СПОСОБ ДЕЗАКТИВАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G21F9/34 

Изобретение относится к области дезактивации, в частности к дезактивации внутренних поверхностей крупногабаритного оборудования ядерных энергетических установок.

Известны способы дезактивации, использующие для удаления радиоактивных отложений с поверхностей оборудования струю воды или пара - водоструйная и пароструйная дезактивациию (Седов В.М., Нечаев А.Ф., Доильницын В.А., Крутиков П.Г. Химическая технология теплоносителей ядерных энергетических установок. - М.: Энергоатомиздат, 1985, 312 с.; Ампелогова Н.И., Симановский Ю.М. и др. Дезактивация в ядерной энергетике. - М.: Энергоиздат, 1982, с.147-149). Недостатком водоструйной дезактивации является большой расход воды и, как следствие, образование значительного количества жидких радиоактивных отходов (ЖРО). При проведении пароструйной дезактивации объем ЖРО сокращается, но увеличивается опасность неконтролируемого распространения радиоактивных загрязнений. Кроме того данные способы дезактивации могут быть использованы только для оборудования, имеющего систему дренажа ЖРО. Известен также способ дезактивации с использованием вакуумирующих устройств (пылесосов) (Ампелогова Н.И., Симановский Ю.М. и др. Дезактивация в ядерной энергетике.- М.: Энергоиздат, 1982, с.139).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ вакуумной дезактивации, предусматривающий удаление твердых частиц во влажном состоянии, описанный в заявке №95122470, дата публикации 20.09.1997, при глубине вакуума не превышающем 30%. Данный способ позволяет, за счет смачивания обрабатываемой поверхности, уменьшить распыление аэрозолей в процессе проведения работ по очистке поверхностей.

Недостатками наиболее близкого аналога являются:

- низкая эффективность удаления крупнодисперсных отложений;

- невозможность осуществления способа для удаления и сбора радиоактивных отложений;

- загрязнение пылесосов радиоактивными отложениями и как следствие необходимость их дезактивации.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении эффективности удаления радиоактивных отложений с поверхностей оборудования и снижении дозовых нагрузок на персонал при проведении дезактивационных работ.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в способе дезактивации оборудования, основанном на вакуумном удалении увлажненных твердых частиц, предложено вакуумное удаление радиоактивных частиц проводить под слоем водной среды, поддерживая его на уровне, обеспечивающем радиационную безопасность при проведении работ посредством струйного эжектора с глубиной вакуума 40-95%. Кроме того, предложено, слой водной среды поддерживать на уровне 0,1-0,3 м от обрабатываемой поверхности.

В предлагаемом техническом решении использованы следующие отличительные признаки:

Признак 1 - вакуумное удаление отложений под слоем водной среды производят струйным эжектором при глубине вакуума 40-95%.

Признак 2 - удаление радиоактивных отложений производят под слоем водной среды, поддерживаемым на уровне 0,1-0,3 м от обрабатываемой поверхности.

В порядке обоснования соответствия заявленной совокупности признаков изобретения критериям новизны, изобретательского уровня приводим следующее:

По признаку 1. Экспериментальные результаты, приведенные в табл.1, показывают: оптимальное значение глубины вакуума при удалении радиоактивных отложений из-под слоя водной среды составляет 40-95%. При глубине вакуума менее 40% эффективность процесса резко падает. Это связано с тем, что при данных значениях создаваемого вакуума скорость протекания удаляемой среды ниже критической скорости, при которой возможно повторное выпадение твердых радиоактивных отложений. Увеличение глубины вакуума более 95% не дает дополнительного эффекта и экономически не целесообразно.

Из данных, приведенных в таблице 1, видно, что наиболее эффективной рабочей средой струйного эжектора является вода. Использование пара или воздуха не обеспечивает необходимую степень удаления радиоактивных отложений. Кроме того, после проведения дезактивационных работ с использованием в качестве рабочей среды пара или воздуха необходима дополнительная, как и в случае ближайшего аналога, дезактивация самого вакуумного устройства. При использовании в качестве рабочей среды воды (водоструйный эжектор) загрязнение всех частей эжектора незначительное.

По признаку 2. Как следует из данных, приведенных в таблице 2, вакуумное удаление радиоактивных отложений при небольшом смачивании радиоактивных отложений в отсутствии водной среды (эксперимент №1) не обеспечивает необходимую степень дезактивации. Наличие слоя водной среды резко интенсифицирует процесс удаления отложений (эксперименты №№ 2-11). Это вероятно обусловлено так называемым эффектом гидротранспорта: при удалении твердых частиц водным потоком их связь с поверхностью значительно снижается. Наличие слоя водной среды, экранизирующего поток гамма-излучения, снижает мощность дозы в месте проведения дезактивационных работ.

При слое водной среды менее 0,1 м эффективность дезактивации снижается. Данный факт связан с высокой концентрацией твердых радиоактивных веществ в водной среде, что вызывает их повторное выпадение на поверхностях оборудования. При толщине водного слоя более 0,3 м время обработки, необходимое для эффективного удаления отложений, значительно увеличивается. Оптимальная величина толщины слоя водной среды составляет 0,1-0,3 м.

В качестве водной среды можно использовать дезактивирующий раствор (эксперимент №11), что повышает эффективность дезактивации, что связано с дополнительным разрыхлением радиоактивных отложений.

Из данных таблицы 3 следует: наиболее эффективной рабочей средой радиоактивные отложения выводятся при нахождении всасывающей насадки вакуумного устройства от обрабатываемой поверхности на расстоянии не более 0,03 м. При расстоянии более 0,03 м крупнодисперсная часть твердых радиоактивных отложений практически не удаляется.

Пример.

Отработка оптимальных режимов удаления радиоактивных отложений путем вакуумного удаления радиоактивных отложений из-под слоя водной среды проводилась на примере дезактивации корпуса задвижек D_у 800 мм главного циркуляционного насоса контура многократной принудительной дезактивации реактора РБМК- 1000. Результаты дезактивации приведены в табл.1-3.

Сравнительные испытания по способу ближайшего аналога и предлагаемому способу проведены на патрубке водо-уравнительного трубопровода барабан - сепаратора реактора РБМК-1000. Результаты испытаний приведены в таблице 4.

Эффективность удаления радиоактивных отложений определяли по коэффициенту дезактивации - Кд.

Кд=Р_нач/Р_кон,

где Р_нач - начальная мощность дозы гамма-излучения от обрабатываемой поверхности;

Р_кон - мощность дозы гамма-излучения от обрабатываемой поверхности после дезактивации.

Влияние слоя водной среды на изменение мощности дозы гамма-излучения в зоне проведения дезактивационных работ оценивали по величине - Y

Y=Pγi/Рγо,

где Рγi - начальная мощность дозы в зоне проведения дезактивационных работ при наличии слоя водной среды в i-м эксперименте;

Рγо - начальная мощность дозы в зоне проведения дезактивационных работ при отсутствии слоя водной среды.

Анализ экспериментальных данных, приведенных в табл.1-3, показывает, что эффективное удаление отложений с внутренних поверхностей оборудования достигается только при соблюдении следующих условий:

- процесс вакуумного удаления радиоактивных отложений проводят из - под слоя водной среды, поддерживаемого на уровне 0,1-0,3 м от обрабатываемой поверхности;

- глубина создаваемого водоструйным эжектором вакуума должна составлять 40-95%;

Сравнительные испытания по дезактивации патрубка водоуравнительного трубопровода барабан-сепаратора реактора РБМК- 1000 по предлагаемому способу и по способу ближайшего аналога позволяют сделать вывод о высокой эффективности разработанного технического решения.

Таблица 1Зависимость эффективности корпуса задвижек D_у 800 мм дезактивации от глубины вакуума (толщина слоя водной среды - 0,2 м, расстояние от всасывающего сопла вакуумного устройства до обрабатываемой поверхности - 0,02 м)№ п/пГлубина вакуума, %Рабочая среда струйного эжектораКдПримечание130вода7 240вода35 350вода45 460вода50 575вода70 690вода80 795вода85 897вода85 990пар10Необходимость дезактивации вакуумного устройства1090воздух15Необходимость дезактивации вакуумного устройства

Таблица 4Эффективность дезактивации патрубка водоуравнительного трубопровода барабан-сепаратора реактора РБМК-1000 по способу ближайшего аналога и по предлагаемому способу и (рабочая среда струйного эжектора - вода, расстояние от всасывающей насадки вакуумного устройства до обрабатываемой поверхности - 0,02 м, время обработки - 20 минут).№ п/пХарактеристика водной средыТолщина слоя водной среды, мГлубина вакуума, %L, МКдПредлагаемый способ1вода0,1400,00802вода0,1400,03603вода0,2750,0151004вода0,3950,031105вода0,3950,001306вода0,1950,001307дезактивирующий раствор - 10 г/л H₂C₂O₄0,2900,151508дезактивирующий раствор - 10 г/л Н₂С₂O₄+1,5 г/л NaNO₃0,2900,15160Ближайший аналог9слой водной среды между всасывающей насадкой и обрабатываемой поверхностью отсутствует0,00-30%0,004

Изобретение относится к области дезактивации, в частности к дезактивации внутренних поверхностей крупногабаритного оборудования ядерных энергетических установок. Дезактивация оборудования осуществляется путем удаления радиоактивных частиц под слоем водной среды, поддерживая его на уровне, обеспечивающем радиационную безопасность при проведении работ посредством струйного эжектора с глубиной вакуума 40÷95%. Слой водной среды поддерживать на уровне 0,1-0,3 м от обрабатываемой поверхности. Использование изобретения позволит повысить эффективность удаления радиоактивных отложений с поверхностей оборудования и снизить дозовые нагрузки на персонал при проведении дезактивационных работ. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Способ дезактивации оборудования, основанный на вакуумном удалении увлажненных твердых частиц, отличающийся тем, что вакуумное удаление радиоактивных частиц проводят под слоем водной среды, поддерживая его на уровне, обеспечивающем радиационную безопасность при проведении работ, посредством струйного эжектора с глубиной вакуума 40÷95%.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой водной среды поддерживают на уровне 0,1÷0,3 м от обрабатываемой поверхности.