Приемы и способы дезактивационных работ

Ликвидация последствий радиоактивного загрязнения различных поверхностей и сред осуществляется путем проведения дезактивационных работ.

Под дезактивацией понимается удаление (снижение концентрации) радиоактивных веществ с загрязненных поверхностей (территории, дорог, зданий, сооружений, оборудования, техники, транспортных средств, одежды, обуви, средств индивидуальной защиты и пр.) и из различных сред (воздуха, воды, пищевого сырья, продовольствия и пр.) до допустимых норм.

В случае поверхностного загрязнения дезактивация ограничивается удалением с поверхности объектов радиоактивных веществ, которые закрепились на ней в результате адгезии и адсорбции. Для дезактивации при глубинном загрязнении необходимо извлечь радиоактивные загрязнения, проникшие вглубь, и затем удалить их.

Дезактивация осуществляется различными способами, которые, с одной стороны, определяются условиями радиоактивного загрязнения, а с другой – условиями самой дезактивации. При выборе способа дезактивации учитываются также особенности объекта.

К основным безжидкостным способам следует отнести обработку поверхностей струей газа (воздуха) и пылеотсасывание.

В первой стадии процесса дезактивации струей газа (воздуха) с поверхности удаляются радиоактивные загрязнения в виде жидкости, мелких частиц и структурированных масс. В результате первой стадии радиоактивные продукты переводятся во взвешенное или аэрозольное состояние. Вторая стадия связана с удалением с обрабатываемого объекта.

Для создания газового потока обычно используются реактивные двигатели, отработавшие гарантийный срок по своему прямому назначению. При скорости газовой струи у обрабатываемой поверхности (на расстоянии 5-7 м) 90-110 м/сек, с нее удаляются только крупные частицы диаметром более 15 мкм. В условиях Чернобыля этот способ в отношении транспортных средств оказался неэффективным.

Для повышения эффективности дезактивации в воздушную струю вводится порошок, обладающий абразивным действием. В результате такой дезактивации удаляются не только поверхностные, но и глубинные загрязнения. Коэффициент дезактивации резко возрастает и может достигнуть 200, что гарантирует хорошее качество обработки.

В качестве абразива могут быть использованы песок, карборунд, дроби, металлические и другие порошки. Применение абразивов позволяет значительно снизить скорость воздушного потока до 3-40 м/сек, что дает возможность применять для генерации воздушного потока различные компрессоры.

Основными недостатками способа являются: необходимость использования абразивного порошка, расход которого колеблется в пределах 7,5-45 г/сек; возникновение смеси радиоактивных загрязнений с отработавшим абразивным порошком; воздействие абразивов на обрабатываемые поверхности приводит к образованию неровностей, возникает опасность локальной эрозии, происходит потеря защитных и механических свойств поверхностей; опасным является и сам порошок, находящийся в аэрозольном состоянии вокруг объекта, для человека возникает опасность заболевания силикозом.

В отличие от предыдущего способа при дезактивации пылеотсасыванием поток воздуха направлен не на обрабатываемую поверхность, а от нее под воздействием вакуума, создаваемого в воздушном тракте пылесоса

Воздушный поток, заключенный в воздуховод, не распространяет радиоактивные загрязнения в окружающую среду. Фильтрация загрязненного потока позволяет улавливать удаленные частицы и осуществлять очистку на основе замкнутого цикла.

При пылеотсасывании, как и при обдуве поверхности струей газа или воздуха, удаляются лишь поверхностные радиоактивные частицы, при этом жидкие и вязкие радиоактивные загрязнения удаляются не полностью. Пылеотсасывание можно использовать в ходе комплексной обработки, предусматривающей последующую дезактивацию более эффективными способами.

Дезактивация снятием загрязненного слоя и изоляцией загрязненной поверхности применяется для очистки местности, дорог, окрашенных изделий, строительных материалов и конструкций и т.п..

Эффективность дезактивации определяется глубиной снимаемого верхнего загрязненного слоя, которая в свою очередь зависит от глубины проникновения радионуклидов в различные материалы. Для обеспечения эффективной дезактивации с учетом неровностей обрабатываемых поверхностей, неравномерности проникновения радионуклидов снимаемый слой должен быть в два раза толще глубины их проникновения.

Дезактивация путем снятия верхнего загрязненного слоя эффективна, но последующие этапы, связанные с транспортировкой снятого загрязненного материала, его захоронением, сопровождаются вторичным радиоактивным загрязнением, что требует проведения дополнительных работ.

При проведении дезактивации методом изоляции загрязненной поверхности изолирующий материал фиксирует радиоактивные загрязнения, что значительно снижает интенсивность радиации, опасность непосредственного контакта с радионуклидами и возможность их миграции.

Для создания изолирующего слоя используются сыпучие материалы (песок, грунт, щебень и др.), асфальт, промышленные строительные заготовки (плиты, блоки и др.).

Способ дезактивации струей воды является доступным и широко применяемым при обеззараживании оборудования, участков местности с твердым покрытием, транспортных и других средств. Его эффективность зависит от структуры струи, расхода воды и напора (давления) перед насадкой, генерирующей водную струю.

Струя воды может быть сплошной или разделенной на отдельные компактные струйки, а также капельного строения, которое возникает в результате распада струи или создается искусственно.

Для повышения эффективности процесса дезактивации рекомендуется струю воды направлять под углом 3-45 0 к обрабатываемой поверхности.

В зависимости от давления перед насадкой различают низко, средне и высоконапорные струи.

Низконапорные струи имеют давление перед насадкой не более 10 атм. Обработка такой струей грузового автомобиля требует около 1 тонны воды, при этом загрязненность снижается всего в 2 раза. Расход воды может быть снижен с помощью импульсной обработки, которая заключается в чередовании включения и выключения источника, генерирующего струю воды.

Эффективность дезактивации повышается при использовании средненапорных водных струй, давление перед насадкой у которых составляет от 10 до 50 атм. Если низконапорные струи удаляют лишь поверхностные загрязнения, то средненапорные – часть глубинных. При дезактивации средненапорной водной струей строительных материалов коэффициент дезактивации может достигать 6,0.

Высоконапорной струей (давление на выходе превышает 100 атм.) удаляют верхний загрязненный слой с пористых материалов, ржавчину с металлических поверхностей и краску толщиной до 3 мм, во всех случаях коэффициент дезактивации достигает 50. Однако дезактивация высоконапорной струей требует сложного специального оборудования, большого расхода воды, при этом производительность не высока. В связи с этим применяется лишь в стационарных условиях в системе предприятий атомной энергетики.

Дезактивация значительной части объектов (транспорта, одежды, оборудования, зданий, помещений, дорог с твердым покрытием) осуществляется с применением дезактивирующих растворов различного состава и целевого назначения.

Дезактивирующие растворы можно разделить на три основные группы: на основе поверхностно активных веществ (ПАВ), окислителей и сорбентов.

Дезактивирующие растворы на основе ПАВ готовятся при помощи препаратов с условным шифром СФ. Водные растворы содержат 0,15% препарата СФ, в случае подогретых водных растворов при применении параэмульсионного способа дезактивации содержание СФ снижается до 0,075%. В этих условиях применяют СФ-3К, который сохраняет свои дезактивирующие возможности и не разлагается при температуре выше 70 0 С.

Дезактивирующие растворы на основе ПАВ применяют для дезактивации различных объектов путем орошения поверхности с одновременным протиранием щетками. Коэффициент дезактивации при расходе растворов 3л/м 2 составляет 5-7, коэффициент повышается при увеличении расхода раствора или при введении 10-40% абразивного порошка и может достигать 80.

При использовании дезактивирующих растворов не рекомендуется обработка пористых материалов, таких как кирпич, шифер, некоторые сорта бетона, древесина неокрашенная и другие, так как в водной среде усугубляется процесс проникновения радиоактивных загрязнений вместе с водой на еще большую глубину.

Препараты СФ, а также некоторые другие ПАВ могут быть использованы для дезактивации пеной. Она позволяет обрабатывать такие объекты, для которых другие способы обеззараживания оказываются неприемлемыми вследствие отрицательного воздействия дезактивирующей среды на объект. К их числу относятся: самолеты, вертолеты, оптическая, электронная аппаратура и т.п.

Пена может быть использована в различных вариантах. Наиболее распространенный из них – нанесение ее и выдержка (экспозиция) в течение определенного времени, исчисляемого десятками минут. Затем происходит удаление пены струей воды, воздействием вакуума или механическим путем. В зависимости от времени выдержки коэффициент дезактивации при обработке нержавеющей стали колеблется в пределах 18-40, пластиката – 24-42.

В дезактивирующих растворах на основе окислителей наиболее часто применяют перманганат калия («марганцовка»). Эти растворы многокомпонентны, в их состав входят кислоты (например, азотная и щавелевая), щелочи (едкий натр), а также некоторое количество ПАВ, иногда в виде препарата СФ. Дезактивирующие растворы на основе окислителей применяются для дезактивации замасленных, сильно загрязненных и подвергшихся коррозии металлических поверхностей, а также в случаях удаления глубинных радиоактивных веществ с верхним загрязненным слоем. Коэффициент дезактивации обычно не превышает 30.

Третью группу дезактивирующих растворов составляют суспензии, т.е. такие системы, в водной среде которых распределены твердые частицы, которыми являются сорбенты. В качестве сорбентов применяются бентонитовые глины, сульфитно-спиртовая барда и цеолиты.

Суспензии применяются для дезактивации внутренних и внешних вертикально расположенных стен зданий. Большая их вязкость и структура позволяют им удерживаться на определенное время на этих поверхностях, а затем, после затвердения, их удаляют. Кроме того, в эти суспензии вводят абразивы и окислители, что способствует более эффективной дезактивации.

Сорбенты применяются для извлечения радионуклидов из газовой и водной седы, а также с различных поверхностей. Кроме того, их используют в качестве добавок в дезактивирующие растворы,.

Сорбенты, которые применяются для дезактивации, готовятся на основе минеральных веществ. К природным минеральным сорбентам относятся бентонитовые глины и цеолиты, а также диатониты, опоки и терпели, которые образовались из мельчайших микроорганизмов. Глинистые сорбенты (бентониты различного класса, монтмориллонит, каолин, гидрослюда) подвергают активации, что увеличивает их адсорбционную способность.

К угольным сорбентам относятся углеродные материалы, получаемые обработкой различных ископаемых углей, древесных пород, торфа и других веществ, богатых углеродом. После обработки паром или инертными газами, которая необходима для очистки пор, вводят добавки, связывающие радионуклиды, подобные сорбенты называют активированными углями.

Процесс дезактивации с использованием сорбентов требует значительного времени – до нескольких часов. Его эффективность зависит от выбора сорбента, соблюдения технологии, квалификации персонала и т.д.

В определенных условиях эффективным способом дезактивации и локализации радиоактивных загрязнений являются полимерные пленки.

В зависимости от целевого назначения различаются три группы пленок: изолирующие (аккумулирующие), дезактивирующие и локализующие. Изолирующие воспринимают загрязнения, т.е. экранируют поверхность объекта, а сами легко поддаются дезактивации. Их предварительно наносят на чистую (незагрязненную) поверхность, в отличие от локализующих, которыми покрывают поверхность, уже подвергшуюся радиоактивному загрязнению.

Действие дезактивирующих пленок заключается в закреплении их на поверхности объекта и в перемещении радиоактивных загрязнений из объекта в глубину материала пленки. Дезактивирующие пленки удаляются с поверхности объекта вместе с удерживаемыми ими радиоактивными загрязнениями. Срок действия изолирующих (неудаляемых) пленок может исчисляться месяцами и даже годами. Локализующие, в зависимости от объекта и целевого назначения, могут быть как удаляемыми, так и неудаляемыми.