Способ повышения эффективности локализации загрязненных радиоактивными веществами пористых поверхностей
Изобретение относится к области охраны окружающей среды. Сущность изобретения: способ повышения эффективности локализации загрязненных радиоактивными веществами пористых поверхностей, включающий нанесение на загрязненные радиоактивными веществами пористые поверхности пленкообразующих веществ. Подлежащие локализации загрязненные радиоактивными веществами пористые поверхности перед нанесением пленкообразующих веществ смачивают водой или раствором поверхностно-активного вещества для увеличения толщины локализующей пленки. Преимущества изобретения заключаются в повышении эффективности локализации радиоактивных загрязнений. 2 табл.
Изобретение относится к атомной энергетике и радиохимической промышленности, в частности к способам локализации поверхностных радиоактивных загрязнений при проведении работ по выводу из эксплуатации ядерных объектов и демонтажу строительных конструкций в условиях, когда эффективная дезактивация затруднена или невозможна.
К настоящему времени вывод из эксплуатации отработавших свой ресурс АЭС, промышленных реакторов, радиохимических объектов становится насущной необходимостью. Практически независимо от принятого варианта вывода объекта из эксплуатации [Полуэктова Г.Б., Ковальчук О.В., Круглов А.К. Снятие АЭС с эксплуатации. / Атомная техника за рубежом, 1990, №8, С.3-8.] при выполнении работ необходим демонтаж оборудования и строительных конструкций из кирпича и бетона. При работе с загрязненными поверхностями необходимы мероприятия по предотвращению радиоактивных аэрозольных выбросов в окружающую среду. Радикальным средством решения этой проблемы является эффективная дезактивация, однако, когда последняя затруднена или невозможна, необходимо прибегать к локализации поверхностных загрязнений.
Для локализации радиоактивных загрязнений как на непористых, так и пористых поверхностях используются многочисленные композиции на основе органических и неорганических пленкообразующих веществ. Известны составы для изоляции поверхностных радиоактивных загрязнений на основе сульфитно-спиртовой барды, жидкого стекла, полимерных органических соединений, мочевино-формальдегидной смолы и многие другие. Составы наносятся на защищаемые поверхности кистью или пневмораспылением [Зимон А.Д., Пикалов В.К. Дезактивация. М., ИЗДАТ, 1994, С.197-199], а также с использованием вспененных пленкообразующих композиций [Патент Российской Федерации на изобретение №2194321, кл. С 21 Р 9/28, 9/34, 2002]. При локализации загрязнений на металлических поверхностях композициями на основе поливинилового спирта достигается весьма высокая эффективность локализации [Ровный С.И., Арсентьева Н.В., Емельянов Н.М., Казакевич Ю.В. Вспененные композиции для улучшения радиационной обстановки при выводе из эксплуатации ядерных объектов. / Атомная энергия, 2002, Т.93, вып.5, С.372-376], для пористых материалов этот показатель существенно ниже [Арсентьева Н.В.,. Емельянов Н.М., Казакевич Ю.В., Ровный С.И. Локализация продуктов деления вспененными композициями на строительных материалах. / Четвертая Российская конференция по радиохимии. Тезисы докладов, Озерск, 2003, С.216-217].
Сходные признаки аналогов и заявляемого способа: локализацию поверхностных загрязнений на пористых материалах проводят нанесением на поверхности защитной пленки на основе водорастворимых пленкообразователей.
В качестве прототипа выбран способ локализации радиоактивно загрязненных строительных материалов (бетон, кирпич), в котором загрязненные поверхности изолируют от окружающей среды путем нанесения на них полимерных растворов на основе поливинилового спирта [Ампелогова Н.И., Криницкий В.Г., Симановский В.М. и др. "Дезактивация оборудования и систем 1-го блока Ленинградской АЭС при выводе из эксплуатации" Атомная энергия, т.85, вып.2, с.142].
Причиной, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, является низкая эффективность локализации радиоактивных загрязнений, в особенности на вертикальных поверхностях строительных материалов, обусловленная малой толщиной поверхностной локализующей пленки, не обеспечивающей значительного снижения остаточной снимаемой загрязненности. Формированию достаточно толстых защитных пленок на пористых поверхностях препятствует капиллярное впитывание поверхностью пленкообразующей жидкости, скорость которого зависит от свойств пористых поверхностей и характеристик пленкообразующего раствора.
Задачей изобретения является создание способа повышения эффективности локализации загрязненных радиоактивными веществами пористых поверхностей.
Технический результат заявленного изобретения заключается в надежной изоляции пористых поверхностей, загрязненных радионуклидами от окружающей среды, а также в получении достаточно плотного слоя локализующего материала на загрязненной поверхности.
Технический результат достигается за счет того, что в способе повышают эффективность локализации загрязненных радиоактивными веществами пористых поверхностей путем нанесения на них пленкообразующих веществ. При этом подлежащие локализации загрязненные радиоактивными веществами пористые поверхности перед нанесением пленкообразующих веществ смачивают водой или раствором поверхностно-активного вещества для увеличения толщины локализующей пленки.
Способ осуществляется следующим образом:
Подлежащие локализации загрязненные радиоактивными веществами пористые поверхности строительных материалов непосредственно перед нанесением пленкообразователя смачиваются с помощью распылителя водой или раствором поверхностно-активного вещества. Затем на смоченные поверхности кистью, распылителем или с помощью пены наносят раствор пленкообразующего вещества (например, 7-10% поливинилового спирта, 1% препарата ОП-10 или сульфонола, остальное - вода), после высыхания которого формируется локализующая пленка, снижающая остаточное снимаемое загрязнение.
Пример 1. Для подтверждения повышения эффективности локализации при смачивании пористых поверхностей образцы штукатурки (плотность - 1,5 г/см3, свободная пористость - 0,17 см3/г) загрязняли продуктами деления (Cs - 137, Ru - 106, Sr - 90) методом сухого мазка с поливинилхлоридного пластика. Затем измеряли исходную плотность потока β-частиц и взвешивали образцы. Часть образцов помещали на 1 с в раствор 7% поливинилового спирта и 1% ОП-10, повторно взвешивали и сушили на воздухе в течение 24 часов. Другие образцы предварительно погружали в воду, взвешивали, погружали на 1 с в раствор того же пленкообразователя, взвешивали и сушили. На основании результатов взвешиваний рассчитывали удельные массы поглощенной воды и раствора поливинилового спирта (ПВС). После суточной сушки на воздухе определяли остаточную снимаемую загрязненность методом сухого мазка. Усредненные результаты испытаний приведены в таблице 1.
Предварительное смачивание поверхности штукатурки при близких параметрах начального загрязнения и удельной массы пленкообразующей жидкости приводит к снижению вдвое остаточной снимаемой загрязненности.
| Таблица 1 Результаты определения эффективности локализации загрязнений на штукатурке при погружении в раствор поливинилового спирта | ||||
| Смачивание поверхности водой | Исходная плотность потока β-частиц, част./см2с | Удельная масса поглощенной воды, г/м2 | Удельная масса поглощенного раствора ПВС, г/м2 | Остаточная снимаемая загрязненность, част./см2с |
| - | 1650 | 0,0 | 184,0 | 575 |
| + | 1700 | 264,1 | 184,1 | 275 |
| + | 1980 | 286,4 | 175,5 | 350 |
Пример 2. Для подтверждения повышения эффективности локализации при предварительном смачивании пористых поверхностей и нанесении локализующих пленок с помощью пен были подготовлены образцы штукатурки в условиях, оговоренных в примере 1. Смоченные водой и несмоченные образцы были завешены в стаканы вместимостью 0,6 л и заполнены пеной с кратностью 45. Для генерации пены использовали раствор того же состава, что и в примере 1. После разрушения пенного слоя высотой 0,1 м образцы взвешивали, сушили при комнатной температуре в течение суток и определяли остаточную снимаемую загрязненность методом сухого мазка. Результаты испытаний приведены в таблице 2.
Время контакта образцов с локализующей пеной составляло около 14 минут. Для использованных образцов штукатурки удельная масса поглощенной воды в 100 г/м2 соответствует глубине пропитки примерно 0,4 мм. Следовательно, в опытах глубина пропитки водой составляла 1-1,4 мм.
Из приведенных данных следует, что предварительное смачивание пористых поверхностей водой независимо от способа нанесения пленкообразующего раствора на основе поливинилового спирта или другого водорастворимого полимера приводит к снижению остаточной снимаемой загрязненности. Следует учесть, что радионуклиды на поверхностях образцов находились в виде нитратных солей, что является наихудшим с точки зрения эффективности локализации вариантом, поскольку загрязнения хорошо растворимы в воде. В случае малорастворимых загрязнений эффективность локализации будет выше.
| Таблица 2 Результаты определения эффективности локализации загрязнений на штукатурке при обработке пеной с кратностью 45 | ||||
| Смачивание поверхности водой | Исходная плотность потока β-частиц, част./см2с | Удельная масса поглощенной воды, г/м2 | Удельная масса поглощенного раствора ПВС, г/м2 | Остаточная снимаемая загрязненность, част./см2с |
| - | 1400 | 0,0 | 289,9 | 75 |
| - | 1140 | 0,0 | 312,5 | 52 |
| + | 1380 | 325,3 | 236,6 | 17 |
| + | 1890 | 343,4 | 225,3 | 31 |
Способ повышения эффективности локализации загрязненных радиоактивными веществами пористых поверхностей, включающий нанесение на загрязненные радиоактивными веществами пористые поверхности пленкообразующих веществ, отличающийся тем, что подлежащие локализации загрязненные радиоактивными веществами пористые поверхности перед нанесением пленкообразующих веществ смачивают водой или раствором поверхностно-активного вещества для увеличения толщины локализующей пленки.
