Ультразвуковая дезактивация

Способ УЗД также может быть реализован в специальных ваннах. В этом случае в корпус (днище или стенки) ванн встраиваются магнитно-стрикционные или пьезокерамические преобразователи – ультразвуковые генераторы мощностью 1,6 – 10 кВт. Дезактивация производится в частотном диапазоне 18¸40 кГц (удельная интенсивность излучения 0,5¸1,5 Вт/см²). УЗ ванны также обеспечены подогревом, устройствами для загрузки и перемещения деталей (например, вращающийся барабан), дренажом, подводом промывочной воды и т.д. Как правило, объем ванн небольшой от 100 до 200 литров, но используются и ванны объемом до 5 м⁵.

Электрохимическая дезактивация проводится в ваннах. Конструктивно эти ванны выполнены аналогично гальваническим. Электрохимической дезактивации в ваннах обычно подвергаются детали относительно простой формы, так как к деталям со сложной конфигурацией трудно подобрать соответствующий их форме электрод, Несоблюдение этого условия приводит к неравномерному съему металла с поверхности деталей.

Для дезактивации изделий со сложным рельефом разработано устройство струйной электрохимической дезактивации. Устройство состоит из емкости, ванны для электролита и крепления оборудования. Система крепления детали служит токоподводом и одновременно в процессе дезактивации задает объекту возвратно-поступательные и вращательные движения. При этом объект обрабатывается струями катодно-поляризуемого электролита. В результате последовательно дезактивируются все участки поверхности. Электролит забирается из ванны и подается насосом на вращающуюся деталь, после чего обратно сливается в ванну. Такая организация процесса подачи электролита позволяет уменьшать количество образующихся ЖРО. Дезактивацию проводят при плотности тока 20¸50 А/дм². Достоинства устройства такого типа – непрерывность и механизация процесса. Недостатки – возможность обработки только небольших деталей.

Вневанная электрохимическая дезактивация осуществляется с помощью выносного низкоомного электрода. Принципиально организация процесса выглядит следующим образом. Между пористым низкоомным электродом, материалом для которого служит углеродное волокно, и обрабатываемой поверхностью создается электрическое поле (обрабатываемая поверхность – анод, электрод – катод). Из отдельной емкости дезактивирующий раствор постоянно подается на дезактивирующий электрод, при прижатии которого к поверхности в межэлектродном пространстве протекают электрохимические реакции растворения поверхностного слоя металла вместе с радиоактивными загрязнениями в растворах реагентов. Электрод может быть выполнен в виде сменной головки любой формы, что позволяет проводить обработку поверхностей сложного рельефа.

Ванны струйного типа используются для дезактивации деталей сложной конфигурации с наличием пазов, отверстий. В таких ваннах размещен вращающийся стол. На столе закрепляется обрабатываемая деталь, на которую направляются струи дезактивирующего раствора под высоким давлением. Сопла подачи раствора делают поворотными, для наблюдения за процессом дезактивации предусмотрены смотровые окна, проведение процесса осуществляется дистанционно с использованием манипуляторов. Для снижения ЖРО раствор, стекающий из ванны после обработки опять, направляется на сопла.

Ванны специального назначения (габаритов, конструкции) используют на АЭС для целевой обработки конкретного оборудования. Например, для дезактивации выемных частей главных циркуляционных насосов, приводов СУЗ.

Циркуляционные стенды используют для дезактивации оборудования, которое по соображениям целесообразности не может быть разобрано на отдельные узлы.

Принципиально любой циркуляционный стенд включает:

- баки для приготовления растворов, оборудованные паровым обогревом;

- насос для организации циркуляции растворов по отмываемому тракту;

- арматуру (клапаны, вентили);

- контрольно-измерительные приборы;

- поддон, на котором устанавливается оборудование.

Так, для дезактивации трубчатки и коллекторов парогенераторов АЭС с ВВЭР по первому контуру с целью уменьшения дозовых нагрузок на персонал при проведении плановых осмотров, ревизий и ремонтов и в России и на зарубежных АЭС производится временное подключение парогенераторов к специальному циркуляционному стенду - установке дезактивации. Подготовленные растворы с помощью циркуляционного насоса многократно под химическим и радиометрическим контролем пропускают через трубчатку ПГ по замкнутому контуру: емкость – насос – трубчатка ПГ – емкость. Затем растворы дренируют в спецканализацию. При необходимости после проведения водной промывки производится смена растворов. Но в конечном итоге дезактивация обязательно заканчивается контролируемой промывкой оборудования водой высокой чистоты. Создаваемые скорости циркуляции растворов могут находиться в диапазоне 0,1-2 м/сек. Подогрев растворов при дезактивации трубчатки по I контуру может осуществляться горячей водой, подаваемой со стороны II контура ПГ. Использование чередования окислительных и восстановительных растворов позволяло при дезактивации ПГ АЭС с ВВЭР-440 достигать снижения мощности дозы γ–излучения от оборудования в 25¸60 раз.

Для дезактивации доступных поверхностей помещений и оборудования применяются разнообразные технические средства.

Так, для дезактивации способом вакуумирования используются специальные пылесосы. Рабочий орган пылесоса может комплектоваться насадками различной формы, в том числе вращающимися щетками. Наиболее сложная и ответственная часть такого пылесоса – система очистки воздуха. В частности предложена 2–х ступеньчатая очистка, состоящая из фильтров грубой (≤ 4 мкм) и тонкой очистки (≤ 0,3 мкм). Эффективность очистки по частицам ~ 99,9 %. Производительность системы очистки – 3,5 м³/мин..

Распространенным видом технических средств для дезактивации поверхностей помещений являются щетки различного типа. Наиболее эффективны щетки с механическим приводом и принудительной подачей раствора. Оптимальная скорость вращения щеток 80-120 об./мин., расход раствора при обработке ~3 л/м². При этом К_д при использовании таких щеток в сравнении с обычными ручными возрастает в 3¸4 раза.

При абразивном способе дезактивации для подачи дезактивирующих агентов (кварцевого песка, кристаллической борной кислоты и т.д.) с размерами частиц 100-800 мкм в качестве носителя агентов используется вода или сжатый воздух. В этом случае дезактивацию съемного оборудования проводят в специальных боксах, дистанционно.

Для очистки внутренних трубопроводов созданы специальные сопла, разбрызгивающие головки, автоматически перемещаемые по трубопроводу. После дезактивирующей обработки удаление песка и отложений первоначально осуществляется воздушным отсосом, на конечной стадии – промывкой водой.

Для использования пароэжекционного способа используются специальные пароэжекционные распылители (ПЭР): Принцип действия распылителя основан на том, что кинетическая энергия одного потока (пара или сжатого газа) используется для всасывания и нагнетания второго – дезактивирующего раствора.

Краткая техническая характеристика одного из пароэжекционых распылителей

- давление пара – 0,3¸0,5 МПа;

- расход пара – 0,5¸0,7 кг/мин;

- расход моющего раствора – 1,0¸1,5 л/мин.;

- расстояние (оптимальное) от среза сопла до поверхности 200 мм;

- температура среды на дезактивируемой поверхности ≥ 50 ⁰С.

В настоящее время ПЭР-ы используются для дезактивации на большинстве отечественных АЭС и на западе и хорошо себя зарекомендовали. За несколько циклов различными дезактивирующими растворами достигается снижение уровня поверхностного загрязнения нержавеющих сталей от радионуклидов цезия-137, стронция-90, кобальта-60, железа-59 на три – четыре порядка.