СПОСОБ ДЕЗАКТИВАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 1995 года по МПК G21F9/34 

Изобретение относится к дезактивации и может быть использовано при удалении радиоактивных загрязнений с внутренних и внешних поверхностей различных объектов, выполненных из металлов, пластиков, тканей.

Известны способы снятия радиоактивных загрязнений с поверхностей путем жидкофазной обработки загрязненных поверхностей растворами щавелевой и лимонной кислот [1]
Основным недостатком этого способа дезактивации является малая эффективность процесса, которая объясняется, во-первых, вторичными отложениями оксалатов и цитратов ряда металлов, входящих в состав поверхностного материала, например железа, и, во-вторых, узким спектром действия таких дезактиваторов, применяемых для дезактивации отдельных радиоактивных элементов, например Со⁶⁰.

Цитратные и оксалатные растворы применяются и в совокупности с другими дезактивирующими агентами, например в совокупности с щелочными солями этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) [2] В данном способе дезактивации процесс проводят в две стадии: сначала обрабатывают раствором щавелевой кислоты, а затем смесью щавелевой кислоты с ЭДТА при рН 7-9 и при 60-90^оС. Способ применим для отмывки корпуса ядерного реактора.

Недостатком данного способа также является ограниченная область его применения, которая объясняется узким спектром действия применяемых в данном способе дезактивирующих средств, эффективным по отношению к ограниченному числу радионуклеидов. Кроме того, данный способ эффективен только при повышенной температуре дезактивирующего средства (60-90^оС), что исключает возможность его применения при естественных климатических условиях.

Новый способ дезактивации поверхностей включает жидкофазную обработку раствором, содержащим продукт натрийгидроксидного карбоксиалкилирования полиэтиленамина монохлоруксусной кислотой, и последующую промывку дезактивированной поверхности водой.

Основным отличием нового способа от способа-прототипа является осуществление процесса отмывки с применением нового дезактивирующего агента водного раствора продукта натрийгидроксидного карбоксиалкилирования полиэтиленамина монохлоруксусной кислотой. Полученный продукт представляет собой смесь натриевых солей полиаминополиуксусных кислот с уд.весом d₄²⁰=1,28-1,40 с рН 9-10, содержащую также хлористый натрий. Как показали результаты хроматомасс-спектрометрическо- го анализа, в состав данной смеси, полученной из полиэтиленполиамина технического, соответствующего СТУ-49-2529-62, входят натриевые соли следующих кислот, мас. N-Диуксусных кислот, М.в. 400-600 и выше 10 Диэтилентриамин- пентауксусной кис- лоты (ДТПА) 10 N-Уксусных кислот, М. в. до 300-3 Монохлоруксусной кислоты 2, причем N-уксусные кислоты с М.в. до 300 содержат, мас. Аминоуксусную кислоту 0,2 Иминодиуксусную 1 Этилендиаминди- уксусную 0,5 Иминодиэтилен- амин-N,N¹-диуксус- ную-N-уксусную кислоту 0,3 Др. аминоуксусные кислоты 1.

Процесс дезактивации в новом способе осуществляется путем промывки загрязненной поверхности водным раствором, содержащим смесь натриевых солей аминокарбоновых кислот, осуществляемой при температуре от 4^оС до температуры кипения раствора, с последующей промывкой дистиллированной водой.

Преимущество нового способа отмывки перед способом-прототипом заключается как в повышенной дезактивирующей активности к отдельным радиоактивным элементам, так и в расширении области применения, охватывающей большую группу радионуклеидов (см. табл. 1, 2). Теоретически, исходя их структуры полиаминокарбоновых кислот, можно объяснить возрастание дезактивирующей активности у смеси полиаминокарбоновых кислот сложного состава по сравнению с эффективностью индивидуальных полиаминокарбоновых кислот. По всей вероятности, при обработке поверхностей, загрязненных радиоактивными элементами, в данном процессе происходит образование смешаннолигандных комплексонатов, благодаря присутствию в растворе нескольких лигандов различной дентатности и дополнительного лиганда-хлорид-иона. Вследствие образования смешанных комплексов происходит резкое увеличение устойчивости комплекса к диссоциации, что, в свою очередь, приводит к повышению эффективности процесса по сравнению с эффективностью процессов, в которых используются индивидуальные кислоты. Дополнительным преимуществом нового способа является отсутствие нежелательного корродирующего эффекта при обработке загрязненной металлической поверхности, что подтверждается данными табл. 3.

Данный способ является экономически более целесообразным, чем известные способы дезактивации с применением отдельных индивидуальных полиаминополикар- боновых кислот, поскольку он не требует включения дополнительной трудоемкой стадии извлечения и очистки конкретной полиаминополикарбоновой кислоты. В силу большей эффективности предлагаемого дезактиванта, он может применяться и в меньших концентрациях, чем индивидуальные полиаминокарбоновые кислоты, что облегчает утилизацию радиоактивных отходов, улучшая таким образом экологические показатели процесса.

Достоинством нового способа дезактивации перед способом-прототипом является и широкий температурный диапазон его осуществления (от 4^оС до температуры кипения раствора), что дает возможность применять способ не только в закрытых помещениях при нормальной и повышенной температуре, а также в открытом пространстве для натурных объектов в различных естественных климатических условиях. Все это делает новый способ промышленно осуществимым.

Применяемый в качестве дезактивирующего агента продукт карбоксиалкилирования полиэтиленполиамина монохлоруксус- ной кислотой получают смешением монохлоруксусной кислоты с полиэтиленполиамином в молярном соотношении 5,2: 1, подщелачиванием реакционной смеси до рН 9-10 гидроокисью натрия, выдерживанием при температуре порядка 50^оС, охлаждением до комнатной температуры, выделением из реакционного продукта выпавшего осадка хлорида натрия фильтрацией. Получаемый реакционный раствор применяется для дезактивации поверхностей как в разбавленном, так и неразбавленном виде.

Изобретение иллюстрируется приведенной ниже методикой для определения дезактивирующей способности.

Методика для определения дезактивирующей способности.

1. Подготовка образцов к испытаниям.

1.1. При испытаниях дезактивирующих рецептур используют образцы стали 1Х18НН10Т, стали ст. 3, латуни, сплава АМГ.

1.2. Представляется не менее 6 подложек для каждого испытания. Подложки должны иметь форму диска диаметром 40 мм со скругленными кромками, толщина 4 мм.

1.3. За сутки до загрязнения подложки очищают, обезжиривают 2%-ным раствором соды, промывают водой и маркируют с нерабочей стороны.

2. Приготовление раствора дезактивирующего препарата.

2.1. Испытуемый дезактивирующий раствор препарата в дистиллированной воде приготовляют в день проведения испытаний.

2.2. При использовании разбавленного препарата приготавливают 1%-ный или 5% -ный раствор разбавлением продукта карбоксиалкилирования дистиллированной водой.

2.3. Растворение дезактивирующего препарата в дистиллированной воде проводится без нагревания либо с нагреванием.

3. Приготовление загрязняющих растворов.

3.1. Раствор смеси азотнокислых солей радионуклеидов: цезий-137, церий-144, празеодим-144, а также других радионуклеидов (стронция, марганца, кобальта, железа, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, ниобия, плутония, полония) переносят из ампулы в стеклянную колбу с притертой пробкой и разбавляют до соответствующей объемной активности.

3.2. Рабочий раствор радионуклеидов приготовляют разбавлением 1 мл концентрированного раствора по п. 3.1. в 50 мл дистиллированной воды.

3.3. Растворы используют до тех пор, пока их значения удельной активности не изменились больше, чем на 5% по сравнению с удельной активностью, рассчитанной на день проведения измерений.

4.1. Требования к радиометрической установке для регистрации бета-излучения по ГОСТ 26412-85.

5. Загрязнение подложек радионуклеидами.

5.1. В центр каждой подложки наносят пипеткой 0,1-0,5 мл загрязняющего раствора в зависимости от концентрации радионуклеида и склонности представляемого материала к дезактивации.

5.2. Подложки сушат в вытяжном шкафу при температуре 22+2^оС от 18 до 20 ч.

5.3. Измеряют уровень начального радиоактивного загрязнения подложек.

6. Дезактивация.

6.1. Дезактивацию подложек проводят в стеклянных стаканах емкостью 150 мл, заполненных раствором препарата, путем перемешивания на магнитной мешалке.

6.2. После этого подложки промывают дистиллированной водой и сушат в вытяжном шкафу при температуре 22+2^оС от 18 до 20 ч.

6.3. Измеряют уровень остаточного радиоактивного загрязнения подложек в соответствии с требованиями ГОСТ 25146-82.

7. Обработка результатов испытаний.

Дезактивирующие свойства препаратов характеризуются значением коэффициента дезактивации К_д, определяемого отношением уровней радиоактивного загрязнения подложек до А_н и после А_к дезактивации:
К_д=А_н/А_к.

Обработка и оформление результатов проводится в соответствии с ГОСТ 25146-82.

7.2. Погрешность определения коэффициента дезактивации, как правило, не должна превышать 30% при доверительной вероятности 0,9.

Ниже результаты испытаний сведены в табл. 1-3.

Использование: удаление радиоактивных загрязнений с поверхностей технологического оборудования различных объектов. Сущность изобретения: способ дизактивации основан на использовании раствора, содержащего производные полиаминполиуксусных кислот, полученного карбоксиамированием полиэтиленполиамина монохлоруксусной кислотой, и составов на его основе. 3 табл.

СПОСОБ ДЕЗАКТИВАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ путем обработки раствором, содержащим полиаминополикарбоксилаты, с последующей промывкой поверхности водой, отличающийся тем, что в качестве полиаминополикарбоксилата используют продукт натрийгидроксидного карбоксиалкилирования полиэтиленамина монохлоруксусной кислотой.