Способ утилизации радиоактивно загрязненных металлических частей

 

Изобретение относится к способу утилизации металлических частей, загрязненных радиоактивными элементами, в частности источниками α-излучения. Для этого из металлических частей образуют расплав и шлак и шлак затем отделяют от расплава. Перед образованием расплава и шлака радиоактивные элементы окисляют. Для этого радиоактивно загрязненные металлические части в течение некоторого промежутка времени при температуре ниже температуры плавления металлических частей подвергают воздействию атмосферы, содержащей кислород. Содержащая кислород атмосфера может являться сухим или влажным воздухом. Технический результат заявленного изобретения заключается в дезактивации как расплава металла, так и изготовленных из него металлических фасонных деталей, которые могут применяться неограниченно. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способу утилизации металлических частей, радиактивно загрязненных радиоактивными элементами, в частности источниками α-излучения, причем из металлических частей образуют расплав и шлак и шлак затем отделяют от расплава.

При демонтаже, а также при работе ядерно-технических установок образуется в больших объемах радиоактивно загрязненный, в частности содержащий железо, металлический лом, который должен быть утилизован или устранен. Обычно этот лом подвергают дезактивации плавлением. Этот лом содержит в качестве радиоактивных элементов, например, источники α-излучения, как уран, торий, трансурановые элементы и/или щелочно-земельные металлы.

Способ, описывающий дезактивацию плавлением, известен из DE 3318377 A1. При этом радиактивно загрязненный металл расплавляют и к образующемуся шлаку добавляют шлакообразующую компоненту. Тогда образуется шлак, который плавает на расплаве. Радиоактивные элементы (например, уран, нептуний и плутоний), которые вызвали радиактивное загрязнение металлических частей, собираются в шлаке. Таким образом, в то время, как концентрация этих элементов в шлаке возрастает, их концентрация в расплаве уменьшается. Это объясняется тем, что растворимость соответствующих элементов в шлаке выше, чем в расплаве. Таким образом достигается дезактивация расплава. Шлак позже снимают с поверхности расплава. Его объем является малым по сравнению с общим объемом расплава и шлака. Только этот малый объем шлака должен направляться на захоронение. Тем самым необходима только относительно малая емкость хранилища. Расплав металла, объем которого значительно больше объема шлака, является дезактивированным и может поэтому быть использован в дальнейшем. Например, из дезактивированного металла можно изготавливать металлические фасонные детали.

Хотя с известной дезактивацией плавлением элементы, вызвавшие радиоактивное загрязнение металлических частей, в основном удаляются из расплава металла, однако желательным является дальнейшее увеличение степени дезактивации.

Из FR 2479540 известен способ для устранения радиоактивных отходов, при котором составляющие этих отходов окисляют.

В основе изобретения лежит задача указания способа утилизации радиактивно загрязненных металлических частей, который в еще большей степени, чем раньше, очищает расплав металла от элементов, которые вызвали радиоактивное загрязнение металлических частей. То есть большее количество (объем или масса) радиоактивных элементов должно удаляться из расплава и вводиться в шлак.

Задача согласно изобретению решается тем, что перед образованием расплава и шлака радиоактивные элементы окисляют и что для окисления радиоактивных элементов радиоактивно загрязненные металлические части выдерживают в течение некоторого промежутка времени при температуре ниже температуры плавления металлических частей в содержащей кислород атмосфере.

Температура, при которой происходит окисление, должна быть, однако, по возможности высокой, то есть лежать только несколько ниже температуры плавления с тем, чтобы, с одной стороны, во время окисления еще не возникал расплав и, с другой стороны, было бы возможным по возможности полное окисление. Дело в том, что процесс окисления лучше протекает при повышенной температуре.

За счет того, что все радиактивно загрязненные металлические части и не только исключительно радиоактивные элементы подвергают процессу окисления, процесс предпочтительно упрощается. Так как радиоактивные элементы держатся на поверхности металлических частей, обеспечивается полное окисление этих элементов. То, что при этом окисляется относительно малая часть металла, из которого состоят сами металлические части, не мешает последующей дезактивации плавлением. Окислы элементов затем при расплавлении предпочтительно переходят в шлак.

Способом согласно изобретению достигается, в частности, преимущество, что радиоактивные элементы, которые должны растворяться в шлаке, присутствуют в виде окислов, растворимость которых в шлаке неожиданным образом является больше, чем растворимость неокисленных элементов. Следовательно, предпочтительным образом значительно большая доля элементов, которые вызвали загрязнение, удаляется из расплава металла. Расплав металла и тем самым также изготовленные из него, например, металлические фасонные детали являются за счет этого в значительной степени дезактивированными. Металлические фасонные детали могут тогда применяться неограниченно.

Содержащая кислород атмосфера может, например, являться сухим или влажным воздухом. Тогда предпочтительным образом не нужно подготавливать особую содержащую кислород атмосферу.

Промежуток времени, в течение которого металлические части для окисления удерживают при температуре, ниже температуры плавления металлических частей может, например, составлять от 10 минут до 60 минут. В таком промежутке времени обеспечивается достаточно полное окисление радиоактивных элементов.

Подлежащие дезактивации металлические части могут, например, содержать железо и/или медь.

Способом согласно изобретению достигается преимущество, что дезактивацией плавлением достигается значительно улучшенная степень дезактивации металлических частей. Изготовленные из дезактивированного расплава металла металлические фасонные детали могут тогда применяться неограниченно.

Формула изобретения

1. Способ утилизации металлических частей, радиоактивно загрязненных радиоактивными элементами, в частности источниками α-излучения, причем из металлических частей образуют расплав и шлак и шлак затем отделяют от расплава, отличающийся тем, что перед образованием расплава и шлака радиоактивные элементы окисляют и для окисления радиоактивных элементов радиоактивно загрязненные металлические части выдерживают в течение некоторого промежутка времени при температуре незначительно ниже температуры плавления металлических частей в атмосфере, содержащей кислород.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержащая кислород атмосфера является сухим или влажным воздухом.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что промежуток времени составляет 10 - 60 мин.