放射性污染的去污

1,放射性污染的去污,放射性气体和气溶胶的逸出和扩散，放射性液体的跑、冒、滴、漏，以及由于活化作用，生产、使用和操作放射性物质的场所与设备，包括操作人员，都有可能会受到不同程度的放射性污染。因此，放射性污染的去污十分重要，尤其对设备检修、事故处理和核设施退役，这是必不可少的措施。,2,第一节去污基本概念,一、去污的定义,去污是用物理、化学或生物的方法去除或降低放射性污染过程。从广义来说，去污就是把放射性物质从不希望其存在的部位去除或全部去除。,去污实际上只是改变了放射性核素存在形式和位置，可用下式表示：,从上式可以看出，去污并未从根本上消除放射性核素，只是放射性核素存在的位置或方式发生了改变，去污过程会产生二次废物。,二、去污效果的表示方法,3,4,三、去污的作用和意义,（1）降低放射性水平，减少工作人员受照剂量，保护公众和环境；（2）便于维修和拆卸活动，降低屏蔽和远距离操作的要求；（3）降低或消除对探测的干扰影响；（4）使设备、工具、材料、建筑物和场址有可能再利用；（5）减少废物贮存、运输和处置的费用；（6）减少需要处置废物的体积或使废物可以降级处置；（7）有可能回收易裂变材料（如235U、239Pu）；（8）方便事故处理和退役活动。,5,第二节去污方法选择原则,放射性污染物可能是离子、分子态，颗粒物或胶体。污染核素的载体可能是垢物、氧化膜层、油漆或涂料。放射性污染的形成机制，可以分为：,1、沉积和附着作用；2、吸附和离子交换作用；3、表面静电作用；4、扩散渗透作用。,6,二、去污方法选择原则,去污方法的选择要重视安全性、经济性和可实现性，应优选：,理想的去污工艺，应有最大的去污因子、最少的二次废物、最少的受照剂量和环境影响。去污工艺需要作以下评价：,7,三、去污需要重视的问题,1、优化选择试剂、材料和人工，人员的受辐照。去污方法和去污程度。2、“热点”去污焊缝、裂纹和拐角等地方积累较多的放射性物质，造成污染热点。3、二次废物6、探测措施4、二次污染7、设计考虑5、安全问题8、人员培训,8,第三节去污方法,去污方法：机械-物理法、化学法、电化学法、熔炼发、生物法实际上这些方法是交叉、复合使用的。,一、机械-物理法,吸尘、冲洗（水洗、去污剂洗涤）、机械擦拭、高压射流、超声去污、激光去污和等离子体去污,1、高压射流去污原理：用高压泵射出高压水，通过喷嘴正向和切向冲击去污物件的表面。高压射流若将机械力、化学力、热力结合起来，则可更有效地除去污染的表面垢物和氧化膜，甚至可以对混凝土去污。高压射流利用射流的打击、冲蚀、剥离、切除等作用来除垢、除锈斑、清焦和清洗，去除污染的放射性核素。高压射流特别适合于难以实现擦洗的物体或擦洗工作量太大的物体表面的去污。对水磨石地板、油漆地面、塑料地面的去污效果较差,9,为了提高去污率，在高压水中加入化学试剂，还有用高压喷射蒸汽，或喷射砂、干砂、氧化铝、锆氧砂、微钢珠、塑料珠、干冰等磨料。,2、超声去污超声去污是利用超声的空化效应、加速度效应、声流效应对清洗液和污垢的直接和间接作用，使污垢层分散、乳化、剥离，而达到去污目的。超声去污的主要作用是空化效应。超声波空化气泡瞬时破裂，会产生上千个大气压的冲击力，破坏污染物，并使他们分散在清洗液中，去污效果很好。适用于阀芯、阀杆、泵、过滤器花板、切割工具等小工件和仪表杆的去污去污效果好、效率高、二次废物少、可远距离操作,10,二、化学法,化学法是利用化学药剂溶解除去放射性污染物。化学法基于溶解、氧化、还原、配合（络合、螯合）、钝化、缓蚀、表面湿润等化学作用，除去带有放射性核素的污垢物、油漆涂层、氧化膜层，保护基体材料。,化学法是放射性去污使用最多的方法，具有以下优点：,缺点和不足：,11,去污工艺：,为增加去污效果，采用以下措施：,12,常用的化学去污剂：,13,化学去污可分为稀化学去污（DCD，软去污）和浓化学去污（CCD，硬去污）两大类，两者的优缺点比较如表8-3所示：,稀化学去污法特别适合于反应堆系统去污，也适合于辅助系统去污。,14,常用的化学去污剂如表8-4,各类金属适用的化学去污剂如下：,15,特种化学去污法,1、化学凝胶去污法将化学凝胶用作去污剂（如）的载体，喷涂在待去污物体的表面上。使去污剂与污染表面维持较长时间的接触。作用一定时间后，用水漂洗或通过喷淋除去凝胶物，物体表面得到去污。此法优点是二次废物量较少。,2、泡沫去污法泡沫去污将去污剂和湿润剂加压喷涂在待去污的物体的表面，形成泡沫层，使去污剂与污染表面维持较长时间的接触。经过一定时间后，用水漂洗或喷淋，除去泡沫得到表面去污。,3、可剥离膜去污法利用由化学去污剂和成膜剂做成的具有多种官能团的高分子膜进行去污。因为加入各种络合剂、乳化剂、浸润剂，可剥离膜有较强的去污能力和成膜性能，成膜前它是一种高分子溶液或水性分散乳液，用喷雾法或涂刷法将其施加于待去污物体的表面，干燥后成膜。成膜过程中高分子链上的官能团以及其中的络合剂与污染核素发生作用，污染核素萃取进膜中，剥掉涂膜便达到去污目的。,16,可剥离膜：聚乙烯或聚氯乙烯系列；聚醋酸乙烯及其改性物系列；聚丙烯酸酯系列。可剥离膜去污的二次废物量比一般化学法减少2/3，节省工时1/2，节约费用1/3。可剥离膜去污对表面光滑的物件去污效果好，对多孔性粗糙物件、复杂结构部件及放射性深部污染情况，去污效果较差。,4、超临界萃取去污法,超临界萃取去污是用超临界流体萃取核素。超临界流体是处于临界温度和临界压力以上的流体，它兼有气、液双重特性。既有气体的高扩散性、低粘性、可压缩性和渗透性，又有与液体相近的密度和溶解能力。,优点：去污效率高，去污时间短，超临界流体可以在循环使用，二次废物少，对去污物件的腐蚀作用小。不足：去污在高压下进行，设备一次性投资大，去污过程非连续操作，效率低,17,三、电化学去污（只适用于金属物件）,电化学去污是利用电解或电抛光技术，在电回路中的直流电作用下发生阳极溶解除去金属表面的薄膜层，这相当于电镀的相反过程。污染物做阳极，电解槽做阴极，通过高密度电流（1002000A/m2）不断更新电解液，不仅除去金属表面污染物，还使得其表面变得光滑。,电化学去污也可在充满电解液的管道内，用一移动电极进行抛光。电化学去污方式有：1、浴式浸泡法适于小件物品；2、电解隔离法适用于局部区域（如部分工具或部件）或很大的表面（如乏燃料贮存池覆面）；3、电解液抽吸法适用于反应堆主回路部件（如蒸汽发生器管头、管道）或其他与安全有关的部件。,18,四、废金属熔炼（限于污染金属的去污）,废金属熔炼通过加入适当的助熔剂，使放射性核素进行重新分配。,19,机械法、化学法、熔炼法去污优缺点,20,五、生物去污法,除细胞壁和细胞膜的吸附作用、沉积作用、离子交换作用、诱捕作用外，微生物的去污净化功能还可能因为具有：1、甲基化作用，2、脱羟作用，3、氧化还原作用，4、催化作用，5、降解作用，6、有些细菌能产生H2S，有些细菌能产生HPO2-4，对溶度积小和容易形成硫化物、磷酸盐沉淀的元素就容易被沉淀下来，7、有些微生物能吞噬顺磁性或铁磁性元素的硫化物或磷酸盐，因此通过微生物可用强磁性分离器达到分离和浓缩。,生物去污法选择性强，适用于大体积、低浓度的放射性、重金属和有机污染物的去污。,21,第四节去污技术的应用,对在役的核设施系统和设备进行去污。,常用的去污工艺有AP-AC法、AP-CITROX法、CAN-DECON法等。,AP-AC法：碱性高锰酸钾-柠檬酸去污法，第一步是用碱性KMnO4氧化溶解Cr2O3,第二步用柠檬酸铵除去残留腐蚀膜。AP-CITROX法：碱性高锰酸钾-柠檬酸草酸混合液去污法以碱性高锰酸钾作为氧化剂和溶解铬，用柠檬酸-草酸混合液溶解残余的Fe3O4锈层和镍铁氧体（NiOFe2O3）。,22,3、CAN-DECON法,二、退役去污,常用方法：铈氧化法，CORD/UV法，CORPEX法，SANIDIN泡沫去污法，FL-AP法，中国原子能院重水堆去污方法。,23,24,2、CORD/UV法,去污过程：,25,3、CORPEX法,CORPEX是一种方便操作、水基、接近中性的化合物，是一种强有机络合剂，能同许多金属生成配位化合物并能溶解它们，在较宽温度和pH范围内适用。CORPEX法去污效率高，用途大。,CORPEX法的反应机制：CORPEX-921和氧化物相作用，减弱氧化层结构的完整性，引起破裂和脱落，CORPEX继续溶解这些氧化层落下物。去污完成之后，加入一种氧化剂CORPEX-960完全破坏生成的螯合物，消除以后难处理的问题，并且99.8%放射性金属离子以氧化物或氢氧化物的形式从溶液中沉淀下来。去污产生二次废物适于排放和再利用。破坏过程的产物是CO2、氮氧化物、金属氢氧化物、金属氧化物和水。,CORPEX比高压喷射去污受照剂量小，使用化学试剂毒性小，采用低压喷射，安全性好，并且产生的废水量少。,26,4、SANIDIN泡沫去污法用SANIDIN法泡沫喷射去污大型管道（直径0.51.6m，长23.5m）内表面效果较好。,（1）去污原理：用可生物溶解的二甲胺乙丙酯和糖苷混合物制备的表面活性剂，配成酸性或碱性发泡剂,（2）去污过程：先喷射碱性发泡剂到管道内表面，然后喷射12次酸性发泡剂，每次维持作用时间20min。用高压水冲洗发泡剂（5L/m2），产生的酸性或碱性废水收集贮存。收集产生的金属碎屑和残渣。,（3）去污效果。一次发泡剂去污，平均去污95.6%，总废液量20L/m2。去污1根管子大约花费2h，工作人员受照剂量很低。,27,5、FL-AP法,传统的酸碱交替去污法，对非固定性污染有较好去污效果，但对固定性污染去污效果较差，且二次废液量大。,中国原子能科学研究院和核二院合作开发了FL【NaF+HNO3+L】系列去污剂，如：,（1）对后处理厂的固定污染设备去污，采用0.2%NaF+6%HNO3+1%L；（2）对于热点去污，采用3.5%NaF+16%HNO3+1%L；（3）对于严重污染Pu的热点去污，采用1%NaF+16%HNO3+1%L；交替使用FL-AP法，采取以FL开始，AP（AP碱性高锰酸钾0.1mol/LKMnO4+1mol/LNaOH）结束，具有高效、低腐蚀、二次腐蚀少等优点。,6、中国原子能院对10MW重水堆一回路去污,28,三、混凝土去污,混凝土去污首先要做调查，弄清楚污染程度、污染深度和污染核素种类。,化学去污法可采用盐酸。物理去污法：用机械法（凿、磨、刨、削、铣）或局部高温法（微波、激光、热喷枪）有控制地破坏污染层，同时捕集所产生的气溶胶尘埃和收集所产生的破碎物。工艺关键是要有效地除去所产生的尘埃和散片。较低污染：采用气动粗琢器，或用手动或自动刨削机，所产生的粉尘用真空泵和脉冲空气过滤器去除。对于深部污染的混凝土，可用小型电锤击机，跟随真空吸尘器吸尘和绝对过滤器过滤。混凝土刨削机混凝土微波去污,29,四、人体的放射性污染去污,人体污染是体表污染放射性核素或放射性核素通过吸入、食入以及伤口、皮肤进入体内。较多发生的是因与放射性物质接触而造成的体表的污染，而主要危害则是放射性核素进入体内。,主要的去污方法：擦洗、刷洗、冲洗等。去污考虑因素：1、具有高的去污效果；2、对皮肤刺激小，对机体无伤害；3、不促进体表对放射性核素的吸收；4、去污剂温度以40oC为宜；5、去污次数不宜过多，以免损伤皮肤黏膜。,体表污染核素不明了，