RU1783585C - Способ дезактивации нержавеющих сталей - Google Patents

Abstract

Использование: дезактиваци  радиоактивных металлических отходов нержавеющих сталей, образующихс  при ремонте или демонтаже оборудовани , трубопроводов и металлоконструкций АЭС, исследовательских , экспериментальных и транспортных реакторов, радиохимических производств с целью возврата дорогосто щего металла в промышленность, Сущность изобретени : способ заключаетс  в обработке загр зненной поверхности в две стадии. На первой стадии обработку ведут в растворе тетраф1 торборной кислоты (ТФБК), а на второй стадии поверхность обрабатывают кислым окислительным раствором. Регенерацию дезактивирующего раствора ТФБК провод т путем добавлени  к нему расчетного количества щавелевой кислоты. 3 з.п. ф-лы, 5 табл. 4lf Ё V| 00 со ел 00 ел

Description

Изобретение относитс  к области атомной техники, а именно к дезактивации радиоактивных металлических отходов (РМО) нержавеющих сталей, образующихс  при ремонте или демонтаже оборудовани , трубопроводов и металлоконструкций АЭС, исследовательских , экспериментальных и транспортных реакторов, радиохимических производств, и-может быть использовано с целью возврата дорогосто щего металла в

народное хоз йство (неограниченное использование или использование в атомной промышленности).

В насто щее врем  в практике дезактивации все более широкое применение наход т однорастворные методы дезактивации, позвол ющие значительно сократить количество радиоактивных отходов по сравнению с традиционными многорастворными окислительно-восстановительными способами . Среди них наиболее известны способы , в соответствии с которыми обработку загр зненной поверхности ведут кислыми растворами, содержащими в качестве активирующих добавок ионы различных металлов , такие как Се (4), Gr (2), V (2) и др.

Известен способ дезактивации контуров  дерных реакторов, заключающийс  в обработке поверхности сначала в растворе, содержащем 20 г/л щавелевой кислоты при рН 2-2,5 и температуре 80-90°С, а затем в этом же растворе с добавлением 2-4 г/л перекиси водорода при рН 2,0-4,0 и температуре 70°С. На первой стадии обработки происходит растворение радиоактивных окисных отложений, а на второй стадии эффективность дезактивации увеличиваетс  за счет растворени  оксалатов железа (2).

Известен способ дезактивации нержавеющих сталей, заключающийс  в обработке поверхности растворами 0,5-40% тетрафторборной кислоты (ТФБК). Согласно этому способу раствор ТФБК в процессе дезактивации регенерируют элек трохими- ческим способом. Несмотр  на сравнительно высокую эффективность удалени  радиоактивного загр знени  при дезактивации нержавеющих сталей по этому способу , он имеет существенные недостатки. При обработке поверхности свежими растворами ТБФК на ней образуетс  слой вторичных черных отложений, сорбирующих радионук- лиды из дезактивирующего раствора, вследствие чего снижаетс  коэффициент дезактивации (Кд), После многократного использовани  раствора, когда содержание ионов двухвалентного железа в нем достигнет 70 г/л, а рН 2,0-2,5, эффективность удалени  радиоактивного загр знени  (Кд) значительно снижаетс , Однако этот режим  вл етс  основным рабочим режимом по данному способу, так как только при этих услови х возможно проведение электрохимической регенерации раствора.

Использование свежих растворов ТФБК (посто нна  их замена) приводит к повышению степени удалени  радиоактивного загр знени  с поверхности стали, однако затраты на дезактивацию в данном случае очень велики из-за высокой стоимости посто нно замен емой ТБФК. К недостаткам также относитс  сложность и высока  стоимость процесса электрохимической регенерации дезактивирующего раствора.

Целью изобретени   вл етс  увеличение эффективности дезактивации РМО нержавеющих сталей растворами на основе ТФБК за счет повышени  степени удалени  радиоактивного загр знени  с поверхности

(увеличение Кд) и упрощени  процесса реге- нерации дезактивирующего раствора ТФБК.

Указанна  цель достигаетс  путем двух- стадийной обработки загр зненной поверхности , причем на первой стадии - раствором, содержащим 100-250 г/л ТФБК при температуре 70-90°С, а на второй стадии поверхность обрабатывают в окислительном растворе при рН -0,5-2,0. В

качестве окислител  используют или перекись водорода, или азотную кислоту. При использовании в качестве окислител  перекиси водорода ее концентраци  должна быть в пределах 5-50 г/л, а в качестве подкисл ющего агента может быть использована серна  кислота или ТБФК с концентрацией 10-50 г//л. При использовании в качестве окислител  азотной кислоты ее концентрацию поддерживают в

пределах 10-100 г/л. Раствор ТФБК на первой стадии и окислительный раствор на второй стадии по за вл емому способу используют многократно. Регенерацию раствора ТФБК на первой стадии процесса

провод т путем добавлени  в него щавелевой кислоты, причем количество ее рассчитывают по следующей формуле:

40

Bi (0,8-0,9) х В2,

где Bi - количество добавл емой при регенерации щавелевой кислоты, моль/л;

В2 - концентраци  ионов двухвалентного железа в регенерируемом растворе,

5 моль/л.

Режим обработки на первой стадии в растворе, содержащем 100-250 г/л ТФБК при температуре 70-90°С, должен обеспечить скорость коррозии нержавеющей стали

0 в пределах 1-10 мкм/ч. Кроме того, за вл емый способ содержит новую стадию, согласно которой поверхность дополнительно обрабатывают окислительным раствором при рН -0,5-2,0, причем в качестве окислите5 л  используют либо перекись водорода с концентрацией 5-50 г/л, либо азотную кислоту с концентрацией 10-100 г/л. В качестве подкисл ющего агента к раствору перекиси водорода добавл ют неокислительную кис- лоту, например серную кислоту или ТФБК

до концентрации 10-50 г/л. Регенерацию раствора ТФБК по за вл емому способу провод т путем добавлени  щавелевой кислоты к регенерируемому раствору, причем количество щавелевой кислоты рассчитывают по формуле с учетом содержани  ионов двухвалентного железа в регенерируемом растворе.

Регенераци  дезактивирующего раствора за счет добавлени  щавелевой кислоты сопровождаетс  регенерацией основного компонента раствора - ТФБК. В практике дезактивации известно использование растворов ТФБК и окислительных растворов (оксалатно-перекисных и азотнокислых) дл  дезактивации. Однако лишь в сочетании с режимом обработки на первой стадии процесса , с ведением процесса в окислительном растворе на второй стадии и со способом регенерации отработанного раствора ТФБК добавлением рассчитанного количества щавелевой кислоты возможно столь существенное повышение эффективности дезактивации.

В табл. 1 представлены результаты сравнительных испытаний дезактивации образцов по за вл емому способу и по способу-прототипу . Анализ результатов испытаний приводит к выводу о том, что эффективность дезактивации по за вл емому способу (Кд, Аост) значительно выше, чем по способу-прототипу, и лишь обработка по за вл емому способу позвол ет достичь уровней остаточного загр знени  менее 1 Бк/г, при которых возможно повторное использование металла.

Из результатов испытаний по дезактивации образцов в различных режимах по за вл емому способу, представленных в табл. 2, следует вывод, что дезактиваци  эффективна только при за вленном режиме обработки на первой стадии в растворе ТФБК.

Данные, представленные в табл. 3, подтверждают высокую эффективность регенерации раствора ТФБК по за вл емому способу. При добавлении к раствору расчетного количества щавелевой кислоты происходит эффективна  очистка раствора от радионуклидов и осаждение избыточного количества ионов железа (2).

Высока  эффективность дезактивации с использованием регенерированного раствора ТФБК подтверждаетс  данными, представленными в табл. А.

Данные, представленные в табл. 5, подтверждают , что исключение из процесса дезактивации по за вл емому способу одной из стадий или изменение последова- тельности проведени  дезактивации ведет к резкому снижению эффективности дезактивации (Кд).

Таким образом, использование за вл емого способа дезактивации позволит значительно повысить эффективность дезактивации РМО по сравнению с существующими методами дезактивации. Регенераци  раствора путем добавлени  щавелевой кислоты позволит значительно у простить-про- цесс и, следовательно, снизить затраты на проведение дезактивации.

Claims (4)

1.Способ дезактивации нержавеющих сталей, загр зненных радиоактивными веществами , включающий обработку поверхности в растворе тетрафторборной кислоты с регенерацией его в процессе использовани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности дезактивации,

обработку провод т в две стадии, причем на первой стадии в растворе, содержащем 100-250 г/л тетрафторборной кислоты при температуре 70-90°С регенерацией отработанного раствора г,/тем добавлени  щавелевой кислоты, а на второй стадии в окислительном расть эре при рН 0,5-2,0.

2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что в качестве о ислительного раствора на второй стадии используют раствор азотной кислоты с концентрацией 10-100 г/л.

3.Способ по п 1, отличающийс  тем, что в качестве окислительного раствора на второй стадии используют раствор, содержащий 10-50 г/л етрафторборной или серной кислоты и 5-5 г/л перекиси водорода.

4.Способ пс п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что регенерацию раствора тетрафторборной кислоты провод т путем добавлени  в него щавелев й кислоты, причем количество добавл емой щавелевой кислоты рассчитывают по формуле:

Bi (0,8-0,9) х 82.

где Bi - колк :ество добавл емой при регенерации щавзлевой кислоты, моль/л;

В2 - KOHI ентраци  ионов двухвалентного железа в регенерируемом растворе, моль/л.

Таблица 1 Эффективность дезактивадии образцов по за вл емому способу и способу-прототипу

- раствор насыщен по иону двухвалентного железа до рН - 2,0 (70 г/л).

Эффективность дезактивации образцов по за вл емому способу

Таблица 3

Эффективность регенерации раствора ТФБК после многократного использовани  при дезактивации по за вл емому способу

- регенерацию раствора проводили путем добавлени  расчетного количества щавелевой кислоты-50 г/л при комнатной температуре и посто нном перемешивании раствора, раствор отдел ли от осадка фильтрованием.

Таблица 2

Таблица 4

Эффективность дезактивации по за вленому способу при регенерации раствора ТФКБ (обработку на пеервой стадии проводили в растворе 250 г/л ТФБК при 90°С в течение 120 мин. Обработку на второй стадии проводили в растворе25 г/л серной кислоты и 10 г/л перекиси водорода при 60°С в течение 60 мин.)

Таблица 5

Эффективность дезактивации образцов по за вл емому способу с исключением из процесса одной из стадий и в измененном режиме