Способ дезактивации твердых поверхностей

 

Изобретение относится к ядерной технологии и может быть использовано для дезактивации твердых, преимущественно бетонных поверхностей. Изобретение позволяет повысить экономичность процесса дезактивации. В поверхностном слое, загрязненном радионуклидами, создают термические напряжения посредством воздействия на поверхность открытыми, расположенными в ряд газокислородными факелами в зоне максимальной температуры последних. Факелы перемещают вдоль поверхности со скоростью 0,012 - 0,083 м/с, а скорость истечения топлива в каждом из факелов поддерживают равной 28,1 - 214,0 м/с. В качестве горючего газа используют ацетилен или пропан. После воздействия факелами может быть проведена дополнительная обработка поверхности механическими средствами. 3 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к ядерной технологии и может быть использовано для дезактивации твердых поверхностей, преимущественно выполненных из бетона, например потолочных и стеновых перекрытий, других строительных конструкций.

Известен способ дезактивации твердых поверхностей путем удаления загрязненного радионуклидами слоя посредством воздействия на слой раствором реагентов и удаления веществ, образующихся в результате реакции.

Известный способ широко применяется для дезактивации металлов с использованием широкого спектра реагентов. Однако для дезактивации бетона данный способ практически не пригоден ввиду химической инертности составляющих бетонов.

Известен также способ дезактивации твердых поверхностей на основе бетона путем механического воздействия на поверхностный слой посредством зубила, разрушения и удаления этого слоя.

При использовании этого способа коэффициент дезактивации практически бесконечен, однако производительность его весьма низкая и соответственно велики дозозатраты, так как предполагается ручной труд.

Целью изобретения является повышение экономичности.

Цель достигается тем, что в способе дезактивации твердых поверхностей путем создания термических напряжений в поверхностном слое, загрязненном радионуклидами, достаточных для разрушения этого слоя и удаления разрушенного слоя, термические напряжения создают воздействием на поверхность слоя открытыми, расположенными в ряд газокислородными факелами в зоне их максимальной температуры, причем факелы перемещают вдоль поверхности со скоростью 0,012...0,083 м/c, а скорость истечения топлива в каждом из них поддерживают равной 28,1...213,0 м/с.

В качестве горючего газа может быть использован ацетилен или пропан.

После воздействия факелами может быть проведена дополнительная механическая обработка поверхности.

Создание термических напряжений посредством воздействия открытых факелов является предпочтительным, так как позволяет реализовать для создания необходимых градиентов температуры, а следовательно, ударных тепловых нагрузок, все составляющие теплообмена, причем определяющую роль в данном случае играет теплообмен излучением. Его вклад становится соизмеримым со вкладом в теплообмен конвективной составляющей.

Оптимальное сочетание излучения и конвекции позволяет включить в процесс разрушения действие кристаллов кварца, который является одним из основных составляющих большинства марок бетона. За счет более высокой, чем у остальных компонентов, теплопроводности и высокого температурного коэффициента объемного расширения происходит интенсивное развитие трещин в поверхностном слое бетона.

Однако эффективность разрушения поверхностного слоя определяющим образом зависит также от скорости перемещения факелов вдоль поверхности.

При перемещении факелов со скоростью ниже 0,012 м/с ударных тепловых нагрузок не возникает, так как скорость распространения температурных волн в бетоне такова, что смежные участки бетона прогреваются. При скорости перемещения фронта пламени выше 0,083 м/с также не удается создать достаточных для разрушения температурных напряжений, как ввиду того, что кристаллы кварца, находящиеся под поверхностью, не получают достаточного теплового потока, так и потому, что время взаимодействия факела с поверхностью в этом случае недостаточно для прогрева слоя до необходимой температуры.

Указанные выше возможности предела изменения скорости перемещения фронта пламени справедливы при условии, что скорость истечения топлива выше 28,1 м/с и ниже 214,0 м/с. При скорости истечения ниже указанного предела резко снижается конвективная составляющая теплообмена между факелом и поверхностью. При скорости, превышающей указанную в пределе, происходит перевод в аэрозоли части бетона, что весьма нежелательно, так как приводит к рассеиванию радионуклидов, требует спецвентиляции и применения фильтров.

Таким образом, заявленному техническому решению присущи признаки, отсутствующие у технических решений, известных заявителю. Эти признаки являются существенными, что позволяет сделать вывод о том, что заявленное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Примеры реализации.

Для дезактивации бетона марки 100 использовалось разработанное заявителем горелочное устройство инжекционного типа с кислородом в качестве активного газа и ацетиленом - в качестве инжектируемого. Смесь поступала в цилиндрический коллектор и распределялась по соплам, расположенным в ряд. Количество сопл - 65. Расход ацетилена составлял 0,0012 кг/с, расход кислорода - 0,0021 кг/с.

Давление кислорода при этом было равно 0,42 МПа, давление ацетилена - 0,06 МПа. На выходе из сопл смесь ацетилена с кислородом сгорела с образованием ряда факелов, имеющих типичную структуру с зоной максимальных температур на границе ядра факела. Горелочное устройство устанавливали на таком расстоянии от поверхности, чтобы ядро факела, имеющее голубой цвет, контактировало с поверхностью. Затем горелочное устройство перемещали вдоль поверхности со скоростью 0,015 м/с. При этом скорость истечения смеси из сопл составляла 76,3 м/с. За фронтом пламени поверхность бетона покрывалась сетью трещин с отделением осколков чешуйчатой структуры на глубине 2,2 мм.

Механическая обработка после прохождения факелов не проводилась, так как отслоение верхнего слоя было полным. Производительность дезактивации составляла 23,7 м²/ч, коэффициент дезактивации - 123,0.

Использование заявленного технического решения позволит существенно повысить экономичность дезактивации типовых строительных конструкций, так как для реализации его используются простые технические средства. Процесс дезактивации автоматизирован, включая розжиг горелки и контроль пламени.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ДЕЗАКТИВАЦИИ ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ путем создания термических напряжений в поверхностном слое, загрязненном радионуклидами, достаточных для разрушения этого слоя и удаления разрушенного слоя, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, термические напряжения создают воздействием на поверхность слоя открытыми расположенными в ряд газокислородными факелами в зоне их максимальной температуры, причем факелы перемещают вдоль поверхности со скоростью 0,012 - 0,083 м/с, а скорость истечения топлива в каждом из них поддерживают равной 28,1 - 214,0 м/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве горючего газа используют ацетилен.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве горючего газа используют пропан.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после воздействия факелами дополнительно проводят механическую обработку поверхности.