SE503373C2 - Sätt vid dekontaminering av ytor i en kärnanläggning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 503 373 2 Vid kemisk dekontaminering används idag företrädesvis låg koncentrationsprocesser baserade på organiska syror eller innehållande svagt oxiderande "reagenser", LOMI, Low Oxida- tion state Metal Ion. Den icke regenerativa LOMI metoden har uteslutande använts vid dekontaminering av reaktor recirku- lation och RWCU, Reactor Water Clean Up system.

Processer baserade pà organiska syror vilka är lämpliga för kokarreaktorer, BWR, Boiling Water Reactors, - CITROX, samt innefattar regenerering och jonbyte, - CAN-DEREM, utvecklad av LN Technologies, är exempelvis; utveclad av PNS är baserad på citron och oxalsyra är en oxalsyrefri version av CAN-DECON processen och - CORD, utvecklad av Siemens/KWU, permangansyra följt av en behandling med en utspädd organisk innefattar oxidation med syra.

Metoder vilka ännu bara har testats för behandling av tryck- PWR, Omfattar den av ASEA BROWN BOVERI den av Westinghouse vattenreaktorer, utvecklade VS-processen, Very Soft, utvecklade Conap-processen, den av CEGB utvecklade POD- processen samt DCD-processen.

VS-processen innefattar en oxidation med ett svagt permanga- nat och kromsyra àtföljt av ett avlägsnande av de uppmjukade oxidskikten genom en reduktion eller en icke-kemisk metod.

POD-processen innefattar en behandling med salpetersyra och permanganat àtföljt av en behandling med citonsyra och oxal- syra medan DCD-processen baseras pà citonsyra och oxalsyra.

Dessutom finns en av ABB ATOM AB och Studsvik dekontamine- ringsprocess baserad pá ozon, ODP, Ozone Decontamination Process, vilket är en enstegs-process vid rumstemperatur.

Mekaniska processer innefattar blästring, malning, tvätt- ning, högtryckstvätt etc. Dessa metoder är generellt mindre mándsidiga och används huvudsakligen pà externa ytor eller ytor vilka pá något sätt kan göras åtkomliga utifrân. I vissa situationer kan dessa mekaniska metoder öka den lokala korrosionen eftersom de ger upphov till mekaniska spänningar 10 15 20 25 30 35 503 373 3 i det behandlade materialet. Dessutom resulterar behand- lingen i en grov yta med stor benägenhet att åter kontamine- lfaS .

Elektrokemisk dekontaminering baseras pà anodisk upplösning av oxidskikten. Objektet som behandlas anordnas som anod i en elektrolyscell. Generellt är fördelarna med elektrokemisk dekontaminering de höga dekontamineringsfaktorerna, de korta behandlingstiderna, de làga avfallsvolymerna och de släta ytorna som behamüingen ger vilket reducerar benägenheten till àterkontaminering.

ELDECON processen kännetecknas av omväxlande anodisk och katodisk behandling i en neutral icke-agressiv lösning.

Elektrolyten konsumeras ej under processen dessutom är avfallsvolymen liten och förenlig med alla vanliga processer för solidifiering av avfall.

Fastän dekontaminering alltmer har utvecklats till rutin inom kärnkraftsindustrin behöver vissa aspekter fortfarande beaktas. Tidigare var korrosionen i sig det huvudsakliga problemet speciellt vid dekontaminering av hela system.

Emellertid förskjuts, allteftersom erfarenheter från dekon- taminering ökar, tyngdpunkten mot andra frågeställningar sàsom påverkan och skydd av i systemet ingående komponenter sàsom exempelvis packningar, speciellt i pumpar, risker för àterkontaminering och behandling av uppkommet avfall.

Vid kemisk dekontaminering av hela system är det viktigt att behandlingsmedlet når ut i hela systemet. Medlet kan till- sättas allt pà en gång enligt ett sá kallat "fill-and-drain" förfarande eller succesivt med ett så kallat "feed-and- bleed" Det sistnämnda har den fördelen att man därigenom undviker en snabb momentan frigörelse av stora förfarande. mängder aktivt material till lösningen.

Vidare är det känt att applicera dekontamineringsmedlet i form av en spray, dimma eller ett skum vilket medför 10 15 20 25 30 35 505 373 4 mindre avfallsmängder till ett pris av mer koncentrerade lösningar eller långa behandlingstider.

Ett ändamål med den uppfunna processen för dekontaminering är att erbjuda en process med små avfallsmängder, utan hantering av koncentrerade behandlingsmedier och med korta behandlingstider.

UPPFINNINGEN För att vid dekontaminering av en yta, en komponenent eller ett verktyg som befinner sig i eller har använts i en kärn- anläggning helt eller delvis avlägsna ett på ytan genererat eller deponerat ytskikt, vilket innefattar radioaktiva nuk- lider, bringas ett dekontamineringsmedel i form av en väts- ka, en blandning av vätskor, ett skum eller en gel i kontakt med ytskiktet varigenom ytskiktet helt eller delvis sönder- delas och/eller upplöses. Dekontamineringsmedlet och det frigjorda deponerade eller genererade ytskiktet avlägsnas och omhändertas.

För att vid dekontaminering av nämnda yta förhöja effekten av dekontamineringsmedlet med bibehållen låg tillsats av dekontamineringsmedel och kort behandlingstid appliceras ett elektromagnetiskt fält med en våglängd inom intervallet 30 enligt det uppfunna förfarandet mikrovågsfält, d.v.s. till 0.03 cm och följaktligen en frekvens av mellan 109 och 1012 Hz, applicerade dekontamineringsmedlet. att verka på ytskiktet och det pà ytskiktet Försök har visat att effekten av det pàlagda mikrovàgsfältet ej är begränsad till den uppvärmning av dekontaminerings- medlet och ytskiktet som erhålles utan uppvisar oväntade förbättringar av kontamineringseffekten som kan härledas tillbaka till mikrovàgornas effekt på reaktioner mellan ytskiktet och kemikalierna i dekontamineringsmedlet och därigenom på sönderbrytning av det deponerade skiktet och dekontamineringsmedlets penetrering av det deponerade skiktet och den fortsatta sönderbrytningen och till viss del 10 15 20 25 30 35 5503 375 5 upplösningen av det deponerade ytskiktet samt dess avlägsnande. Vid dekontaminering med svaga lösningar är sönderbrytningen av ytskiktet det primära medan upplösningen ofta är begränsad.

Vid en dekontamineringsprocess där en lösning innehållande ett dekontamineringsmedel tillsättes en tensid eller blandning av tensider och medelst mekaniska medel eller gasgenombubbling överföres till ett skum, varefter nämnda skum páföres ett ytskikt för att bryta sönder, upplösa och avlägsna detsamma. För att förbättra dekontamineringseffek- ten samtidigt som såväl behandlingstid som avfallsmängd kan hållas låga appliceras, enligt det uppfunna förfarandet, ett mikrovågsfält att verka på skummet.

Enligt en utföringsform avsedd för att upplösa och avlägsna på metallytor deponerade och/eller genererade oxidfilmer innehållande radioaktiva nuklider páföres oxidfilmen ett surt eller ett basiskt skum varefter ett mikrovågsfält appliceras att verka på oxidfilmen och det på oxidfilmen applicerade skummet för att förbättra dekontaminerings- effekten och avkorta behandlingstiden. Skummet kan även innefatta ett fettlösande medel för att upplösa fettskikt eller agglomerat sammanhållna av fett liksom andra medel avsedda att verka på andra beståndsdelar vilka liksom fett är svåra att penetrera eller upplösa med vanliga sura och/eller basiska dekontamineringsmedel.

Företrädesvis innefattar ett surt skum ett dekontaminerings- medel i form av åtminstone en syra såsom exempelvis men ej begränsat till citronsyra, oxalsyra medan basiska skum innefattar ett dekontamineringsmedel såsom men ej begränsat till ett karbonat, såsom natriumkarbonat eller en hydroxid såsom natriumhydroxid ett vattenlösligt eller kolloidalt silikat, såsom natriummetasilikat.

För skumbildning tillsättes dekontamineringsmedlet åtmins- tone en tensid eller en blanding av tensider till en halt av mellan 0.1 och 10 viktsprocent. I en utföringsform av upp- 10 15 20 25 30 35 503 373 6 finningen tillföres dekontamineringsmedlet en non-jontensid av typ alkoholetoxilat till en halt av mellan 0.5 och 2 viktsprocent.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen tillföres dekontamineringsmedlet en blandning innefattande åtminstone en non-jontensid av typ alkoholetoxilat kombinerat med en anjontensid såsom natriumdodecylsulfat i en halt av mellan 0.5 och 2 viktsprocent. Förhållandet mellan non-jontensid och anjontensid i tensidblandingen uppgår vanligen till mellan 1 och 15, företädesvis till mellan 5 och 10.

Rördekontaminering.

Vid invändig dekontaminering av rörledningar fylls rören med en vätska eller ett skum bestående av en eller flera orga- niska syror såsom oxalsyra, citronsyra. Styrkan i dekontami- neringsmedlet uppgår till mellan 5 och 50 g/l beroende på önskad dekontamineringsgrad. Dekontamineringsmedlet kan även innefatta komplexbildare som EDTA och NTA i halter av 0.1 till 5 g/l samt tensider såsom en nonjontensid av typ primär alkoholetoxilat kombinerad med en anjontensid såsom natrium- dodecylsulfat. Totaltensidhalt uppgår till 1 viktsprocent men kan varieras inom intervallet 1 till 10 viktsprocent.

In i röret leds, via en koaxialt anordnat ledare, en anord- ning för generering och applicering av ett mikrovågsfält.

Ett mikrovágsfält med en frekvens uppgående till mellan 900 och 10 000 MHz och med en effekt av 1-2 KW appliceras att verka på ytskiktet och det på ytskiktet deponerade dekonta- mineringsmedlet. Mikrovågorna appliceras att verka på ett avsnitt av det på rörväggen deponerade ytskiktet och dekon- tamineringsmedlet och genom att mikrovàgsgeneratorn/appli- katorn med kablage förflyttas kontinuerligt eller i etapper_ genom röret dekontamineras rörväggen kontinuerligt eller diskontinuerligt. Eventuellt kombineras den medelst kemiska medel och mikrovàgor utförda behandlingen med en mild mekanisk behandling såsom bortsning, vattenspolning, vibra- tioner eller ultraljud för att avlägsna resterna av det 10 15 20 25 30 35 isos 373 7 deponerade ytskiktet från rörväggen. Efter avslutad behand- ling sköljs rören. Eventuellt pàföres eller genereras ett skikt som verkar inhiberande pá fortsatt deponering. Den avlägsnade dekontamineringsvätskan innehållande dekontamine- ringsmedlet och frigjorda delar av ytskiktet omhändertas, renas och deponeras med sedvanliga metoder. Denna metod är även tillämplig vid invändig dekontaminering av kärl.

Dekontaminering av komponenter och verktyg.

I en anläggning ingående komponenter såsom ventiler, pumpar, pumpdetaljer etc.liksom vid underhåll och drift av anlägg- ningen använda instrument, gripanordningar och verktyg måste dekontamineras inför service och reparation liksom i samband med skrotning.

Ett dekontamineringsmedel för att avlägsna oxidskikt, fett och/eller smuts appliceras att verka på ett ytskikt för att upplösa, bryta sönder och avlägsna det oönskade ytskiktet.

Detta kan uppnås med ett flertal processlösningar såsom; A, Stationärt objekt och stationärt dekontamineringsmedel.

Det för dekontaminering aktuella objektet placeras i ett kärl, av ett för mikrovágor transparent och mot dekontamine- ringsmedlet resistent material exempelvis teflon, fyllt med ett vätskeformigt dekontamineringsmedel med sammansättning vald utifrån ytskiktets sammansättning och beskaffenhet, alternativt täcks objektet med ett skum eller en gel innefattande lämpligt dekontamineringsmedel. Därefter föres kärlet in i en mikrovågsugn där ett mikrovågsfält appliceras att verka på ytskikt och dekontamineringsmedel för att förhöja effekten och påskynda nedbrytning och avlägsnande av ytskiktet. Som vid rördekontaminering kan nämnda behandling kombineras med en mild mekanisk behandling innan objektet rensköljas och eventuellt efterbehandlas för att motverka deposition. 10 15 20 25 30 35 503 375 8 B. Stationärt objekt och cirkulerande dekontamineringsmedel.

Objektet placeras pà en yta i en mikrovågsugn och anordnas att överspolas med ett dekontamineringsmedel i form av en vätska, ett skum eller en gel samtidigt som ett mikrovàgs- fält appliceras att verka pà det oönskade ytskiktet och dekontamineringsmedlet. Det överspolande dekontaminerings- medlet kan recirkuleras för att minska átgàngen och avfalls- mängden. Olika dekontamineringsmedel kan appliceras växelvis med eller utan mellansköljningar. Behandling kan liksom tidigare beskrivits kompletteras med mekaniska metoder innan objektet sköljes rent och eventuellt efterbehandlas.

C. Kontinuerlig dekontamination.

För kontamination aktuella objekt placeras på ett transport- band utfört dekontamineringsmedlet resistent material. i ett för mikrovàgor transparent och mot Dekontaminerings- medlet appliceras pà objektet och ett mikrovágsfält applice- ras att verka på ytskiktet och dekontamineringsmedlet medan objektet kontinuerligt eller diskontinuerligt förflyttas pá transportbandet. Dekontamineringsmedlet kan appliceras genom att ett eller flera dekontamineringsmedel i form av vätskor och/eller skum spolas över objektet. När mer än ett dekonta- mineringsmedel användes kan dessa appliceras samtidigt eller växelvis, eventuellt kan objektet renspolas eller behandlas med mekaniska metoder mellan appliceringen av olika dekonta- mineringsmedel. Omväxlande mekanisk och kemisk/mikrovågs- behandling enligt uppfinningen kan även med fördel utföras även då endast ett dekontamineringsmedel användes.

För att applicera mikrovágsfältet anordnas ett flertal mikrovàgsgeneratorer/applikatorer längs bandet för att applicera ett kontinuerligt fält under hela behandlingen eller enligt en utföringsform för att avsnittvis applicera mikrovágsfält. Den avsnittvisa formen möjliggör stationsvis applicering av mikrovàgorna.

Processen lämpar sig väl för att kombinera den uppfunna kemiska/mikrovàgsbehandlingen med mekaniska metoder och för att inkludera rensköljning och eventuell efterbehandling. 10 15 20 25 30 35 505 373 9 Dekontaminering av stora ytor sàsom bassängväggar, kärlväggar etc.

Det uppfunna förfarandet är också väl lämpat för dekonta- minering av stora ytor sàsom bassängväggar kärlväggar etc. varvid ett huvliknande organ användes, vilket under huven är anordnat med átminstone, I, medel för tillförsel av ett dekontamineringsmedel i form av en vätska, ett skum eller en gel, och applicering av dekontamineringsmedlet pá ett pà ytan befintligt oönskat ytskikt, II, medel för generering av ett mikrovágsfält och applicering av mikrofältet pà det oönskade ytskiktet och_ dekontamineringsmedlet, exempelvis ett eller flera sprut- munstycken III, medel för att avlägsna från ytan medelst behandlingen frigjort ytskikt samt dekontamineringsmedel, exempelvis ett eller flera sugmunstycken, IV, medel för att förflytta huven över ytan och V, medel för att àstakomma en tät anliggning av huven mot ytan.

Huven kan lämpligen kompletteras med - medel för mekaniskt avlägsnade av det oönskade ytskiktet, - medel för applicering och avlägsnande av sköljvätska, lämpligen kan samma sprut- och sugmunstycken som för applicering av dekontamineringsmedel användas, - medel för applicering av inhibitorer mot deponering eller annan form av efterbehandling.

Vid behandling appliceras huven pà en del av den yta med ett oönskat ytskikt, som ska behandlas, varefter behandlingen utföres pà sedvanligt sätt; - dekontamineringsmedlet appliceras på ytan, - mikrovàgsfältet appliceras att verka pà det oönskade ytskiktet och dekontamineringsmedlet, - ytan renspolas. 503 373 10 Dekontamineringsmedlet kan under behandlingen recirkuleras för att minimera kemikalieátgángen/avfallsmängden_ Avlägs- nade delar av ytskiktet och dekontamineringsmedlet liksom sköljvätska avlägsnas med sugmunstyckena och omhändertas med vedertagna metoder. Efter avslutad behandling förflyttas huven till nästa ytomràde till dess att hela väggen dekonta- minerats.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 5o3 373 11 PATENTKRAV

1. Sätt att vid dekontaminering av en yta, en komponent eller ett verktyg, vilken befinner sig i eller har använts i en kärnanläggning, helt eller delvis avlägsna på ytan genererat eller deponerat ytskikt, vilket innefattar radio- aktiva nuklider, där ett dekontamineringsmedel i form av en vätska, en blandning av vätskor, ett skum eller en gel, appliceras pà ytskiktet för att sönderbryta, åtminstone delvis upplösa och avlägsna ytskiktet, k ä n n e t e c k n a t a v, att ett mikrovàgsfält appli- ceras att verka på det deponerade ytskiktet och därpå applicerat dekontamineringsmedel, varigenom dekontamine- ringsmedlets penetrering, sönderdelning och upplösning samt avlägsnandet av ytskiktet förbättras och behandlingstiden avkortas och tillsatsen av dekontamineringsmedel kan hållas låg.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att som dekontamineringsmedel används en syra såsom fosforsyra, citronsyra eller oxalsyra, och att ytskiktet utgörs av en på en metallyta deponerad eller genererad oxidfilm.

3. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att som dekontamineringsmedel används ett basiskt medel, såsom ett karbonat, en hydroxid eller ett silikat, och att ytskiktet utgörs av en oxidfilm.

4. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att som dekontamineringsmedel används ett fettlösande ämne, och att ytskiktet innehåller fett.

5. Sätt enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v, att en lösning av minst två samverkande dekontamineringsmedel, såsom en svag och en stark syra, en svag och en stark bas, ett fettlösande ämne och en syra eller en bas, en komplexbildare och en syra eller en bas används. 10 15 503 373 12

6. Sätt enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v, att till dekontamineringsmed- let tillsättes en lösning innefattande átminstànde ett skum- bildande och skumstabiliserande medel i form av en tensid eller blandningar av tensider till en halt av 0.1 till 10 viktsprocent och överföres till ett skum.

7. Sätt enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t a v, att till dekontamineringsmedlet tillsättes en lösning inne- fattande åtminstone en nonjontensid i en halt av 0.5 till 2 viktsprocent.

8. Sätt enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t a v, att till dekontamineringsmedlet tillsättes en lösning inne- fattande en blandning av en non-jontensid i kombination med en anjontensid i en total tensidhalt av 0.5 till 2 viktspro- cent.