Способ электролитической полировки загрязненных поверхностей элементов атомных энергетических установок

 

Использование: дезактивация загрязненных радиоактивными нуклидами поверхностей. Сущность изобретения: изобретение предусматривает, что для электролитической полировки применялся такой деионат, который обогащается такими электролитами, которые повышают электропроводность деионата и одновременно могут обогащаться на собственной заводской установке для обогащения воды. При применении на атомных электростанциях в деионат можно добавлять такие электролиты, которые все равно имеются в первичном охлаждающем агенте. 5 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к способу электрополирования загрязненных поверхностей элементов автономных энергетических установок, основанному на том, что подлежащая очистке поверхность приводится в контакт с раствором деионатэлектролита, электрополировки поверхности проводится с помощью системы электродов, размещенной в растворе, после чего проводят обработку использованного раствора.

При эксплуатации атомных энергетических установок часто невозможно избежать заражения радиоактивными веществами находящихся с ними в контакте элементов установки, как трубопроводы, емкости, валы и т. п. Заражение полностью основано на отложении радиоактивных нуклидов на поверхностях этих элементов установки. Для дезактивации этих элементов до сих пор оправдывали себя способы электрополировки, которые, например, известны из выкладок [1.2] . По большинству этих способов электрополировки включается элемент установки, чья поверхность должна быть дезактивирована, в качестве анода, а губчатый электрод в качестве катода. Проводящее соединение между катодом и анодом получается с помощью деионата, к которому для гарантии достаточно большой проводимости примешивается электролит. Чаще всего для этого применяется разбавленная серная кислота или разбавленная фосфорная кислота. С помощью губчатого электрода при включенном напряжении омывается подлежащая дезактивации поверхность. При этом способе очень тонкий поверхностный слой с отложенными на поверхности загрязнениями выносится и вынесенный материал вымывается раствором электролита из деионита и электролита. По опыту, таким образом, может уменьшаться радиоактивность дезактивируемой поверхности без особых сложностей более чем на десятичный порядок.

Использование при дезактивации кислота содержит после дезактивации радиоактивную фракцию из вынесенного материала и поэтому должна подвергаться дорогостоящей очистке. Затраты на очистку очень значительны как собственно по стоимости процесса, так и относительно защиты персонала. Кислотные растворы, которые обычно остаются после дезактивации, собираются в специальные емкости и транспортируются к установкам по обработке. На станции и при транспортировке необходимы специальные экранирующие устройства, чтобы уменьшить радиоактивное излучение в окружающую среду до допустимой величины.

Одновременно при дезактивации нужно заботиться и о том, чтобы в значительной степени уменьшить утечки, чтобы избежать заpажения соседних зон установки. В особенности при дезактивации первичных контуров атомных станций должны быть тщательно загерметизированы все участки трубопроводов. Неизбежные утечки в трубопроводе, присоединяемом к дезактивируемому элементу установки, делают необходимым тщательное отсасывание проникшей жидкости. Эти дополнительные работы ведут к увеличению облучения персонала и также увеличивает технический риск и стоимость работ.

В основу изобретения положена задача уменьшить, во-первых, дозу облучения персонала при дезактивации элементов установки, и, во-вторых, технические и финансовые затраты на эти мероприятия.

Эта задача по изобретению решается тем, что с целью упрощения и удешевления способа и уменьшения облучения персонала с помощью эксплуатации собственной установки для обработки воды, для обработки использованного раствора применяется деионат, обогащенный электролитом, обработанным в собственной установке для обработки воды, а обработка использованного раствора после фильтрации твердых веществ проводится в собственной установке для обработки и очистки воды.

Из-за применения деионата, который обогащен такими электролитами, которые могут быть обработаны в собственной для станции установке для обработки воды, раствор, который обычно остается после дезактивации, больше не требует транспортировки в экранированных емкостях, а можно обогащать на собственной заводской установке для очистки и обогащения воды. Выпадающие при этом соли можно отфильтровывать. Кроме того, становится возможным при утечках жидкости из очищаемого конструктивного элемента в другие части установки, например, в присоединенный трубопровод отказаться от специального отсасывания вытекающей жидкости. Эта жидкость оттуда без каких-либо мероприятий попадает в собственную заводскую установку для обогащения воды, где она подвергается обработке. Благодаря этому значительно уменьшается облучающая нагрузка на персонал.

При применении на атомных электростанциях в деионат при особенно выгодном варианте изобретения можно добавлять такие электролиты, которые все равно имеются в первичном охлаждающем агенте. Благодаря этому надежно предотвращаются повреждения материала остатками электролита, остающимися в приграничных частях установки, так как применяемые электролиты все равно имеются в первичном охлаждающем агенте, а используемые материалы рассчитаны на эти электролиты.

Таким образом, на атомных электростанциях особенно выгодно добавлять в деионат борную кислоту или гидроокись лития.

Например температура обогащенного электролитом деионата повышается выше температуры окружающей среды. Благодаря этому повышается его электропроводность, что улучшает результат очистки.

Согласно другому примеру применяется губчатый электрод, расстояние от которого до обрабатываемой поверхности конструктивного элемента меньше 10 мм. Тем самым достигается наиболее полная очистка.

Если, например, нужно очистить внутренние стенки напорного трубопровода в первичном контуре атомного реактора при проведении профилактических работ, то можно использовать, например, устройство для электролитической полировки, которое предлагается [2] . Однако согласно предложенному способу вместо применяемого там электролитного раствора в большинстве случаев используется серная кислота - деионат, в который заранее добавлена, например, борная кислота. Так как электропроводность, достигаемая с помощью борной кислоты, значительно меньше, чем электропроводность, которую можно достигнуть с помощью серной кислоты, то также прохождение тока и тем самым съем материала в единицу времени будет меньшим.

Для компенсации этой минимальной производительности можно подаваемый к губчатым электродам обогащенный борной кислотой деионат нагревать перед вводом в губчатый электрод. Соблюдаемая при этом предельная температура ограничивается температуростойкостью губки и прочих конструктивных элементов губчатого электрода и также образованием пара. Температуры обогащенной борной кислотой деионата около 75^оС являются реалистичными при применении соответственно температуростойких губчатых материалов.

Затем для увеличения съема материала в единицу времени можно также уменьшить толщину применяемой губки, т. е. расстояние металлической части губчатого электрода от очищаемой поверхности. При этом хорошо пригодными являются толщины губок от 10 мм и меньше, преимущественно 5 мм.

Применение устройства для электролитической полировки можно осуществлять обычным способом. При этом однако со стороны установки целесообразно к подающему проводу для губчатого электрода подключать нагревательную систему для подогрева электролитного раствора. После завершения работ по электролитической полировке в улавливающий резервуар для электролитного раствора попадает обогащенный борной кислотой деионат со снятыми частицами поверхности, включая первоначально отложившийся на поверхности радиоактивный материал. Кроме того, внутреннее пространство обработанной таким образом трубы или резервуара загрязнено небольшими количествами оставшегося электролитного раствора. Так как эти остающиеся количества электролитного раствора состоят в основном из все равно содержащегося в первичном контуре деионата и борной кислоты и по своему количеству являются очень незначительными по отношению к количеству используемого при эксплуатации деионата, то атомная энергетическая установка после очистки без трудоемкого отсасывания оставшегося количества электролитного раствора снова может быть пущена в эксплуатацию. Обусловленное этим незначительное повышение содержания боpной кислоты в охлаждающем агенте без каких-либо затруднений может быть измеpено на собственной заводской установке для обогащения воды. Благодаря этому отпадает необходимость в использовании персонала для осуществления работ по отсасыванию. Электролитный раствор в улавливающем резервуаре после отфильтровывания снятого материала может постепенно подаваться на собственную заводскую установку для обогащения воды, там обогащаться и подаваться в магистраль первичного охлаждающего агента.

Большое преимущество этого способа очистки заключается в том, что может отпасть необходимость в осуществлении вызывающего повышение облучающей нагрузки на персонал и трудоемкого процесса отсасывания вытекающей в результате неизбежных утечек жидкости и, кроме того, становится излишней транспортировка израсходованного электролитного раствора за пределы территории атомной энергетической установки. Наконец, следующим преимуществом этого способа является то, что обработка электролитного раствора после очистки может осуществляться на собственной заводской установке для обогащения воды. После обработки раствора наибольшая часть, а именно деионат можно снова применять и лишь очень незначительный шлакообразный остаток отправлять на соответствующую обогатительную установку, это осуществляется периодически с остатками производственного процесса очистки воды. (56) 1. Заявка ФРГ N 333396, кл. G 21 F 9/30, 1985.

2. Заявка ФРГ N 335278, кл. G 21 F 7/00, 1985.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ПОЛИРОВКИ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ АТОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК, основанный на том, что очищаемую поверхность приводят в контакт с раствором деионат - электролит, осуществляют с помощью электродной системы, размещенной в растворе, электрополировку поверхности, после чего производят обработку отработанного раствора, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления способа и уменьшения облучающей нагрузки на персонал путем использования собственной установки для обогащения воды для обработки отработанного раствора используют деионат, обогащенный электролитом, приготовленным на собственной установке для обогащения воды, а обработку отработанного раствора осуществляют после его фильтрации от твердых веществ на собственной установке обогащения воды.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при электролитической полировке поверхности первого контура атомной электростанции деионат используют с электролитом, присутствующим в хладагенте первого контура.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в деионат добавляют борную кислоту.

4. Способ по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что в деионат добавляют гидроокись лития.

5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффективности способа путем повышения электропроводности, температуру обогащенного электролитом деионата повышают выше температуры окружающей среды.

6. Способ по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что в качестве одного из электродов применяют губчатый электрод и электролитическую полировку ведут при расстоянии от электрода до обрабатываемой поверхности менее 10 мм.