Способ дезактивации оборудования ядерно-топливных циклов газообразным хлором

Изобретение относится к области ядерной технологии и может быть использовано для дезактивации оборудования ядерно-топливных циклов и атомных подводных лодок (АПЛ).

Известен способ фторирования нелетучих соединений урана дифторидом ксенона [Пат. ФРГ №2506475 от 26.08.76, МКИ С01G 43/06], который позволяет при температуре, близкой к комнатной, получить гексафторид урана. Процесс предполагает использование редкого и дорогого фторокислителя (дифторида ксенона), при этом скорость фторирования нелетучих отложений урана остается низкой.

Известен способ обработки урансодержащих отложений смесью газообразных бромсодержащего фтороуглеводорода и фторокислителя [Пат. США №4311678 от 19.01.82, МКИ С01G 43/06].

В качестве бромсодержащего фторуглеводорода предлагается бромтрифторметан или дибромдифторметан, в качестве фторокислителя - фтор или гептафторид йода. При взаимодействии бромсодержащего фторуглеводорода с гептафторидом йода образуется трифторид брома и пентафторид йода, а со фтором трифторид и пентафторид брома. Трифторид брома реагирует с урансодержащими отложениями при нормальной температуре с образованием гексафторида урана и брома, который реагирует со фтором с образованием трифторида брома.

Недостатками данного процесса являются:

- высокий расход фторокислителя, вызванный необходимостью фторирования как бромсодержащего фторуглеводорода, так и брома;

- возможность образования ядовитого фтороксида углерода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ газификации нелетучих соединений урана (Пат. RU №2219132, МКИ 7 С01G 43/06 от 13.12.2002. Бюл. №35), выбранный за прототип.

Данное изобретение относится к процессам фторирования неорганических соединений, в частности к процессам получения гексафторида урана из нелетучих соединений урана, особенно к удалению нелетучих соединений урана из оборудования, работающего в среде гексафторида урана, например, из газовых центрифуг. К поверхности нелетучих соединений урана извне подают бромсодержащий газ, в качестве которого используют трифторид брома и фторирующий реагент брома, образующийся при взаимодействии трифторида брома с нелетучими соединениями урана.

Недостатком рассмотренных аналогов является то, что эти способы применимы только для отложений соединений урана, дающих летучие фториды.

Задачей изобретения является разработка промышленной технологии дезактивации как внешних, так и внутренних поверхностей оборудования, в том числе без демонтажа последнего.

Поставленная задача достигается тем, что в производственное помещение, где находится оборудование, подлежащее дезактивации, или во внутренние полости оборудования напускается хлор - химически активный газ. Замкнутое пространство герметизируют, откачивают часть воздуха и напускают насыщенный водяной пар и хлор до атмосферного давления. Выдерживают в таком состоянии 24 часа, давление при такой выдержке в помещении падает. Затем напускают насыщенный водяной пар до атмосферного давления. Загрязненные детали орошаются водой, с них смываются растворы с радиоактивными изотопами, которые удаляют на переработку. Очищенные поверхности подвергают дозиметрическому контролю по бета- и гамма-излучениям.

Разработана следующая последовательность операций, позволяющая снять радиоактивные загрязнения и продукты коррозии с поверхности радиоактивных материалов.

Замкнутое производственное помещение, реакторный отсек атомной подводной лодки, либо специальную емкость, в которую загружены загрязненные детали, герметизируют, производят частичную откачку воздуха 10-20%, затем напускают насыщенный водяной пар и хлор в объемном отношении 1:5-1:10. Хлор непосредственно соединяется почти со всеми металлами в присутствии влаги. Во влажном воздухе происходит частичный гидролиз хлора с образованием соляной и хлорноватистой кислоты

Cl₂+Н₂OHCl+HOCl

Хлор и продукты его гидролиза реагируют с продуктами коррозии, которые адсорбировали радиоактивные изотопы и с химическими соединениями радионуклидов с образованием легкорастворимых хлоридов.

После выдержки в течение 24 часов загрязненные поверхности орошают водой из распылителей, образовавшиеся продукты взаимодействия хлора и продуктов его гидролиза с радиоактивными загрязнениями смываются водой в систему по переработке жидких радиоактивных отходов. Далее проводят дозиметрический контроль по бета- и гамма-излучениям.

При неполной дезактивации подобную операцию повторяют до получения требуемой степени дезактивации (по бета-активности менее 30 частиц/см² мин, по гамма-активности - менее 0,2 микрозиверта в час).

Предложенный способ дезактивации обеспечивает:

- простоту технологического процесса, возможность его применения в «полевых условиях», например на атомных подводных лодках;

- применимость способа для дезактивации оборудования и деталей любых геометрических форм и габаритов, вплоть до реакторных отсеков атомных подводных лодок;

- минимальное количество жидких радиоактивных отходов.

Практическое использование настоящего изобретения иллюстрируется примером массовой дезактивации нескольких деталей различной формы.

Пример.

Дезактивируемые детали запорно-регулирующей арматуры, загрязненные радиоактивными веществами, содержащими уран с природным содержанием изотопов, помещают в прозрачный полиэтиленовый сосуд. Из сосуда удаляют часть воздуха, а затем в него напускают насыщенный водяной пар и хлор в объемном отношении 1:10. По истечении 24 часов детали извлекают из сосуда и промывают водой. Дозиметрический контроль по β-излучению производят с помощью прибора МКС-РМ 1402 М с датчиком БД-05. По результатам измерений вычисляют степень дезактивации

где I₁ - исходная активность образца, I₂ - конечная.

Исходная тусклая поверхность изделий после дезактивации приобретает естественный металлический цвет.

Полученные результаты представлены в таблице дезактивации деталей в атмосфере хлора за 24 часа.

Таблица Способ дезактивации оборудования ядерно-топливных циклов газообразным хлором
№№ пп	Наименование детали	Активность исходная,	Активность конечная, I2	Степень дезактивации α, %%
1.	Корпус крана, 11Б1 бк Ду=25 мм. Медь	455	9.0	98,0
2.	Корпус вентиля высокого давления Ду=6 мм. Сталь12Х18Н10Т	204	1,5	99,3
3.	Головка вентиля Ду=19 мм, латунь Лс59-1ЛД	300	23,0	92,3
4.	Шпиндель вентиля Ду=6 мм Сталь 12Х18Н10Т	85	0,0	100,0

Способ дезактивации оборудования, включающий заполнение замкнутого пространства с находящимся оборудованием, подлежащим дезактивации, химически активной газообразной средой, отличающийся тем, что замкнутое пространство герметизируют, откачивают часть воздуха, напускают насыщенный водяной пар и хлор до атмосферного давления, выдерживают 24 ч, образовавшиеся хлориды на загрязненных поверхностях смывают распыленной водой и удаляют на переработку, а очищенные поверхности подвергают дозиметрическому контролю по бета- и гамма-излучениям.