sold by SEPPIC. Conversely, foam stabilization can be enhanced by adding a viscosity enhancer (eg, xanthan gum) in a proportion of less than 0.2% by weight. Foam is used as described in US Pat.
[0034]
In the case of foam, contacting is performed by circulating the foam within the containment. It is also possible to atomize the foam using an applicator (eg a turret nozzle) or using the techniques described in US Pat. is there.
[0035]
Also, according to the present invention, it is possible to use a degreasing composition in the form of a gel by adding a suitable inorganic viscosity enhancer, such as alumina or silica.
In this case, the gel is applied to the surface to be decontaminated by atomization with an applicator, for example a brush or a lance. Further, it is possible to use the decontamination technology described in
[0036]
Thus, the gel can be applied to the surface to be decontaminated by spraying with a gun, soaking and drip drying, packing, or using a brush. The gel can then be removed from the surface by simply washing it off with water, for example, by spraying water off, to tear off the gel. Preferably, the gel is e.g. It is applied by spraying with a gun under injector pressure (airless compressor) varying in cm- 3 .
[0037]
In addition, the present invention also provides a method for decontaminating and / or degreased surfaces. The method comprises contacting a liquid composition, foam or gel according to the invention with a surface in order to extract the product contaminating the surface into a composition, foam or gel according to the invention.
[0038]
These contaminating products include the following products: tributyl phosphate (TBP), dibutyl phosphate (HDBP), monobutyl phosphate (H 2 MBP), uranium and their salts with protonium and radiometal elements. And complexes, and one or more of uranium and plutonium oxides or nitrates.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0039]
Other features and advantages of the invention will emerge more clearly on reading the description of an exemplary embodiment, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, in which:
[0040]
In this example, 8 g. Of the first surfactant Rewopal X1207L was used. L- 1 and 2 g of Antarox FM33, a second surfactant. The effect of nitric acid concentration of the degreasing composition of the present invention containing L- 1 is examined.
[0041]
The TBP solubilization test was performed with a nitric acid solution containing the above-mentioned amount of surfactant and a nitric acid concentration of 0.5-5 M by adding TBP to the composition until a persistent haze appeared.
[0042]
For comparison, a concentration of 0.5-5 mol. It runs same TBP solubilization test solution only nitrate with HNO 3 in L -1.
FIG. 1 shows the obtained results. Figure A, as a function of the concentration of HNO 3 (mol.L -1), the change in solubility S TBP apparent (g.L -1) are shown.
Thus, in both cases, 1 mol. The maximum apparent solubility observed for acid concentrations of the order of L -1 and the fact that the surfactant was supplied by the composition of the present invention resulted in a 12-fold increase compared to the case of nitrogen medium alone. It is noted that this indicates an increase in
[0043]
The degree to which the surfactant is introduced is a measure of the surfactant's ability to remove hydrophobic deposits from solid surfaces, depending on the wetting and emulsifying properties of the surfactant. The presence of even small amounts of these organic-derived deposits significantly impairs conventional hydrophilic-type treatments because they prevent access to the entire contaminated surface. It is correct to use TBP as a reference material because it constitutes the most hydrophobic deposits that are likely to occur in nuclear fuel reprocessing plants.
[0044]
TBP is rendered soluble in micelles formed by the combination of surfactants in the composition. These micelles appear at surfactant concentrations greater than the critical micelle concentration (CMC). The hydrophobic core of the micelle acts as a micro-reactor that allows for solubilization of the organic solvent. The apparent solubility resulting from the mixing of the organic material into the micelles is much greater than the true solubility of TBP in the reference medium, as is evident from FIG.
[0045]
FIG. 2 shows, for comparison, a concentration of 8 g. L- 1 rewopal and a concentration of 2 g. The results obtained when the same surfactant with Antarox of L- 1 is used in a basic medium consisting of sodium hydroxide are shown.
FIG. 2 shows the apparent change in solubility of TBP, S TBP (g.L −1 ), as a function of NaOH (mol.L −1 ) concentration.
[0046]
In this case, the apparent solubility of TBP is shown to be much higher than in the nitric acid medium. No surfactant is used, thus making it possible to improve the apparent solubility of TBP in NaOH media compared to the concentration obtained in neutral media (pure water). This example conveys the properties of surfactant formulation in an acidic medium.
[0047]
Surface Degreasing Kinetics with Two Degreasing Compositions According to the Invention In this example, the following two degreasing compositions were used:
First composition: 1 M nitric acid, 8 g. L- 1 rewopal and 2 g. Antarox of L -1
Second composition: 5M nitric acid, 8g. L- 1 rewopal and 2 g. Antarox of L -1
[0048]
In this embodiment, the uncontaminated plate initially 304L stainless steel, TBP70%, HDBP18%, a weight ratio of
[0049]
FIG. 3 shows the change in contact angle A C (°) as a function of the immersion time t (seconds) of the two plates in the first composition.
FIG. 4 shows the change in contact angle A C (°) as a function of immersion time t (seconds) for a number of tests performed on the second composition.
In each case, the initial amount of sediment was 45 ± 4 mg.
[0050]
In these figures, it is noted that the plate is completely degreased 22 minutes after immersion of the first composition in nitric acid medium at a concentration of 1M. This time is even shorter for the second composition where the concentration of the nitric acid medium is 5M. In this case, the time required to obtain complete degreasing is about 5 minutes. This degreasing time is substantially shorter than that obtained with a sodium hydroxide medium having the composition described in US Pat.
[0051]
The presence of TBP with reduced foamability due to the addition of other products has a higher defoaming power due to the hydrophobicity of this molecule. The defoaming power of TBP in the case of the composition according to the invention in a nitric acid medium was evaluated. The evaluation was performed using a column (separator tube) filled with a solution in which air was introduced through a frit to form a foam. The experiment was stopped when the predetermined maximum duration had elapsed (in this case, 280 seconds) or when the maximum available height on the column had been reached (in this case, 26 cm). The maximum height of the foam obtained or the time required to obtain the foam (Table 1, column 3) and the time required for the foam to drop to a height equal to half the maximum height reached (Table 1, (4th column). These tests yield 0.6 or 0.05 g. This was performed by adding L- 1 TBP to the first and second compositions of the previous example.
[0052]
The results obtained are shown in Table 1 below. In each case, the observed foaming power was in the very low foaming capacity range.
[Table 1]
(1) The time required for the foam to drop to a height equal to half of the maximum height reached
Thus, it was observed that a significant antifoaming effect was found for TBP at values much lower than the maximum concentration of TBP soluble in the two compositions.
[0054]
Decontamination of metal parts contaminated with Americium 241 In these tests, parts contaminated with Americium 241 were immersed in a degreasing composition at 40 ° C. for 6 hours. :
Third composition: 5M HNO 3 , 2 g. L- 1 Antarox, 8 g. Rewpal of L- 1
Fourth composition: 0.5 M HNO 3 , 2 g. L- 1 Antarox, 8 g. Rewpal of L- 1
Fifth composition: HNO 3, 2 g of 0.5M. L- 1 Antarox, 8 g. Rewpal of L- 1
[0055]
The test was performed at different initial levels of 241 Am activity.
[0056]
After this treatment, the final 241 Am surface activity (Bq / cm 2 ) of the member was determined.
[0057]
The results obtained are shown in the histogram shown in FIG. FIG. 5 shows the initial 241 Am surface activity (Bq / cm 2 ) of the member.
[0058]
Based on these results, the decontamination factor DF, that is, the ratio of the initial activity to the final activity of the member was determined. The obtained values are shown in FIG.
FIG. 5 also shows, for comparison, the results obtained when using 5.5 M NaOH and 5 M HNO 3 at 40 ° C. for 6 hours.
[0059]
Thus, it is noted that the efficiency of the composition of the present invention is significantly better than that of concentrated nitric acid solution or concentrated sodium hydroxide solution.
The treated components are from equipment used in nuclear fuel reprocessing operations. They were in contact with TBP and its degradation products.
[Brief description of the drawings]
[0060]
FIG. 1 shows only nitric acid solution and 8 g. L- 1 rewopal and 2 g. In the case of the degreasing composition according to the present invention consisting of HNO 3 containing L- 1 Antarox, the change in apparent solubility of TBP, STBP (g.L -1 ), was measured by measuring the nitric acid concentration of the medium (mol.L −). It is a figure shown as a function of 1 ).
FIG. 2 shows, for comparison, the apparent TBP as a function of the NaOH concentration (mol.L −1 ) of a composition containing the same surfactant at the same concentration as in the composition of FIG. 1, replacing HNO 3 with NaOH. the solubility of the above, is a diagram showing changes in S TBP (g.L -1).
FIG. 3 is a graph showing the degreasing kinetics of the degreasing composition of the present invention in a 1M nitrogen medium, ie, the change in contact angle A C (°) as a function of immersion time t (seconds).
FIG. 4 is a line graph showing the degreasing kinetics of the degreasing composition of the present invention in a 5M nitrogen medium, ie, the change in contact angle A C (°) as a function of immersion time t (seconds).
FIG. 5 shows the degreasing composition according to the invention and the pure nitric acid solution or pure sodium hydroxide solution from Americium on the metal surface, expressed in terms of 241 Am surface activity (Bq / cm 2 ) before and after decontamination. 5 is a bar graph showing the effect on decontamination.
Claims (21)
− ポリエトキシル化脂肪族アルコールからなる少なくとも1つの第1の乳化非イオン性界面活性剤と、
− 酸化エチレンと酸化プロピレンとの共重合体からなる少なくとも1つの第2の湿潤非イオン性界面活性剤と
を含む組成物。A liquid degreasing composition comprising an aqueous solution of an inorganic acid,
-At least one first emulsified nonionic surfactant comprising a polyethoxylated fatty alcohol;
A composition comprising at least one second wet nonionic surfactant consisting of a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide;
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