RU2288515C1 - Method for decontaminating metal surfaces - Google Patents

Method for decontaminating metal surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2288515C1
RU2288515C1 RU2005114991/06A RU2005114991A RU2288515C1 RU 2288515 C1 RU2288515 C1 RU 2288515C1 RU 2005114991/06 A RU2005114991/06 A RU 2005114991/06A RU 2005114991 A RU2005114991 A RU 2005114991A RU 2288515 C1 RU2288515 C1 RU 2288515C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
decontamination
metal
voltage
granules
electrode
Prior art date
Application number
RU2005114991/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Аркадий Анатольевич Лысов (RU)
Аркадий Анатольевич Лысов
Виктор Федорович Муравьев (RU)
Виктор Федорович Муравьев
Виктор Александрович Парабин (RU)
Виктор Александрович Парабин
Мари Викторовна Парабина (RU)
Мария Викторовна Парабина
Николай Михайлович Сорокин (RU)
Николай Михайлович Сорокин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии" (ФГУП "НИКИМТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии" (ФГУП "НИКИМТ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии" (ФГУП "НИКИМТ")
Priority to RU2005114991/06A priority Critical patent/RU2288515C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2288515C1 publication Critical patent/RU2288515C1/en

Links

Landscapes

  • Cleaning In General (AREA)

Abstract

FIELD: nuclear engineering.
SUBSTANCE: proposed method that can be used for decontaminating radionuclide-contaminated metal surfaces of various nuclear power installations, manufacturing and other pieces of equipment, including those having complex configuration and subject to disposal and burial, involves their scanning by contact-arc discharges from current supply having flat current-voltage characteristic of at least 280 A/V at voltage of 7 - 4 V across working electrodes; granules of contaminated metal brought out of decontamination zone are sized to minimum 0.05 mm.
EFFECT: enhanced productivity and personnel safety.
3 cl

Description

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано для дезактивации загрязненных радионуклидами металлических поверхностей атомных энергетических установок, технологического и другого оборудования, в том числе подлежащего утилизации и захоронению.The invention relates to nuclear engineering and can be used to decontaminate metal surfaces of nuclear power plants contaminated with radionuclides, technological and other equipment, including those subject to disposal and disposal.

В настоящее время известны различные способы дезактивации металлических поверхностей, например электрохимические, окислительно-восстановительные, ударной волной и т.п.Currently, various methods for the decontamination of metal surfaces are known, for example, electrochemical, redox, shock wave, etc.

Известен способ очистки поверхности от радиоактивных загрязнений путем обработки загрязненной поверхности водным дезактивирующим раствором с последующим удалением отработанного дезактивирующего раствора, по которому обработку загрязненной поверхности осуществляют в замкнутом объеме дезактивирующего раствора путем воздействия на загрязненную поверхность кавитирующим потоком дезактивирующего раствора, при этом разность между давлением протекания дезактивирующего раствора и статическим давлением замкнутого объема дезактивирующего раствора составляет 40-60 атм. (0,4-0,6 МПа), а обработку загрязненной поверхности ведут при температуре дезактивирующего раствора 18-22°С (патент РФ №2240613, кл. G 21 F 9/28, опубл. 20.11.2004).A known method of cleaning the surface from radioactive contamination by treating the contaminated surface with an aqueous decontamination solution, followed by removing the spent decontamination solution, in which the contaminated surface is treated in a closed volume of the decontamination solution by exposing the contaminated surface to a cavitating flow of decontamination solution, wherein the difference between the pressure of the decontamination solution and static pressure closed volume deactivate present solution is 40-60 atm. (0.4-0.6 MPa), and the treatment of the contaminated surface is carried out at a temperature of a decontaminating solution of 18-22 ° C (RF patent No. 2240613, class G 21 F 9/28, publ. 20.11.2004).

Данный способ предназначен только для замкнутых объемов с использованием жидкого дезактивирующего раствора, который в дальнейшем переходит в разряд жидких радиоактивных отходов. Поддержание определенной температуры и давления в замкнутом объеме затрудняет широкое использование этого метода.This method is intended only for confined volumes using a liquid decontaminating solution, which then goes into the category of liquid radioactive waste. Maintaining a certain temperature and pressure in a closed volume makes it difficult to widely use this method.

Чаще всего практикуют механические и химические способы дезактивации.Most often, mechanical and chemical methods of decontamination are practiced.

Механический способ дезактивации с использованием скребков, щеток, ветоши и моющих жидкостей, а также смывающего напора струи малоэффективен и сопряжен с большими дозовыми затратами персонала.The mechanical method of decontamination using scrapers, brushes, rags and washing liquids, as well as a jet flushing head, is ineffective and involves a large dose of personnel.

Химические способы дезактивации металлических поверхностей, реализующие растворение или нейтрализацию очищаемых фракций в сочетании с механической очисткой или погружением дезактивируемых изделий в ванны, приемлемы лишь для малогабаритных изделий и требуют нейтрализации экологически вредных используемых жидкостей.Chemical methods for the decontamination of metal surfaces, which implement the dissolution or neutralization of the fractions being cleaned in combination with the mechanical cleaning or immersion of decontaminated products in bathtubs, are acceptable only for small-sized products and require the neutralization of environmentally harmful liquids used.

Известен способ дезактивации металлических поверхностей, при котором дезактивируемую поверхность покрывают слоем воды и оплавляют путем ее сканирования локальным высокотемпературным источником тепла (сфокусированным лазерным пучком), при этом внешний слой металла закипает, разбрызгивается и частично испаряется. Процесс испарения расплавленного металла сопровождается выходом газообразных и аэрозольных радиоактивных отходов, которые вместе с частицами расплавленного металла улавливаются водой (патент Франции №2700882, кл. G 21 F 9/30, опубл. 29.07.94 г.).A known method of decontamination of metal surfaces, in which the surface to be decontaminated is covered with a layer of water and melted by scanning it with a local high-temperature heat source (focused laser beam), while the outer metal layer boils, sprays and partially evaporates. The process of evaporation of the molten metal is accompanied by the release of gaseous and aerosol radioactive waste, which together with the particles of the molten metal are trapped in water (French patent No. 2700882, CL G 21 F 9/30, published on 07.29.94).

Причиной, препятствующей использованию известного способа, является значительное количество выходящих из зоны обработки газообразных и аэрозольных радиоактивных отходов, которые не улавливаются водой, что увеличивает радиационную опасность для обслуживающего персонала. Кроме этого, недостатком является образование большого количества жидких радиоактивных отходов, которые необходимо утилизировать, что приводит к удорожанию известного способа.The reason that impedes the use of the known method is the significant amount of gaseous and aerosol radioactive waste leaving the treatment zone that is not trapped in water, which increases the radiation hazard for the maintenance staff. In addition, the disadvantage is the formation of a large amount of liquid radioactive waste, which must be disposed of, which leads to an increase in the cost of the known method.

Известен способ дезактивации металлических поверхностей, при котором дезактивируемую поверхность покрывают слоем воды и оплавляют локальным высокотемпературным источником тепла (высокотемпературной плазмой) путем ее сканирования плазмотроном. Затем осуществляют гранулирование расплавленного металла путем его распыления с помощью струи высокотемпературного газа, выходящей из плазмотрона, и охлаждения частиц расплавленного металла в воде (заявка Японии №63-33116, кл. G 21 F 9/28, опубл. 04.07.1988 г.).A known method of decontamination of metal surfaces, in which the decontaminated surface is covered with a layer of water and fused with a local high-temperature heat source (high-temperature plasma) by scanning it with a plasmatron. Then the granulation of the molten metal is carried out by spraying it with a jet of high-temperature gas leaving the plasma torch and cooling the particles of molten metal in water (Japanese application No. 63-33116, class G 21 F 9/28, publ. 04.07.1988) .

Препятствием использования известного способа является значительное количество выходящих из зоны обработки газообразных и аэрозольных радиоактивных отходов, которые не улавливаются водой, что объясняется проведением процесса оплавления и распыления практически на сухом месте, поскольку струя выходящего из плазмотрона газа не только оттесняет воду с обрабатываемого участка, но и испаряет ее за счет своей высокой температуры, при этом газообразные и аэрозольные отходы смешиваются с паром и попадают в атмосферу помещения. Этот недостаток приводит к увеличению радиационной опасности для обслуживающего персонала. Кроме этого, недостатком известного способа является большой разброс в размерах гранул, что объясняется разницей в величинах скоростей истечения газа по сечению кольцевой струи (в центре - максимальная скорость, а по периферии - минимальная). Центральная струя распыляет расплавленный металл на более мелкие частицы, а периферийные струи - на частицы большего диаметра. Частицы большего размера тонут в воде под действием силы гравитации, а мелкие частицы могут находиться в воде достаточно длительное время во взвешенном состоянии и даже частично растворяться в воде, увеличивая тем самым количество жидких радиоактивных отходов, утилизация которых удорожает весь процесс дезактивации.An obstacle to using the known method is a significant amount of gaseous and aerosol radioactive wastes leaving the treatment zone that are not trapped by water, which is explained by the process of reflow and spraying in a practically dry place, since the stream of gas leaving the plasma torch not only forces water from the treated area, but also it evaporates due to its high temperature, while gaseous and aerosol wastes are mixed with steam and enter the atmosphere of the room. This disadvantage leads to an increase in radiation hazard for maintenance personnel. In addition, the disadvantage of this method is the large dispersion in the size of the granules, which is explained by the difference in the values of the gas flow rates along the cross section of the annular jet (in the center - the maximum speed, and at the periphery - the minimum). The central jet sprays molten metal onto smaller particles, and the peripheral jets spray onto larger particles. Larger particles drown in water under the influence of gravity, and small particles can remain in water for a long time in suspension and even partially dissolve in water, thereby increasing the amount of liquid radioactive waste, the disposal of which makes the entire decontamination process more expensive.

В аналогах, указанных выше, недостатком является то, что при помощи лазерного пучка и высокотемпературной плазмы часть поверхностного радиоактивного загрязнения в процессе дезактивации вплавляется в кристаллическую решетку дезактивируемого металла.In the analogs mentioned above, the disadvantage is that using a laser beam and high-temperature plasma, part of the surface radioactive contamination is melted into the crystal lattice of the deactivated metal during decontamination.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ дезактивации металлических поверхностей, при котором покрытую слоем воды дезактивируемую поверхность оплавляют путем сканирования локальным высокотемпературным источником тепла и осуществляют гранулирование расплавленного металла, при этом в качестве источника тепла используют импульсный искродуговой разряд, который создают с помощью импульсного генератора в зазоре между обрабатываемой поверхностью и электродом, а гранулирование оплавленного металла осуществляют электрогидравлическим ударом, который создают в воде гашением разряда (патент РФ №2171511, кл. G 21 F 9/28, опубл. 10.08.2001).The closest set of essential features and the technical result achieved is a method of decontamination of metal surfaces, in which a decontaminated surface coated with a water layer is melted by scanning with a local high-temperature heat source and granulation of the molten metal is carried out, using a pulsed spark-arc discharge as a heat source, which is created with using a pulse generator in the gap between the treated surface and the electrode, and gr the melted metal is canceled by electro-hydraulic shock, which is created by quenching the discharge in water (RF patent No. 2171511, CL G 21 F 9/28, published on 08/10/2001).

Недостатком известного способа является необходимость поддержания постоянного зазора между дезактивируемой поверхностью и электродом, что приводит к невозможности дезактивации поверхности сложной формы, снижению производительности, а также применению специального оборудования (импульсный генератор), что приводит к удорожанию оборудования при использовании данного способа дезактивации. Кроме того, причиной, препятствующей использованию известного способа, является применение высокого напряжения в пределах 50÷1500 вольт, что недопустимо по Правилам электробезопасности для переносного оборудования, также необоснованные потери электроэнергии за счет пробоя зазора между электродом и дезактивируемой поверхностью. Кроме этого, использование высоких скоростей вращения электрода-инструмента накладывает ряд требований по обеспечению безопасности окружающей среды и персонала (использование защитных кожухов и т.п.). При высокоскоростной дезактивации за один проход электрод-инструмента сканируемый слой загрязнения поверхности составляет не более 1 мм (что не позволяет дезактивировать рифленые поверхности), это увеличивает количество проходов и снижается производительность. При этом из-за высоких скоростей мелких гранул образуется больше, чем крупных, они дольше осаждаются, загрязняя тем самым воду.The disadvantage of this method is the need to maintain a constant gap between the surface to be decontaminated and the electrode, which makes it impossible to deactivate a complex shape surface, reduce productivity, and also use special equipment (pulse generator), which leads to higher cost of equipment when using this method of decontamination. In addition, the reason that impedes the use of the known method is the use of high voltage within 50 ÷ 1500 volts, which is unacceptable according to the Electrical Safety Rules for portable equipment, as well as unreasonable energy losses due to breakdown of the gap between the electrode and the surface being decontaminated. In addition, the use of high speeds of rotation of the electrode-tool imposes a number of requirements for ensuring the safety of the environment and personnel (the use of protective covers, etc.). With high-speed decontamination in one pass of the electrode-tool, the scanned layer of surface contamination is no more than 1 mm (which does not allow deactivating corrugated surfaces), this increases the number of passes and reduces productivity. At the same time, because of the high speeds of small granules, more than large granules are formed, they settle longer, thereby polluting the water.

Патент №2171511, кл. G 21 F 9/28 выбран в качестве прототипа.Patent No. 2171511, cl. G 21 F 9/28 is selected as a prototype.

Задачей настоящего изобретения является создание способа дезактивации металлических поверхностей любой сложности, обеспечивающего безопасность окружающей среды и персонала, особенно при работе вручную, и повышающего производительность процесса дезактивации при снижении его себестоимости.The objective of the present invention is to provide a method for the decontamination of metal surfaces of any complexity, ensuring the safety of the environment and personnel, especially when working manually, and increasing the productivity of the decontamination process while reducing its cost.

Техническим результатом настоящего изобретения является возможность дезактивации поверхностей любой сложности путем непосредственного контакта электрод-инструмента и дезактивируемой поверхности. Кроме этого, за счет низкой скорости сканирования электрода формируют гранулы, размер которых обеспечивает быстрое осаждение и препятствует загрязнению технологической среды.The technical result of the present invention is the ability to decontaminate surfaces of any complexity by direct contact of the electrode tool and the decontaminated surface. In addition, due to the low scanning speed of the electrode, granules are formed, the size of which ensures rapid deposition and prevents the pollution of the technological environment.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе дезактивации металлических поверхностей, преимущественно в жидкой среде, по которому обрабатываемую поверхность сканируют импульсными электрическими разрядами источника тока, а загрязненный металл выводят из зоны дезактивации в виде гранул, сканирование осуществляют контактно-дуговыми разрядами источника тока с жесткостью вольтамперной характеристики не менее 280 А/В при напряжении на рабочих электродах 7÷24 В, а гранулы выводимого из зоны дезактивации загрязненного металла формируют размером не менее 0,05 мм.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of decontamination of metal surfaces, mainly in a liquid medium, in which the surface to be treated is scanned by pulsed electric discharges of the current source, and the contaminated metal is removed from the decontamination zone in the form of granules, scanning is performed by contact-arc discharges of the current source with stiffness current-voltage characteristics of at least 280 A / V at a voltage on the working electrodes of 7 ÷ 24 V, and granules removed from the decontamination zone of contaminated meta la is formed of at least 0.05 mm.

Наилучший результат достигается при сканировании дезактивируемой поверхности со скоростью 3-15 мм/с, и за один импульс контактно-дугового разряда обеспечивают удаление слоя загрязненного металла толщиной до 5 мм.The best result is achieved by scanning a deactivated surface at a speed of 3-15 mm / s, and in one pulse of a contact-arc discharge, a layer of contaminated metal up to 5 mm thick is removed.

За один импульс контактно-дугового разряда на поверхности формируют по крайней мере одну лунку глубиной до 5 мм, что способствует повышению производительности процесса.In one pulse of a contact-arc discharge, at least one hole up to 5 mm deep is formed on the surface, which helps to increase the productivity of the process.

Применение источника тока с жесткой вольтамперной характеристикой (ВАХ) не менее 280 А/В необходимо в данном способе для поддержания постоянных характеристик электродуговых разрядов, так как при меньшем значении не обеспечивается стабильность процесса дезактивации, а при большем значении ВАХ процесс экономически не целесообразен.The use of a current source with a rigid current-voltage characteristic (CVC) of at least 280 A / V is necessary in this method to maintain constant characteristics of electric arc discharges, since at a lower value the stability of the decontamination process is not ensured, and with a higher value of the CVC, the process is not economically feasible.

При напряжении менее 7 В процесс дезактивации будет неэффективен, так как увеличится время дезактивации и количество проходов, а использование напряжения более 24 В приведет к необоснованному увеличению энергозатрат без повышения технического результата. Кроме того, использование рабочего напряжения в диапазоне 7÷24 В увеличивает безопасность работающего персонала, особенно при использовании ручного инструмента.With a voltage of less than 7 V, the decontamination process will be ineffective, since the decontamination time and the number of passes will increase, and the use of a voltage of more than 24 V will lead to an unreasonable increase in energy consumption without increasing the technical result. In addition, the use of operating voltage in the range of 7 ÷ 24 V increases the safety of operating personnel, especially when using a hand tool.

Скорость перемещения электрода должна поддерживаться в пределах 3÷15 мм/с, в зависимости от степени радиоактивного загрязнения дезактивируемой поверхности и напряжения на электродах. Чем выше уровень загрязнения, тем ниже скорость сканирования и выше напряжение. При скорости менее 3 мм/с могут образовываться прожоги в дезактивируемой поверхности, а при скорости перемещения электрода более 15 мм/с нет контактных перемычек между электродом и дезактивируемой поверхностью, что приводит к резкому падению эффективности процесса дезактивации.The speed of movement of the electrode should be maintained within 3 ÷ 15 mm / s, depending on the degree of radioactive contamination of the decontaminated surface and the voltage on the electrodes. The higher the pollution level, the lower the scanning speed and the higher the voltage. Burning at a speed of less than 3 mm / s can cause burnouts in a decontaminated surface, and at a speed of electrode movement of more than 15 mm / s there are no contact jumpers between the electrode and the deactivated surface, which leads to a sharp decrease in the efficiency of the decontamination process.

Кроме этого, скорость перемещения электрода, в указанных выше пределах, обеспечивает удаление глубокого фиксированного загрязнения за меньшее количество проходов; при этом образуются крупные не менее 0,05 мм гранулы загрязненного металла, которые быстро выпадают в осадок и не загрязняют жидкость и окружающую среду мелкими фракциями. Указанный размер гранул обеспечивается рабочими приемами расположения электрода.In addition, the speed of movement of the electrode, within the above limits, ensures the removal of deep fixed contamination in fewer passes; in this case, large at least 0.05 mm granules of contaminated metal are formed, which quickly precipitate and do not pollute the liquid and the environment in small fractions. The indicated granule size is provided by the working methods of the location of the electrode.

Сканирование поверхности контактно-дуговыми разрядами обеспечивает возможность дезактивировать поверхности металлических изделий любой конфигурации, так как нет необходимости строго выдерживать зазор между электродом и дезактивируемой поверхностью.Scanning the surface by contact-arc discharges provides the ability to deactivate the surface of metal products of any configuration, since there is no need to strictly maintain the gap between the electrode and the surface being decontaminated.

Признаки, указанные в формуле изобретения, являются необходимыми и достаточными для обеспечения указанного технического результата, то есть являются существенными.The characteristics indicated in the claims are necessary and sufficient to ensure the specified technical result, that is, they are significant.

Предлагаемое изобретение не известно из доступных источников информации, явным образом не следует из уровня техники и при этом является промышленно применимым, то есть соответствует всем критериям охраноспособности по действующему законодательству.The present invention is not known from available sources of information, does not explicitly follow from the prior art and is industrially applicable, that is, it meets all the eligibility criteria under current law.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Металлоизделие, поверхности которого загрязнены радионуклидами, помещают в рабочую емкость с жидкой технологической средой (рабочей средой).Metal products, the surfaces of which are contaminated with radionuclides, are placed in a working tank with a liquid process medium (working medium).

Электрод и металлоизделие подключают к источнику тока. В зависимости от уровня загрязнения, выбирают величину напряжения.The electrode and hardware are connected to a current source. Depending on the level of pollution, the voltage value is selected.

Подключив электрод и дезактивируемую поверхность, подают напряжение, производят сканирование электродом при их непосредственном контакте и таким образом формируют контактно-дуговые разряды, при этом возникают контактные перемычки между электродом и дезактивируемой поверхностью, что сопровождается интенсивным плавлением и выбросом гранул металла из зоны обработки.By connecting the electrode and the surface to be decontaminated, voltage is applied, the electrode is scanned when they are in direct contact, and contact-arc discharges are thus formed, and contact jumpers arise between the electrode and the surface being decontaminated, which is accompanied by intense melting and ejection of metal granules from the treatment zone.

В отличие от аналогов и прототипа в данном способе происходит подплавление и элиминация загрязненного металла, что в результате не дает вплавления загрязнения и металл остается более чистый, исключая вторичное загрязнение.Unlike analogs and prototypes, this method melts and eliminates contaminated metal, which results in no fusion of pollution and the metal remains cleaner, excluding secondary pollution.

Способ возможно применять в любых жидких негорючих средах. Жидкая технологическая среда, попадая на расплавленный металл, способствует гранулированию расплава и удалению его с дезактивируемой поверхности из лунок, образуемых дуговыми разрядами. В дальнейшем, потоки жидкой среды вымывают гранулированные частицы из межэлектродного промежутка, устраняя вторичное воздействие на них разрядов.The method can be used in any liquid non-combustible media. Liquid technological environment, falling on the molten metal, contributes to the granulation of the melt and its removal from the decontaminated surface from the holes formed by arc discharges. Further, the flows of a liquid medium wash granular particles from the interelectrode gap, eliminating the secondary effect of discharges on them.

Жидкая технологическая среда создает пленки на гранулируемых частицах металла (шарообразных гранулах, каплях), препятствует их слипанию и прилипанию к дезактивируемой поверхности.The liquid technological environment creates films on granulated metal particles (spherical granules, drops), prevents their adhesion and adhesion to the decontaminated surface.

В данном способе продукты дезактивации не растворяются в технологической среде и представляют собой металлические порошки, состоящие из шаровидных частиц размером от 0,05 до 5 мм, которые улавливаются гравитационными отстойниками.In this method, the decontamination products do not dissolve in the technological environment and are metal powders consisting of spherical particles ranging in size from 0.05 to 5 mm, which are captured by gravity settlers.

При необходимости возможно повторное использование технологической среды после отделения механической составляющей загрязнения.If necessary, it is possible to reuse the process medium after separation of the mechanical component of the pollution.

Описание способа дезактивации.Description of the method of decontamination.

В качестве образцов для проведения испытаний данного способа выбрали металлические пластины размером 100 мм × 100 мм и толщиной 5-8 мм. Материал - нержавеющая сталь Х18Н10Т. Одна сторона пластин была загрязнена радионуклидами: смесью изотопов Cs137 и Се144. Загрязнение фиксированное, с исходной загрязненностью величиной 3700÷4400 β-част/см2*мин. Исходную и остаточную загрязненность образцов определяли с помощью радиометра КРАБ-3. Эффективность дезактивации оценивалась с помощью коэффициента дезактивации:As samples for testing this method, metal plates with a size of 100 mm × 100 mm and a thickness of 5-8 mm were selected. Material - X18H10T stainless steel. One side of the plates was contaminated with radionuclides: a mixture of Cs 137 and Ce 144 isotopes. The pollution is fixed, with the initial pollution of 3700 ÷ 4400 β-part / cm 2 * min. The initial and residual contamination of the samples was determined using a KRAB-3 radiometer. The effectiveness of decontamination was evaluated using the coefficient of deactivation:

Кдисх/Aост,K d = A ref / A ost ,

где Аисх - исходная загрязненность образцов;where A ref is the initial contamination of the samples;

Аост - остаточное загрязнение после проведения дезактивации.And ost - residual pollution after decontamination.

Использовали источник тока с жесткой вольтамперной характеристикой 280 А/В. Напряжение на рабочих электродах от 7 до 24В. При использовании источника тока для электродуговой сварки (ТИР-200), у которого вольтамперная характеристика 50 А/В, процесс оказался не осуществим.A current source with a hard current-voltage characteristic of 280 A / V was used. The voltage at the working electrodes is from 7 to 24V. When using a current source for electric arc welding (TIR-200), which has a current-voltage characteristic of 50 A / V, the process was not feasible.

Для промежуточных значений вольтамперной характеристики использовались исследовательские источники питания, разработанные заявителем.For intermediate values of the current-voltage characteristics, research power sources developed by the applicant were used.

В качестве электрода инструмента выбрали графитовую пластину (марка графита ЭГ-0) с рабочей поверхностью 100 мм2.A graphite plate (grade of graphite EG-0) with a working surface of 100 mm 2 was chosen as the electrode of the tool.

Мощность разрядов между электродом и дезактивируемой поверхностью изменяли переменой напряжения в диапазоне от 7 до 24 В.The power of the discharges between the electrode and the surface to be decontaminated was changed by a voltage change in the range from 7 to 24 V.

Сканирование дезактивируемой поверхности проводили электродом при скоростях 3÷15 мм/с. Причем при скорости сканирования менее 3 мм/с наблюдались прожоги пластин. При скорости сканирования свыше 15 мм/с эффективность дезактивации снижается.The deactivated surface was scanned with an electrode at speeds of 3–15 mm / s. Moreover, at a scanning speed of less than 3 mm / s, burn-through of the plates was observed. At scanning speeds above 15 mm / s, the decontamination efficiency is reduced.

Толщину снятого слоя металла проверяли с помощью микрометра.The thickness of the removed metal layer was checked using a micrometer.

Загрязненность технологической воды составила в среднем 1,0-4,0*10-8 Ки/л, загрязненность снятого металла (гранул металла) - 4000÷5000 β-част/см2*мин.The contamination of the process water averaged 1.0-4.0 * 10 -8 Ci / l, the contamination of the removed metal (metal granules) was 4000 ÷ 5000 β-part / cm 2 * min.

Причем следует отметить, что при образовании фракции частиц металлического порошка с размером частиц менее 0,05 мм эффективность дезактивации снижается, а загрязненность порошка составляет 1500÷2000 β-част/см2*мин, технологической воды 1,7÷3,0*10-8 Ки/л.Moreover, it should be noted that with the formation of a fraction of particles of a metal powder with a particle size of less than 0.05 mm, the decontamination efficiency is reduced, and the contamination of the powder is 1500 ÷ 2000 β-part / cm 2 * min, process water 1.7 ÷ 3.0 * 10 -8 Ki / l.

В таблице приведены режимы и результаты, полученные на образцах в процессе проведения испытаний.The table shows the modes and results obtained on the samples during testing.

В примерах 4, 5, 8 в качестве образцов для проведения испытаний использовались металлические пластины с рифленой рабочей поверхностью, в остальных примерах - с гладкой рабочей поверхностью.In examples 4, 5, 8, metal plates with a corrugated working surface were used as test samples, in the remaining examples with a smooth working surface.

В примерах 2, 4, 7 испытания проводили в среде силиконового масла марки СЖ-101 К, в остальных примерах - в водной среде.In examples 2, 4, 7, the tests were carried out in an environment of silicone oil brand SJ-101 K, in the remaining examples in an aqueous medium.

Пример 1.Example 1

Загрязненную металлическую пластинку (Аисх=4300 β-част/см2*мин) толщиной 6 мм подключили к источнику питания и положили в кювету с водой.A contaminated metal plate (A ref = 4300 β-part / cm 2 * min) with a thickness of 6 mm was connected to a power source and put in a cuvette with water.

Графитовый электрод подключили к источнику с жесткой вольтамперной характеристикой 280 А/В, установили напряжение на рабочих электродах в 20 В.The graphite electrode was connected to a source with a rigid current-voltage characteristic of 280 A / V, the voltage at the working electrodes was set to 20 V.

Обработали пластинку со скоростью сканирования электрода 10 мм/с.The plate was processed with an electrode scanning speed of 10 mm / s.

Пластинку вынули из кюветы, просушили промакиванием фильтровальной бумагой, замерили остаточную загрязненность и толщину снятого металла.The plate was removed from the cuvette, dried by blotting with filter paper, the residual contamination and thickness of the removed metal were measured.

Остаточное загрязнение составило фоновые значения (Аост=4-5 β-част/см2*мин). Кд=970.Residual pollution amounted to background values (A rem = 4-5 β-part / cm 2 * min). K d = 970.

Толщина удаленного слоя металла составила 3 мм.The thickness of the removed metal layer was 3 mm.

Технологическую воду вылили из кюветы и профильтровали.Process water was poured from the cuvette and filtered.

На радиометре УМФ-2000 определили загрязненность технологической воды. Загрязненность технологической воды составила 3,7*10-8 Ки/л.On the UMF-2000 radiometer, the contamination of the process water was determined. The contamination of the process water was 3.7 * 10 -8 Ci / l.

Металлический осадок высушили и определили его загрязненность. Загрязненность снятого металла (гранул металла) составила 4000 β-част/см2*мин.The metal precipitate was dried and its contamination was determined. The contamination of the removed metal (metal granules) was 4000 β-part / cm 2 * min.

С помощью набора стандартных сит определили размер гранул, который составил 0,05-0,35 мм.Using a set of standard sieves, the granule size was determined, which was 0.05-0.35 mm.

Способ дезактивации в примерах 2-17 осуществлялся аналогично, параметры испытаний приведены в таблице.The decontamination method in examples 2-17 was carried out similarly, the test parameters are shown in the table.

Таким образом, по сравнению с прототипом, в предлагаемом способе достигаются следующие преимущества:Thus, in comparison with the prototype, in the proposed method, the following advantages are achieved:

- дезактивация сложных, рифленых поверхностей;- decontamination of complex, corrugated surfaces;

- возможность удаления глубокого радиоактивного загрязнения за счет использования низких скоростей сканирования поверхности;- the ability to remove deep radioactive contamination through the use of low surface scanning speeds;

- возможность дезактивации в предлагаемом способе в любых жидких негорючих средах;- the possibility of decontamination in the proposed method in any liquid non-combustible environments;

- использование низкого напряжения, а также низких скоростей обработки для безопасности окружающей среды и персонала;- the use of low voltage, as well as low processing speeds for the safety of the environment and personnel;

- снижение себестоимости процесса дезактивации за счет использования более дешевого и простого технологического оборудования.- reducing the cost of the decontamination process through the use of cheaper and simpler technological equipment.

Такие результаты достигаются сочетанием осуществления сканирования дезактивирующей поверхности металлических поверхностей различной конфигурации контактно-дуговыми разрядами источника тока с жесткой вольтамперной характеристикой не менее 280 А/В с определенным диапазоном напряжения 7÷24 В на рабочих электродах, с формированием гранул загрязненного выводимого металла размером не менее 0,05 мм.Such results are achieved by combining scanning the deactivating surface of metal surfaces of various configurations with contact-arc discharges of a current source with a hard current-voltage characteristic of at least 280 A / V with a specific voltage range of 7 ÷ 24 V at the working electrodes, with the formation of granules of contaminated output metal with a size of at least 0 , 05 mm.

Таким образом, предлагаемое изобретение направлено на решение поставленной задачи и отвечает всем критериям охраноспособности по действующему законодательству.Thus, the proposed invention is aimed at solving the problem and meets all the criteria for eligibility under applicable law.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (3)

1. Способ дезактивации металлических поверхностей, преимущественно в жидкой среде, по которому обрабатываемую поверхность сканируют импульсными электрическими разрядами источника тока, а загрязненный металл выводят из зоны дезактивации в виде гранул, отличающийся тем, что сканирование осуществляют контактно-дуговыми разрядами источника тока с жесткостью вольтамперной характеристики не менее 280 А/В при напряжении на рабочих электродах 7÷24 В, а гранулы выводимого из зоны дезактивации загрязненного металла формируют размером не менее 0,05 мм.1. The method of decontamination of metal surfaces, mainly in a liquid medium, in which the treated surface is scanned by pulsed electric discharges of the current source, and the contaminated metal is removed from the decontamination zone in the form of granules, characterized in that the scanning is performed by contact-arc discharges of the current source with the stiffness of the current-voltage characteristics not less than 280 A / V at a voltage on working electrodes of 7 ÷ 24 V, and granules discharged from the decontamination zone of contaminated metal form a size of at least 0,0 5 mm. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатываемую поверхность сканируют со скоростью 3-15 мм/с.2. The method according to claim 1, characterized in that the treated surface is scanned at a speed of 3-15 mm / s. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что за один импульс контактно-дугового разряда удаляют слой загрязненного металла толщиной до 5 мм.3. The method according to claim 1, characterized in that for one pulse of a contact-arc discharge, a layer of contaminated metal up to 5 mm thick is removed.
RU2005114991/06A 2005-05-17 2005-05-17 Method for decontaminating metal surfaces RU2288515C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114991/06A RU2288515C1 (en) 2005-05-17 2005-05-17 Method for decontaminating metal surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005114991/06A RU2288515C1 (en) 2005-05-17 2005-05-17 Method for decontaminating metal surfaces

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2288515C1 true RU2288515C1 (en) 2006-11-27

Family

ID=37664537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005114991/06A RU2288515C1 (en) 2005-05-17 2005-05-17 Method for decontaminating metal surfaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2288515C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448380C1 (en) * 2010-10-19 2012-04-20 Государственное унитарное предприятие города Москвы-объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП Мос НПО "Радон") Plant for electrochemical decontamination of metal surfaces

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2448380C1 (en) * 2010-10-19 2012-04-20 Государственное унитарное предприятие города Москвы-объединенный эколого-технологический и научно-исследовательский центр по обезвреживанию РАО и охране окружающей среды (ГУП Мос НПО "Радон") Plant for electrochemical decontamination of metal surfaces

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. Mechanism and application of laser cleaning: A review
US5656096A (en) Method for photopyrolitically removing a contaminant
Kumar et al. A study on laser cleaning and pulsed gas tungsten arc welding of Ti–3Al–2.5 V alloy tubes
US6195505B1 (en) Method and apparatus for photopyrolitically removing a contaminant
RU2288515C1 (en) Method for decontaminating metal surfaces
JP2008216566A (en) Method and device for recovering glass substrate from waste liquid crystal panel
CN108479375A (en) A kind of filter plant for strong acid and strong base exhaust gas
CN113523578B (en) Chemical auxiliary wet laser paint removing method for aircraft skin
Chandan et al. Sustainability issues in advanced machining processes
CN208406610U (en) A kind of filter plant for strong acid and strong base exhaust gas
DE102013208592A1 (en) Regenerable separator for dry separation
Khan et al. Optimisation of underwater laser cutting for decommissioning purposes
WO1998020181A1 (en) Process for plasma spraying ceramic residues
Chida et al. Underwater cutting technology of thick stainless steel with YAG laser
Koch et al. Surface functionalization under water using picosecond and femtosecond laser pulses–first observations and novel effects
DE102005005709B4 (en) Device for processing material surfaces
Goldfarb et al. Removal of surface layer of concrete by a pulse-periodical discharge
KR20000070409A (en) Method of multifunctional surface treatment, and device for implementing same
RU2171511C1 (en) Method for spark-discharge decontamination of metal surfaces in water
RU2724106C1 (en) Metal surfaces decontamination method
Chandan et al. 15 Sustainability
Zhou et al. Experimental study on surface decontamination by laser ablation
JPH08209322A (en) Anticorrosive coating of underwater structure
RU2320422C1 (en) Method of separating particles and/or droplets from flow
DE102005005707B3 (en) Radiation of object surface with melting in radiation active region useful for decontamination of an object with electrically conductive surface and production of high purity compositions, where melt is electrically conductive

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
HK4A Changes in a published invention
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160518