Раствор для очистки объектов от урановых соединений и способ очистки

 

Изобретение относится к удалению отклонений окалины, урановых загрязнений с оборудования. Раствор для очистки загрязненных ураном узлов состоит из растворителя, включающего карбонат аммония, перекись водорода, и хелатирующего агента, выбранного из группы карбоновых кислот, в определенном соотношении, причем раствор имеет рН 9-9,5 и дополнительно содержит пенообразователь. Способ очистки предусматривает смешивание раствора, вызывая его вспенивание в резервуаре, расположенном снаружи загрязненного узла и связанного с ним по жидкости, вспененный раствор подают с помощью воздуха или инертного газа во все пустоты загрязненного узла, что позволяет пене раствора конденсироваться и непрерывно смачивать обрабатываемые поверхности. Изобретение позволяет эффективно удалять урановые загрязнения с поверхностей технологического оборудования и труб большого диаметра. Пенная очистка позволяет очищать такие узлы, как вентиляционные сети. 2 с. и 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к удалению отложений окалины и продуктов коррозии с оборудования, в частности к применению химических препаратов для удаления урановых загрязнений с оборудования.

С промышленного энергетического оборудования необходимо постоянно удалять скапливающиеся на нем отложения окалины и продуктов коррозии. Обычно, растворители для химической очистки более эффективно удаляют отложения, если их применяют при температуре от 150 до 300^oF (65,6-148,9^oC), причем эта температура зависит от используемого растворителя. Температуру растворителя обеспечивают либо путем заполнения узла растворителем, с последующим разогревом агрегата, такого как паровой котел, либо посредством предварительного заполнения этого узла горячей водой для нагревания металлических поверхностей с последующей откачкой воды и повторным заполнением горячим растворителем. При использовании горячей воды для предварительного нагрева металлических поверхностей обычно к растворителю во время заполнения узла примешивается пар для достижения требуемой температуры растворителя.

Операции химической очистки можно проводить по методу заполнения и выдерживания, либо путем рециркуляции растворителя. Обычно, неорганические кислоты, такие как соляная, серная и фосфорная, достаточно эффективны для применения по методу заполнения и выдерживания. Органические очищающие растворители, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), лимонная кислота, гликолевая кислота, и т.п. менее эффективны и должны применяться при более высоких температурах (220-330^oF) (104,4-165,6^oC) при постоянной рециркуляции через оборудование. Рециркуляции можно обеспечивать с помощью внутреннего насоса, например, в котле с принудительной циркуляцией, или с помощью наружного, временно подключаемого насоса. При применении рециркуляции растворителя температуру растворителя, как правило, поддерживают с помощью временно подключаемого трубчатого теплообменника.

В последнее время для очистки металлов чаще всего используют один их четырех способ (1) химический, (2) ручной и механический, (3) электрохимический и (4) ультразвуковой. Для химической очистки используют те же основные технологии, которые используются для химической очистки энергетического оборудования. "Сильные" химические очищающие растворы, способные обеспечивать коэффициенты очистки (Df) от 50 до 100, обычно требуют, чтобы концентрация реагента была выше 5%, температура была выше 150^oF (65,6^oC), и имеют тенденцию к физической деградации обрабатываемой поверхности, давая относительно большие количества вторичных отходов. "Слабые" химические очищающие растворы, обеспечивающие коэффициенты Df только на уровне 5-10, обычно содержат реагенты в концентрации 0,1-1%, оставляют обработанные поверхности в пригодном к использованию состоянии и дают относительно небольшие количества вторичных отходов.

В прошлом, загрязненное ураном технологическое оборудование успешно очищали "сильными" химическими очищающими растворами с использованием минеральных кислот, таких как азотная кислота. Недавние исследования показали, что эффективную очистку загрязненного ураном технологического оборудования можно также обеспечить с помощью низкотемпературного раствора, содержащего хелаты. Эти растворы применяют посредством прокачки раствора в жидком состоянии через намеченное оборудование, делая выдержку на растворение.

Согласно изобретению предложен усовершенствованный способ химической очистки загрязненных ураном узлов большой емкости (с малым отношением поверхности к объему). Растворитель для химической очистки применяется в пенообразном состоянии. Вещество, вызывающее образование хелатных соединений, карбонат аммония, гидроокись аммония для контроля pH и перекись водорода используются в определенных соотношениях. Температура применения достигает 150^oF (65,6^oC), но особая эффективность обеспечивается при комнатных температурах. Поверхностно-активное вещество, добавляемое в раствор, действует как пенообразователь. Растворитель вспенивают в наружном пеногенераторе и подают в узел, чтобы пена заполнила все пустоты в нем. При конденсации пены растворитель смачивает поверхности и растворяет уран. Конденсированную пену собирают и возвращают в пеногенератор для повторного использования.

Согласно изобретению предложен усовершенствованный способ химической очистки загрязненных ураном узлов большой емкости (с малым отношением поверхности к объему). Уникальный растворитель для химической очистки применяется в пенообразном состоянии. Растворитель для химической очистки в основном содержит вещество, вызывающее образование хелатных соединений, карбонат аммония, гидроокись аммония для контроля pH, перекись водорода и поверхностно-активное вещество.

Предпочтительным веществом, вызывающим образование хелатных соединений, является этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), но могут использоваться и другие карбоновые кислоты, такие как гидроксиэтилендиаминтриуксусная кислота (HEDTA) или диэтилентриаминпентауксусная кислота (DTPA). Предпочтительна кислотная форма любого из упомянутых выше веществ, вызывающих образование хелатных соединений. Вещество, вызывающее образование хелатных соединений, применяется в концентрации приблизительно 25-200 г на литр раствора.

Карбонат аммония используется в концентрации приблизительно 10-25 г на литр раствора.

Уровень pH в растворе предпочтительно составляет 9,0-9,5. Для регулирования уровня pH подходит гидроокись аммония.

Перекись водорода используется в концентрации приблизительно 5-30 г на литр раствора.

Поверхностно-активное вещество используется в качестве пенообразователя при концентрации приблизительно 5-30 мл на литр раствора. При этом для использования пригоден целый ряд поверхностно-активных веществ, таких как олефин сульфонат натрия или лаурил сульфат натрия.

Предпочтительный растворитель вспенивают в наружном пеногенераторе путем быстрого перемешивания растворителя. Инертный газ или воздух подается в растворитель, повышая скорость вспенивания, а также вызывая переход пены из пеногенератора в узел по трубе или шлангу с большим диаметром. Важно, чтобы в узел поступало достаточно пены для заполнения всех пустот в загрязненном узле. При конденсации пены растворитель смачивает поверхности и растворяет уран. Операция пенной очистки выполняется непрерывно, причем оптимальный результат достигается, когда период полураспада пены составляет 1-3 мин. Этого времени достаточно для передачи пены из пеногенератора в узел и для достаточной конденсации пены, обеспечивающей непрерывное смачивание металлических поверхностей. Конденсированную пену собирают и возвращают в пеногенератор для повторного использования. Температура применения достигает 150^oF (65,6^oC), но наибольшая эффективность обеспечивается при комнатной температуре, в отличие от многих известных способов химической очистки, для которых требуется температура выше 150^oF (65,6^oC).

Изобретение позволяет эффективно удалять урановые загрязнения с поверхностей технологического оборудования и труб большого диаметра, при одновременном существенном снижении стоимости химических препаратов по сравнению с традиционным способом химической очистки. Экономия также обеспечивается за счет обработки меньшего количества отходов растворителя. Снижение общего количества отходов за счет применения растворителя урана в пенообразном состоянии должно составить 70%. Изобретение можно также применять в таких узлах, как вентиляционные сети, которые не могут выдержать вес жидкого очистительного раствора. Пенная очистка может также способствовать очистке за счет смещения загрязнений со своих мест и их уноса с пеной.

Поскольку объем изобретения предполагает множество разных вариантов и модификаций, которые могут быть внесены в подробно описанный вариант, следует понимать, что его детали следует воспринимать в иллюстративном, а не ограничительном смысле.

Формула изобретения

1. Раствор, используемый для очистки загрязненных ураном узлов, состоящий из растворителя, включающего карбонат аммония, перекись водорода, и хелатирующего агента, выбранного из группы карбоновой кислоты, отличающийся тем, что раствор карбоната аммония содержит от 10 до 25 г/л раствора, причем раствор имеет pH от 9 до 9,5, хелатирующего агента от 25 до 100 г/л раствора, перекиси водорода до 30 г/л раствора и раствор дополнительно содержит пенообразователь.

2. Раствор по п.1, отличающийся тем, что пенообразователь применяют в концентрации от 5 до 30 мл/л раствора.

3. Способ растворения урана из загрязненных ураном узлов, предусматривающий подачу раствора в резервуар, расположенный снаружи загрязненного узла и связанный с ним по жидкости, что обеспечивает непрерывное смачивание металлических поверхностей зараженного ураном узла, заключающийся в том, что подают раствор, содержащий растворитель, включающий карбонат аммония и перекись водорода, и хелатирующий агент, выбранный из группы, состоящей из кислотных форм ЕDТА, HEDTA и DТРА, отличающийся тем, что раствор содержит карбонат аммония от 10 до 25 г/л раствора, хелатирующий агент в концентрации от 25 до 100 г/л раствора, перекись водорода в концентрации до 30 г/л раствора, причем раствор имеет рН от 9 до 9,5 и дополнительно содержит пенообразователь, смешивают раствор, вызывая его вспенивание, вводят воздух или инертный газ во вспененный раствор для подачи пены раствора во все пустоты загрязненного узла для их заполнения, что позволяет пене раствора конденсироваться в загрязненном узле и непрерывно смачивать обрабатываемые металлические поверхности и затем возвращают сконденсировавшуюся пену в наружный резервуар.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что пенообразователь применяют в концентрации от 5 до 30 мл/л раствора.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что рН раствора регулируют с помощью гидроокиси аммония.