Способ дезактивации труб и трубных пучков - кислотно-абразивная дезактивация

Изобретение относится к области дезактивации твердых радиоактивных отходов, переработки жидких радиоактивных отходов и фиксации радиоактивных элементов в устойчивой твердой среде. С помощью суспензии с влажностью не менее 50%, содержащей глину, абразивный компонент до 20% от массы глины, диатомит до 25% от массы глины и фосфорную кислоту в количестве (20-25)%) от массы глины, производят дезактивацию внутренних поверхностей труб. Изобретение позволяет упростить дезактивацию. 1 ил.

 

Изобретение относится к охране окружающей среды, а точнее к удалению радиоактивных загрязнений с поверхностей оборудования, находившегося в контакте с радиоактивными средами.

Известны способы дезактивации конструкционных материалов путем воздействия на них растворами химических реагентов и промывкой [1]. К недостаткам подобных способов относится то, что дезактивирующие растворы после дезактивации становятся радиоактивными и должны в последующем подвергаться многостадийной переработке, как радиоактивные отходы (РАО), чтобы в конечном итоге перевести их в твердое и стойкое к внешним воздействиям состояние - упаковка отходов в прочную матрицу, обеспечивающую их длительное безопасное хранение.

Известен способ дезактивации [2], при котором дезактивация оборудования от поверхностных радиоактивных загрязнений производится путем воздействия ультразвука через глинистую суспензию с добавлением фосфорной кислоты и абразива, которая затем может переводиться в фосфатную керамику.

К недостаткам этого способа следует отнести то, что дезактивация производится при помощи ультразвука и для ее осуществления необходимо использовать сложное ультразвуковое оборудование, что усложняет и удорожает дезактивацию, а главное - во многих случаях невозможно напрямую воздействовать ультразвуком через дезактивирующий раствор на дезактивируемую поверхность без демонтажа или разборки оборудования, например, трубные пучки теплообменников или системы труб с тесной компоновкой.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Эта цель достигается тем, что в глинистую суспензию, содержащую абразивный компонент и фосфорную кислоту для увеличения сорбирующей способности суспензии добавляют диатомит, в количестве до 25% от массы глины, полученной суспензией с влажностью не менее 50% производят динамическое воздействие на внутреннею поверхность труб с помощью прокачки, при этом фосфорная кислота разрыхляет оксидные отложения на поверхности трубы, абразивные частицы за счет энергии потока удаляют их с поверхности трубы, а частицы диатомита и глины сорбируют их на своей поверхности и уносят из трубы, отработанный раствор после дезактивации подвергают отверждению.

На рис.1 представлена одна из возможных схем устройства для реализации предложенного способа применительно к дезактивации трубок теплообменной поверхности парогенераторов ядерной энергетической установки с использованием для подвода суспензии к трубкам устройства подобного установке для дезактивации теплообменной поверхности парогенератора [3].

Устройство состоит из емкости 1 для приготовления дезактивирующего раствора 2, насоса 3, манипулятора 4, установленного на коллекторе парогенератора 5. Манипулятор снабжен прижимной локальной ванной 6, направляющей дезактивирующий раствор в группу трубок теплообменной поверхности парогенератора 7, которыми коллектор 5 связан с другим коллектором 8. В коллекторе 8 установлен погружной насос 9, связанный трубопроводами с манипулятором 5 и баком для отстоя 10. В нижней части коллекторов установлены заглушки 11. Бак 10 снабжен насосом откачки отстоявшейся воды 12, патрубком подачи воздуха 13 и патрубком выдачи отстоя 14. Кроме того, в состав устройства входит емкость для отверждения и хранения отходов 15, снабженная съемным смесителем 16, патрубками подачи ингредиентов для отверждения 17, и нагреватель 18.

Дезактивация и последующая переработка радиоактивных отходов производится следующим образом. В емкости 1 производится приготовление дезактивирующей жидкости, представляющей собой водную суспензию глины с влажностью не менее 50%, включающую в себя абразивный компонент в количестве до 10% от массы глины и диатомита (до 25% от массы глины) с добавлением фосфорной кислоты в количестве (20-25)% от массы глины. Для исключения попадания дезактивирующего раствора в систему трубопроводов первого контура в нижней части коллекторов 5 и 8 устанавливают заглушки 11. После этого включают насос 3, который подает суспензию посредством манипулятора 4 и прижимной локальной ванны 6 в группу теплопередающих трубок 7. При этом в полости локальной ванны суспензия не только направляется в теплообменные трубки, но и, взаимодействуя с поверхностью коллектора, производит его дезактивацию. Дезактивирующий раствор, перемещаясь по трубкам со скоростью не менее 1 м/сек, поступает в другой коллектор парогенератора 8; при этом фосфорная кислота, реагируя с оксидными отложениями на внутренней поверхности труб, разрыхляет их, абразивные частицы, перемещаясь со скоростью потока дезактивирующего раствора по трубе, отделяют их от поверхности трубы, а частицы диатомита и глины сорбируют их на своей поверхности. После того, как вся суспензия из емкости 1 будет перекачена в коллекторы, линия подачи суспензии на манипулятор отключается, и включается линия подачи суспензии на манипулятор от насоса 9. Манипулятор 4, перемещая прижимную локальную ванну 6 от одной группы трубок к другой, производит дезактивацию всех трубок парогенератора. По окончании дезактивации, которое определяется по прекращению роста активности дезактивирующего раствора, отключается линя подачи раствора от насоса 9 на манипулятор 4, и включается линия подачи раствора от насоса 9 на емкость 10. В емкости 10 раствор отстаивается, при этом радионуклиды, адсорбированные частицами диатомита и глины, переходят в осадок. Отстоявшуюся воду при помощи насоса 12 откачивают для повторного использования, например, для приготовления новых дезактивирующих растворов. Густой осадок подачей воздуха через патрубок 13 выдавливают емкость 15. В емкости 15 отстой досушивают нагревом от нагревателя 18 при перемешивании смесителем 16 до влажности не более 30%, затем переводят в твердое состояние фосфатной керамики дополнительным введением через систему патрубков 17 оксидов металлов и при необходимости - фосфорной кислоты или фосфатов. После отверждения емкость 15 закрывают и отправляют на склад хранения твердых радиоактивных отходов.

При поиске аналогов и прототипа не обнаружены технические решения, сходные с отличительными признаками заявляемого способа, что доказывает соответствие заявляемой совокупности признаков критерию изобретения "Изобретательский уровень".

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволил выявить отличительные признаки, что доказывает соответствие заявляемой совокупности признаков критерию изобретения "новизна".

Возможность использования заявляемого изобретения в отечественной промышленности позволяет сделать вывод о его соответствию критерию «промышленная применимость».

По предлагаемому способу путем динамического воздействия на дезактивируемую поверхность трубы потока дезактивирующего раствора, представляющего собой суспензию глины в воде с добавлением диатомита, абразива и фосфорной кислоты достигается возможность эффективной дезактивации тесно расположенных протяженных труб (трубных пучков) и возможность перевода дезактивирующего раствора в твердое состояние фосфатной керамики, при этом дезактивирующая жидкость состоит из водной суспензии глины с абразивным компонентом до 10% от массы глины, диатомита" (до 25% от массы глины), имеющая влажность не менее 50% с добавлением фосфорной кислоты в количестве (20-25)% от массы глины.

Библиография

1. Патент №2245587 RU.

2. Патент №2416833 RU.

3. Патент №2184997 RU.

Способ дезактивации труб и трубных пучков, заключающийся в пропускании через них дезактивирующей жидкости, состоящей из водной суспензии глины с абразивным компонентом до 10% от массы глины, диатомита до 25% от массы глины, имеющей влажность не менее 50%, с добавлением фосфорной кислоты в количестве 20-25% от массы глины.