СПОСОБ КОНСЕРВАЦИИ ПОМЕЩЕНИЯ, ЗАГРЯЗНЕННОГО РАДИОНУКЛИДАМИ Российский патент 1997 года по МПК G21F9/34 

Изобретение относится к атомной технике, к способам консервации помещений и внутренних полостей оборудования загрязненных радионуклеидами при аварийных ситуациях с ядерным топливом. Способ может быть применен в работах по снятию с эксплуатации атомных производства и АЭС. Способ может быть применен при ликвидации аварий с токсичными и вредными для здоровья веществами.

Опыт ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС показал необходимость полной консервации значительного числа помещений четвертого блока. Через ряд помещений необходим проход персонала для выполнения недостаточных и эксплуатационных функций. Необходимость консервации помещений определяется следующими требованиями:
в ряде помещений с большим радиационным фоном конструкции находятся в полуразрушенном состоянии, их обрушение может привести к выбросу радиактивной пыли через проемы и вентиляционные системы;
в ряде помещений имеются радиактивные пылевидные отложения, которые могут попасть в вентиляционные системы;
ряд помещений имеют значительный рациональный фон, не позволяющий провести дезактивационные работы. Доступ персонала в эти помещения необходимо предотвратить, так как требования охраны труда [1] полностью распространяются на законсервированный аварийный блок Чернобыльской АСЦ.

Технические решения до дезактивации, оп наиболее известным литературным источникам [2 с. 35] [3 с. 3, 4] не предусматривает консервации помещений при дезактивационных работах. Для аварийного четвертого блока ЧАЭС в процессе решения вопросов ликвидации последствий аварии на ЧАЭС предложено проектное решение ряда помещений путем заполнения их бетоном [4] Данное решение принято за прототип. К недостаткам такого способа следует отнести:
невозможно или затруднительно вернуть помещения в первоначальное состояние;
возникают дополнительные нагрузки на строительные конструкции, что может привести к непредсказуемым последствиям;
на выполнение проекта требуется значительные материальные и трудовые затраты; в случае последующей полной ликвидации четвертого блока усложняется технология выполнения работ;
невозможно или затруднено контролировать состояние оставшегося ядерного топлива;
при выполнении проекта требуются значительные материальные затраты, связанные с защитой персонала от облучения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является: снижение дополнительных нагрузок на строительные констр. локализация радионуклидов в помещениях и предотвращение их попадания в окружающую среду; снижение материальных и трудовых затрат на консервацию помещений; возможность возврата помещений к первоначальному состоянию со сравнительно низкими трудовыми и материальными затратами; выбор эффективного состава пластмассовой композиции для локализации. Композиция должна быть не дефицитна, обладать достаточной долговечностью и не должна выделять токсичных составляющих при пожаре.

Поставленная задача достигается тем, что консервацию помещений осуществляют пенистой быстродействующей пластмассовой композицией на основе карбамидоформальдегидной смолы в составе: смола карбамидоформальдегидная 15 - 30% пенообразователь ПО-1 3-4% ортофосфорная кислота 3 4% остальное вода. Применение такого состава для консервации и локализации радиоактивно загрязненных помещений определяется сочетанием следующих свойств: недефицитностью карбамидоформальдегидных смол; способностью смолы быстро отверждаться при температуре от -15 до +35^oС [5, с.7] по огнестойким свойствам отвержденный состав трудно воспламеняется, обладает свойством самозатухания. При воздействии пламени образуется карбомизированная ячеистая структура препятствующая пиролизу. В дыме не содержится токсичных веществ. Токсичных газов вдвое ниже чем при горении клееной фанеры [5, с. 31] полная безвредность для флоры, животных и людей; не теряет свои свойства в течение 40 лет [5, с. 28); пенистая композиция может быть легко разрушена и удалена из помещения, например вакуумным отсосом с предварительным измельчением.

Предложенный способ отличается от прототипа принципиально новым материалом вместо бетона предложена пластмассовая быстродействующая композиция на основе карбамидоформальдегидной смолы.

Анализ применяемых технологий по консервации помещений четвертого блока в период ликвидации последствий аварии и патентных фондов ЦНТИ г. Киева показал отсутствие таких решений, в связи с этим авторы делают вывод о наличии в приложенном решении новизны.

Применение пластмассовой быстродействующей композиции вместо бетона обеспечивает: снижение дополнительных нагрузок на разрушенные строительные конструкции; возможность вернуть помещения к исходному состоянию после удаления пенистой композиции; снижение материальных и трудовых затрат на выполнение консервации; снижение радиационного воздействия на работающий персонал.

Обрушение строительных конструкций в толще пластмассовой композиции не приведет к выбросу радиационной пыли в окружающую среду. На основании изложенного авторы делают вывод о наличии в предложенном решении полезности и существенных отличий.

Достижение положительного эффекта по предложенному способу подвержено опытами в натуральных условиях.

Сущность предложенного способа заключается в следующем:
а) помещения подлежащие консервации заполняют пластиковой композицией, содержащей карбамидоформальдегидную смолу, поверхностно-активное вещество, кислотный отвердитель и воду при следующем соотношении компонентов: карбамидоформальдегидная смола 15 30% ортофосфорная кислота 3-4% пенообразователь 3 4% остальное вода.

б) Консервация осуществляется на установке по схеме, показанной на чертеже.

Установка содержит емкость 2 со смесью смолы и пенообразователя, емкости 7 с кислотным отвердителем эжектора 4 для смешения с водой смолы с отвердителем и дальнейшей транспортировки смеси по трубопроводу 3, эжектора 5 для смешения с водой кислотного отвердителя и дальнейшей транспортировки смеси по трубопроводу 9, трубопровод 1 воды, трубопроводы 3 и 10 подвода реагентов, трубопровод 11 сжатого газа, трубопровод 12 пеномассы.

Установка работает следующим образом.

Вода под давлением по трубопроводу 1 попадает в эжекторы 4 и 5 и благодаря разрежению в камере эжектора и емкости 2 и 7 всасываются по трубопроводам 3 и 10 реагенты кислотного отвердителя и смеси смолы с пенообразователем. Разбавленные водой реагенты по трубопроводам 8 и 9 эжектором 6 всасываются в камеру эжекторов 6, сжатый газ по трубопроводу 11 поступает в эжектор 6 смешивают между собой смолу с пенообразователем и кислотный отвердитель, образует из химической смеси пену и транспортирует ее по трубопроводу 12 к месту консервации.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами его осуществления:
1. Заполнение тупикового помещения: заделать сквозные проемы в другие помещения; ввести рукав подачи пены в помещение, преимущественно через перекрытие, с целью подачи пены сверху вниз; включить установку приготовления пены и заполнить помещение; карбомидоформальдегидную смолу используют КФ-Б, КФ-Ж, КФ-МТ, КФ-БЖ по ГОСТ 14231 78, в качестве поверхностно-активного вещества применяют сульфонол НПЗ ТУ84-148-509-74, пенообразователь ПО-1А ТУ-38-7-99-76, в качестве отвердителя используют ортофосфорную кислоту ГОСТ 10678-76, щавелевую кислоту ТУ6-09-1519-77.

2. Заполнение помещения с обеспечением прохода через это помещение: заделать сквозные проемы в другие помещения. Выполнить выгородку прохода через это помещение; ввести рукав подачи пены от установки в помещение, преимущественно в перекрытие, с целью подачи пены сверху вниз; включить установку приготовления пены и заполнить помещение пеной; облицевать проход обычными строительными материалами. При необходимости защиты персонала от радиоактивного облучения проход облицевать бетонными блоками или металлом, свинцом и т. п. Возможен вариант устройства прохода через помещение после полного заполнения помещения. В этом случае пена в проходе убирается обычными методами отсоса вакуумом с предварительным измельчением пены.

3. Заполнение помещения с восстановлением функций помещения через отрицательное время.

В этом случае помещение заполняется пеной по технологии п.п. 1, 2 и в определенное время освобождается от пены методом отсоса ее вакуумом или вручную обычными методами с предварительным измельчением.

Передвижная установка для получения твердеющей пены смонтирована на базе пожарной машины с цистерной АЦ-40 с водой и дополнительными двумя емкостями для ортофосфорной кислоты и раствора карбамидоформальдегидной смолы с пенообразователем. Сжатый воздух подается по шлангу от передвижного компрессора.

Принцип работы установки заключается в следующем.

Воду под давлением не менее 0,6 МПа (6 кгс/см²) подают от пожарного насоса машины по трубопроводу подачи воды через фильтр а эжектор 6 к которому подключены эжекторы кислоты 5 и смолы 4. Вода, проходя через инжекторы смолы и кислоты, инжектирует соответственно смолу с пенообразователем и кислоту. Смола с пенообразователем и кислота смешиваются в инжекторах с водой за счет турбулентности потоков и поступает по соединительным рукавам на вход эжектора 6 (пеногенератора), куда по воздушному рукаву подают сжатый воздух давлением 0,3 МПа (3 кгс/см²). В пеногенераторе 6 все потоки смешиваются и вспениваются сжатым воздухом. Полученную пеномассу получают по выходному рукаву 12 к месту заполнения. Пеномасса твердеет и образует пену.

Предложенный способ обладает перед прототипом следующими преимуществами: практически исключается дополнительная нагрузка на строительные конструкции и фундаменты в связи с незначительным весом пенистой композиции; резко снижаются материальные затраты на выполнение консервации в связи с применением недорогостоящих материалов; возможна транспортировка отдельных компонентов на большие расстояния и смешение их только в местах заполнения помещений; резко снижаются трудовые затраты в связи с упрощением технологии работ; возможна подача пенистой композиции в помещение через буровые скважины на большие расстояния; в любой момент возможно удалить пенистую композицию и восстановить функциональное значение помещения.

Экономический эффект не рассчитывался, но применение предложенного способа консервации для четвертого блока может дать экономический эффект порядка 10 млн.рублей.

Источники информации.

1. МЗ СССР. Нормы радиационной безопасности НРБ-76/37 и основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87. Изд. 3 М. Энергоиздат, 1988, с. 96 97, п.1. 13, 1.14.

2. Зимон А.Д. Дезактивация. М. Атомиздат, 1975, с. 3 5.

3. Анпелогова Н. А. Дезактивация в ядерной энергетике. М. Энергоиздат. 1982, с. 3, 4.

4. ВНИПИЭТ. Проект инв. N 90-13866.

5. Алперин В.Д. Карбамидоформальдегидные пенопласты М. НИИТЭХИМ, 1984, с. 7, 28, 31.

Использование: консервация помещений, оборудования, загрязненных радионуклидами при аварийных ситуациях с ядерным топливом. Сущность: способ заключается в том, что загрязненный объем помещения заполняют твердеющей композицией состава: карбамидоформальдегидная смола 15 - 30%, пенообразователь 3 - 4%, кислотный отвердитель 3 - 4%, вода остальное. Композицию получают в виде пены. Для этого смешивают в одном эжекторе воду и смолу с пенообразователем, а в другом эжекторе - воду и кислотный отвердитель. Для получения смеси подают в третий эжектор и перемешивают сжатым воздухом. Полученную пенистую композицию подают в зону консервации по трубопроводу давлением сжатого воздуха. Технический результат, достигаемый по способу: снижение нагрузки на строительные конструкции, снижение затрат на консервацию помещений, возможность возврата помещений к первоначальному состоянию с небольшими трудовыми и материальными затратами. Недефицитность компонентов композиции и отсутствие токсичных составляющих при пожаре. 1 ил.

Способ консервации помещения, загрязненного радионуклидами, заключающийся в заполнении объема помещения твердеющей композицией, отличающийся тем, что твердеющая композиция имеет состав,
Карбамидоформальдегидная смола 15 30
Пенообразователь 3 4
Кислотный отвердитель 3 4
Вода Остальное
композицию получают в виде пены, для образования которой смешивают в одном эжекторе воду и смолу с пенообразователем, в другом эжекторе воду и кислотный отвердитель, полученные смеси подают в третий эжектор и перемешивают сжатым воздухом, полученную пенистую композицию подают в зону консервации по трубопроводу давлением сжатого воздуха.