SZILÁRD RADIOAKTÍV FÉMHULLADÉKOK MENNYISÉGÉNEK CSÖKKENTÉSE DEKONTAMINÁLÁSSAL

Átírás

1 SZILÁRD RADIOAKTÍV FÉMHULLADÉKOK MENNYISÉGÉNEK CSÖKKENTÉSE DEKONTAMINÁLÁSSAL Kósa Norbert, Baradlai Pál, Oldal Ottó, Kurucz András, Patek Gábor Tartalomjegyzék Bevezetés Az atomerőműben keletkező radioaktív fémhulladékok forrásai, minősítése, tárolása. Fémhulladékok kezelése újonnan kifejlesztett dekontaminálási eljárásokkal: - üzemeltetésből kivont SZBV hajtások és helyzetjelzők - hermetikus tér recirkulációs levegőtisztító és hűtő rendszereinek elemei (jódszűrő dob és kalorifer). Összegzés 1

2 Bevezetés Üzemidő hosszabbításra való felkészülés miatt a fémhulladékok mennyisége jelentősen megnőtt. Tárolási, kezelési problémák. Csökkenteni kell dekontaminálással az átmeneti vagy a végleges tárolásra szánt fémhulladékok mennyiségét. Radioaktív fémhulladékok forrásai, minősítése és tárolása I. A fémhulladékok forrásai: Elhasználódott és felaktiválódott, vagy felületileg szennyezett berendezések, csővezetékek, szerelvények, állványozási anyagok, stb. Átalakításokból származó különböző elszennyeződött fémhulladékok, kábelek, stb. 2

3 Radioaktív fémhulladékok minősítése és tárolása II. Hulladék termelés az ellenőrzött zónában NAH > 10 msv/h Előminősítés < 1 µsv/h KKAH Radioaktív hulladékok Felszabadítható hulladékok FH Hulladék minősítés Scaling factor Hulladék minősítés Átmeneti tárolás Végső lerakás Erőművi hulladékkezelés Hulladékudvarba lerakás Fémöntödék Dekontaminálás és hulladékkezelés Az atomerőműben rendszeresített eredeti dekontaminálási technológiák korlátai: - a felszabadítási szint alá történő dekontaminálás többnyire nem megvalósítható, - jelentős mennyiségű, kis aktivitású folyékony radioaktív hulladékot képez. Új technológiák és berendezések szükségesek! 3

4 Üzemeltetésből kivont SZBV hajtások I. 131 db SZBV hajtás és helyzetjelző cseréje történt meg. Méretek SZBV hajtás Tömeg (kg) ~ Az SZBV hajtás üzemszerű dekontaminálására alkalmazott technológiák (AP- Citrox és elektrokémiai mozgókatódos dekontaminálás) nem megfelelőek. Hulladékba helyezve legalább 500 db 200 l-es hordót jelent. Helyzetjelző Méretek (m) H*Ø 12*0,03-0,3 0,6*0,3 A próbadarabokon különböző kémiai, elektrokémiai dekontaminálás kísérletek történtek. D(t) A kiinduláskor mért SZBV hajtás 1-1,6 msv/h dózisteljesítmények: Próbadarab 0,1-0,5 msv/h Új technológia szükséges! Üzemeltetésből kivont SZBV hajtások II. Kémiai 1. HAKA vegyszeres kezelés (TU20) 2. AP-Citrox kezelés (TU10) g/dm 3 HNO 3 kezelés (TU10) g/dm 3 HNO g/dm 3 H 2 SO 4 kezelés (TU10) 5. Részben dekontaminált hajtás elemek AP-Citrox kezelése (TU60) 6. SZBV hajtás alkatrészek félüzemi dekontaminálási kísérlete AP-Citrox + HNO 3 (TU30) 7. SZBV helyzetjelzők félüzemi dekontaminálási kísérlete AP-Citrox + HNO 3 (TU60) 8. Ek. dekontaminálást követő dóziscsökkentés AP-Ox + HNO 3 (TU60) Dekontaminálási kísérletek Elektrokémiai (ek.) 1. Kézi mozgókatódos kezelés (DMR-5 szerint a kikonzerváló kádban) 2. Merítéses ek. kezelés 15 g/dm 3 H 2 SO 4, 15 g/dm 3 H 3 PO 4, 30 g/dm 3 oxálsav félüzemi körülmények között (mobil kádban, 30A, 1 óra kezelési idő) 3. Merítéses ek. kezelés (TU50, 200A, 1 óra kezelési idő) 4. Merítéses ek. kezeléshez az optimális elektrolit összetétel meghatározása (A612/2) 4

5 Üzemeltetésből kivont SZBV hajtások III. A merítéses elektrokémiai dekontaminálhoz a megfelelő elektrolit kiválasztása Az elektrolitok összetételék meghatározása azonos körülmények között történt (kezelési idő 30 perc, áramerősség 10A). A leghatékonyabb a 2. és 4. oldat volt. Minta száma Elektrolit koncentrációja (g/dm 3 ) és összetétele 20 Citromsav 20 Oxálsav 15 H 2 SO 4 15 H 3 PO 4 30 Oxálsav 10 HNO 3 20 H 2 SO 4 15 HNO 3 30 H 2 SO 4 Dózisteljesítmény dekontaminálás előtt és után (µsv/h) Üzemeltetésből kivont SZBV hajtások IV. Dekontaminálási tapasztalatok Kémiai - Nem kielégítő hatásfok. - Dózist nem csökkenti, így csak kiegészítő dekontaminálásra jó. - Hosszú kezelési idők. - Sok vegyszert igényel. Elektrokémiai - Jó hatásfok. - Dózist jól csökkenti. - Rövid kezelési idők. - Az elektrolit többször használható. - A mozgókatódos eljárásnál magas a dózis a munkavégzés alatt és magas a belső sugárterhelés veszélye. 5

6 Üzemeltetésből kivont SZBV hajtások V. Az alkalmazott technológia lépései 1. Végállásig leengedett SZBV hajtás egyben dekontaminálták ( A és 60 perc). 2. A szétszerelt SZBV hajtást KOH-os zsírtalanítás után az elektrokémiai kádban belső katódcső használatával kezelték ( A és 90 perc). 3. A helyzetjelzőket KOH-s zsírtalanítás után a TU60-as dekontamináló kádban levegő bevezetés mellett kezelték (15 g/dm 3 HNO g/dm 3 H 2 SO 4, 80 C-on 2 óra). Eredmény: A dekontaminált SZBV hajtások nagyrészt felszabadíthatóak. Egy hajtásnál kg, 131db SZBV-nél kb kg (500 hordó) saválló acél felszabadítható. Jódszűrő dobok dekontaminálása I. 150 db jódszűrő ház került leszerelésre, Radioaktív hulladékként kezelve ~250 db 200 l-es hordó Átlagos radioaktív szennyezettségük: FSZ = 1-10 Bq/cm 2 és D(t) = 2-5 msv/h A dekontaminálást a korábban alkalmazott módszerekkel és vegyszerekkel végezték: - vegyszeres kezelés (Haka Dekopur FS500, Ibell-ex, Haka Neutral) nagynyomású mosóberendezés segítségével, majd alkoholos áttörlés. A többször megismételt dekontaminálások is sikertelenek. Új technológia salétromsav alkalmazásával. Dekontaminálás kémiai és elektrokémiai módszerekkel. 6

7 Jódszűrő dobok dekontaminálása II. Kémiai Dekontaminálási kísérletek Elektrokémiai (ek.) 1: 3 g/dm 3 HNO 3 2: 6 g/dm 3 HNO 3 3: 3 g/dm 3 HNO g/dm 3 H 2 SO 4 4: 6 g/dm 3 HNO g/dm 3 H 2 SO 4 5: 15 g/dm 3 H 2 SO 4, 15 g/dm 3 HNO 3, 30 g/dm 3 oxálsav 6: 6 g/dm 3 HNO 3 + 1,6 g/dm 3 KMnO 4 1: 3 g/dm 3 HNO g/dm 3 H 2 SO 4 2: 6 g/dm 3 HNO g/dm 3 H 2 SO 4 3: Merítéses ek. kezelés 15 g/dm 3 H 2 SO 4, 15 g/dm 3 H 3 PO 4, 30 g/dm 3 oxálsav Jódszűrő dobok dekontaminálása III. Dozimetriai mérések alapján az ismételt dekontaminálások ellenére, a dózisteljesítmény érték magasabb a kiszállíthatósági határnál belső szennyezettség. A szétvágott jódszűrő házak kémiai dekontaminálása a 2. és 6. vegyszerekkel. Eredmény: a szétvágott jódszűrő házak 98%-a a dekontaminálás után kiszállíthatónak bizonyult. 7

8 Kaloriferek dekontaminálása I TL01-03 rendszerszeri léghűtők (18 db/blokk) kicserélésre kerültek. A kalorifer méretei: 680 kg, 2930*950*350 mm Anyaga: a hordszerkezet szénacél és savállóacél, a hűtőcsövek CuNi10Fe ötvözet. Átlagos radioaktív szennyezettségük: FSZ= 0,5-2 Bq/cm 2 és D(t)= 3-6 msv/h Radioaktív hulladékba kerülésük esetén ~576 db 200l-es hordóval kell számolni. Problémák: - átfedik egymást a csövek, - a bevonatos rézcsöveken, drótfonaton zsíros jellegű lerakódás van. Kaloriferek dekontaminálása II. Többször megismételt lúgos-savas nagynyomású lemosás eredményeként csak a leszerelt burkoló elemek a felszabadíthatóak. A megismétel dekontaminálás sem volt eredményes. Szükségessé vált a hőátadó csövek kivágása és darabolása. A réz drótfonatról történt teljes lerakódás eltávolítása után, a csődarabok még mindig nem felszabadíthatóak. Drótháló eltávolítás? 8

9 Kaloriferek dekontaminálása III. A kisebb darabokat (tőcsavarok, anyák, merevítők, távtartók) ultrahangos berendezésben 1:10 arányban hígított Dekowet oldatban kezeltük. A vegyszeres kezelést követő sótalan vizes lemosás után a kisebb darabok felszabadítható minősítést kaptak. A darabolt rézcsöveken 10 g/dm 3 KOH-os és 10 g/dm 3 HNO 3 as, illetve AP- Citrox-os kezelést végeztek. A kísérleti dekontaminálás eredményeként a hőátadó csövek aktivitása a felszabadítási határérték közelében volt, de az ismételt dekontaminálás sem hozott javulást. Feltételezhetően a felületen erősen megkötődött vagy beépült a fő szennyező forrás, a Co-60 izotóp. Új technológiát kell kidolgozni! Kaloriferek dekontaminálása IV. A dekontaminálás lépései: A technológia kihívásai: Rézből készült berendezések dekontaminálása még nem volt az erőműben. Szakirodalmak áttekintése utána a galvanizálásból ismert un. sárgító fürdő módosított változatát (HNO 3 és H 2 SO 4 ) alkalmazták. Eredmény: Megfelelő a hőátadó csövek kis mértékű felületi rétegének oldására, ahol az aktivitás 2/3-áért felelős Co-60 izotóp található. A dekontaminálás után mért dózisteljesítmény kisebb volt mint 0,2 msv/h (DF>10) 1. Zsírtalanítás állandó levegős kevertetés és elszívás mellett (10 g/dm 3 -es KOH, 80 C, 2 óra) 2. Savas kezelést állandó levegős kevertetés és elszívás mellett (30 g/dm 3 H 2 SO 4 és 15 g/dm 3 HNO 3, 80 C, 2 óra) 9

10 Kaloriferek dekontaminálása V. A dekontaminálás után kaloriferenként a következő fém mennyiségek felszabadíthatóak: kg réz, - 30 kg saválló acél, kg szénacél. A 4 blokkra vetítve kg réz, kg saválló acél és kg szénacél vált felszabadíthatóvá és kiszállíthatóvá újrahasznosításra. Összegzés Az üzemidő hosszabbításra való felkészülés jegyében képződött fémhulladékot kezelni kell felszabadíthatóvá tehető! A fémhulladék kezelésére három új dekontaminálási eljárás került bemutatásra. Új kémiai és elektrokémiai eljárások alkalmazása. A felületi szennyezettség mértéke 1-3 nagyságrenddel csökkent. Az új eljárásokkal és berendezésekkel az SZBV hajtást, a jódszűrő dobot és a kalorifert dekontaminálták. Az alkalmazott eljárásokkal a: - felszabadított fémhulladék: ~ kg ~ 1320 db 200l-es hordó - szilárd kis akt. fémhulladék: ~ kg - folyékony hulladék: ~30-35 m 3 10

11 SZBV felépítése Hajtás (mozgató mechanizmus) - Fogaskerék - fogasléc áttétel - Villamos motor - Helyzetjelző Közbenső rúd Elnyelő rész (bóracél) Üzemanyag rész 11