СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПРИ ДЕМОНТАЖЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ВЫВОДЕ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ЯДЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2005 года по МПК G21F9/28 B08B15/00 

Изобретение относится преимущественно к атомной энергетике и радиохимической промышленности, в частности к способам снижения выбросов радиоактивных аэрозолей при демонтаже загрязненных строительных конструкций, являющимся неизбежным элементом работ по выводу из эксплуатации ядерных объектов.

Любой ядерно- и радиационно опасный объект имеет предельный срок службы, после которого прекращается его эксплуатация по своему прямому назначению и начинаются работы по выводу из эксплуатации. К настоящему времени в ядерной отрасли России уже находится несколько десятков остановленных ядерно опасных объектов, подлежащих выводу из эксплуатации.

При выводе из эксплуатации ядерных объектов могут быть реализованы следующие варианты: хранение под наблюдением, частичный или полный демонтаж оборудования и сооружений [Полуэктова Г.Б., Ковальчук О.В., Круглов А.К. Снятие АЭС с эксплуатации./ Атомная техника за рубежом, 1990, №8, с.3-8]. В большинстве случаев, независимо от варианта вывода из эксплуатации, необходим демонтаж строительных конструкций, имеющих радиоактивную загрязненность и не поддающихся дезактивации. Разрушение строительных конструкций известными методами (взрыв, механическое воздействие и др.) неизбежно связано с образованием радиоактивно загрязненной пыли, оседающей на прилежащих территориях. При проведении демонтажных работ необходимо предусматривать мероприятия по предотвращению образования и распространения радиоактивной пыли.

Известен способ предотвращения распространения пыли, в частности при добыче полезных ископаемых открытым способом, в котором используются методы орошения разрушаемых пород водой или специальными растворами [Саранчук В.И., Журавлев В.П., Вейсенберг И.В. и др. Химические вещества для борьбы с пылью. Киев, Наукова думка, 1987, с.105-110].

Достижению указанного ниже технического результата препятствует то, что способ имеет достаточно низкую эффективность пылеподавления и для орошения используется большое количество растворов, что в условиях обработки радиоактивно загрязненных объектов приведет к смыванию радионуклидов и переносу их в почву, а также к значительному увеличению объема жидких радиоактивных отходов, что потребует их дополнительной переработки.

Наиболее близким способом того же назначения заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ снижения аэрозольных выбросов радиоактивных веществ при демонтаже сооружений с использованием заполненных пеной бассейнов [Патент США №4529449, кл. В 08 В 7/00. Method for reducing the amount of particles which become airborne during either or both the dismantling and moving of structures / Steve Baustert, Ivan L. Denny (США); Kerr-McGee Chemical Corporation (США). Опубл. 16.07.1985], в которые помещаются демонтируемые фрагменты, принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что для формирования пенных бассейнов необходимы большие объемы пены и пенообразующей жидкости, а также то, что пены на основе воды и поверхностно-активного вещества после их разрушения не создают поверхностных защитных пленок, препятствующих образованию радиоактивных аэрозолей при дальнейшем обращении с демонтированными фрагментами.

Задачей изобретения является создание способа предотвращения образования и распространения радиоактивных загрязнений при демонтаже строительных конструкций сооружений АЭС, промышленных реакторов и радиохимических производств.

Технический результат при осуществлении изобретения состоит в том, что в заявляемом способе перед проведением работ по разрушению сооружения последнее заполняется изнутри и покрывается снаружи содержащей пленкообразователь пеной (например, 7-10% поливинилового спирта, 1% препарата ОП-10, остальное - вода). Пенообразующие растворы, содержащие пленкообразователь, имеют повышенную вязкость ˜ 50-70 мПа·с, пены на их основе устойчивы, способны заполнять все пустоты помещений и обладают хорошей смачиваемостью и высокой адгезией ко многим материалам. При разрушении сооружения под слоем пены образующаяся пыль поглощается пеной, не распространяясь на прилежащие территории. После разрушения пены на поверхностях формируются защитные пленки, препятствующие аэрозольному уносу загрязнений при последующем обращении с фрагментами сооружений. Получение пен с необходимыми свойствами возможно с использованием существующих средств пеногенерации.

Способ осуществляется следующим образом:

Подготовленное к демонтажу загрязненное радиоактивными веществами сооружение с помощью существующих средств пеногенерации (пеногенераторы ГВП-500 и др.) заполняется изнутри и покрывается снаружи пеной, содержащей пленкообразующее вещество (7-10% поливинилового спирта, 1% препарата ОП-10, остальное - вода), обладающей малой скоростью разрушения. Затем сооружение под слоем пены разрушается с использованием локальных взрывов, механическим воздействием или другими способами. Имеющийся на поверхностях пенный слой препятствует образованию пыли и поступлению ее в окружающую среду. Последующее разрушение пены и формирование на поверхностях локализующих пленок на основе поливинилового спирта позволяет безопасно проводить обработку и удаление отходов демонтажа сооружений.

При контакте локализующих пен с непористыми поверхностями на последних формируются жидкие, впоследствии твердеющие защитные пленки. При взаимодействии пен с пористыми материалами (бетон, кирпич, штукатурка) дополнительно происходит пропитывание их пенообразующей жидкостью, что препятствует образованию пыли при разрушении. При высоких уровнях загрязненности демонтаж строительных конструкций целесообразно проводить также под слоем пены, но после одно-двукратной локализации поверхностных загрязнений с помощью пен.

Пример 1. Для оценки последствий взаимодействия строительных материалов с локализующими пенами на основе пенообразующего раствора состава: поливиниловый спирт - 7%, препарат ОП-10 - 1%, вода - 92%, в стакан вместимостью 0,6 л на высоте 10 см от верхнего края завешивали образцы штукатурки (размер - 25×25×8 мм, плотность - 1,5 г/см³, свободная пористость - 0,17 см³/г) и кирпича (размер - 30×30×10 мм, плотность - 1,93 г/см³, свободная пористость - 0,117 см³/г), загрязненные продуктами деления (Sr-90, Cs-137, Ru-106) и предварительно взвешенные. Стакан заполняли с помощью пеногенератора сеточного типа пеной с кратностью, равной 100. После разрушения пены в течение 10-15 минут фиксировали количество поглощенной образцами пенообразующей жидкости, на основании полученных данных рассчитывали удельную массу поглощенной жидкости и долю заполнения свободной пористости, характеризующие процесс пропитки материалов пенообразующей жидкостью при контакте с пеной. После высыхания образцов для оценки эффективности предотвращения образования и распространения загрязнений определяли остаточную нефиксированную загрязненность методом сухого мазка. Усредненные результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1
Параметры взаимодействия локализующей пены с кратностью 100 со строительными материаламиМатериалУдельная масса поглощенной жидкости, мг/см²Доля заполнения свободной пористости, %Исходная загрязненность, Бк/см²Остаточная загрязненность, Бк/см²Штукатурка30,252,1160092Кирпич24,436,3100096

Пример 2. Для оценки эффективности повторной обработки строительных материалов пенами образцы, использованные в примере 1, обрабатывали пеной с кратностью 65 в однотипных примеру 1 условиях. Результаты опытов приведены в таблице 2.

Таблица 2
Результаты повторной обработки пеной строительных материалов.МатериалУдельная масса поглощенной жидкости, мг/см²Остаточная загрязненность, Бк/см²Штукатурка20,07Кирпич18,05

Из приведенных данных следует, что при контакте строительных материалов с локализующей пеной происходит интенсивная пропитка их пенообразующей жидкостью. Смачивание внешних и внутренних поверхностей материалов пенообразующей жидкостью существенно снизит образование пыли при разрушении. Формирующаяся защитная пленка поливинилового спирта значительно снижает остаточную загрязненность, что упрощает проведение последующих работ по удалению отходов демонтажа. В реальных условиях пенные слои будут иметь значительно большую толщину и, следовательно, большую эффективность пылеподавления за счет более высокой удельной массы поглощенной жидкости и повышения эффективности локализации.

Изобретение относится к области экологической безопасности. Сущность изобретения: способ предотвращения образования и распространения радиоактивных загрязнений при демонтаже строительных конструкций при выводе из эксплуатации преимущественно ядерных объектов включает покрытие локализующей пеной снаружи и заполнение изнутри строительных конструкций. При этом используют локализующую пену, содержащую пленкообразующее вещество. Осуществляют демонтаж строительных конструкций с последующим разрушением локализующей пены и с формированием локализующих пленок, снижающих остаточную загрязненность при проведении работ по удалению отходов демонтажа. Преимущества изобретения заключаются в уменьшении распространения радиоактивных загрязнений. 2 табл.

Способ предотвращения образования и распространения радиоактивных загрязнений при демонтаже строительных конструкций при выводе из эксплуатации преимущественно ядерных объектов, включающий покрытие локализующей пеной снаружи и заполнение изнутри строительных конструкций, их демонтаж под слоем локализующей пены, отличающийся тем, что используют локализующую пену, содержащую пленкообразующее вещество, и осуществляют демонтаж строительных конструкций с последующим разрушением локализующей пены и с формированием локализующих пленок, снижающих остаточную загрязненность при проведении работ по удалению отходов демонтажа.