Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации




Скачать 110.33 Kb.
НазваниеЭлектролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации
Дата31.01.2013
Размер110.33 Kb.
ТипДокументы
Способ электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе АЭС из эксплуатации


В.И. Бойко1, Г.Н. Колпаков1, Н.А. Колпакова1 ,

Е.А. Комаров2, В.А. Кузов2, В.И. Хвостов2

  1. Томский политехнический университет

  2. ОАО «Сибирский химический комбинат»


Объектом исследований явились образцы труб высоколегированной хромоникелевой стали демонтированного контура охлаждения промышленного реактора. Внутренняя поверхность труб имела оксидную плёнку толщиной около 0,5 мм сложного состава, насыщенную радионуклидами 60Со, 137Cs, 152Eu. Исследования состава оксидной плёнки [1,2] показали, что она содержит: А12O3 - 48-63%; Fe2O3 - 17-21%; MgO и СаО - 6-17%; SiO2 - 14-21%; СrO2 менее 0,39% и NiO2 - менее 0,42%. Такое загрязнение характерно для холодной ветви контура охлаждения промышленного реактора. Образованное путём осаждения примесей воды, при температуре < 100 ºС, оно не имеет химической связи с подложкой или эпитаксии (структурного соответствия) и является, поэтому, слабофиксированным. При разделке труб отложение скалывается по краям.

Задачей исследования являлось отыскание такого способа дезактивации, который бы не удорожал конечный продукт (отмытый лом нержавеющей стали). Имелось ввиду применение дорогостоящих реагентов, энергозатраты и нейтрализация жидких радиоактивных отходов (ЖРО), если такие будут образовываться.

В результате патентных исследований были найдены существующие способы дезактивации сталей [3, 4, 5, 6], проработка которых показала, что наиболее предпочтительным для нас оказался способ [3] электролитической дезактивации сталей в растворах хлоридов щелочных металлов. В описании способа говорится, что при электролизе раствора натрия хлорида на металлическом аноде, который может быть радиоактивнозагрязнённым, происходит реакция окисления металла с образованием окисей или гидроокисей. Будучи нерастворимыми в окружающей среде, они выпадают в осадок, а осветлённый раствор подвергается сорбционной очистке от радиоактивных элементов, перешедших в растворённое состояние. Таким образом решается проблема ЖРО, так как очищенный раствор может возвращаться в цикл. А в качестве электролита используется раствор недорогого натрия хлорида, что позволяет удешевить процесс.

При испытании описанного способа для удаления оксидной плёнки с поверхности нержавеющей стали были обнаружены его недостатки.

  1. Было найдено, что в анодном режиме, который предлагают авторы способа [3], оксидная плёнка удаляется не полностью, оставляя «неотмытые» участки, см. табл. 1.

2. При многократном использовании электролита или увеличении времени процесса, а также при увеличении плотности тока был обнаружен известный эффект «цементации» [7], когда концентрация электрорастворённого металла превышает определённый предел и он выделяется на катоде и частично на аноде.

Таблица 1.Результаты дезактивации нержавеющей стали по способу [3] в растворе NaCl, с концентрацией 100 г/дм3


№ образца

Условия электролиза

Радиоактивность (), до/после

Примечание




плотность тока,

А/м2

время, мин

бета,

см-2·мин-1


досм"2

гамма-, мкр/час




1

1000

5

3000/ 3000

1000/

1000

рН=11

2

1000

10

3000/

1500

1000/

300

рН=11

В нашем случае это были кристаллы глубокого чёрного цвета. Скорее всего, это был титан, имеющий такой цвет и стандартный потенциал наиболее отрицательный, чем другие компоненты нержавеющей стали.

Поэтому в дальнейшем мы переменили полярность на дезактивируемой поверхности с плюса на минус и процесс дезактивации испытали в «катодном» режиме. В результате показатели дезактивации значительно улучшились: радиоактивность по бета-частицам снизилась почти до допустимых величин (10-20 част/(см2·мин)), а по гамма-излучению составила 0,1 мкр/с (табл. 2).

Таблица 2. Результаты дезактивации нержавеющей стали в катодном режиме со стальным анодом


№ детали

Концентрация

раствора, (г/дм3) и

кратность его

использования

использования

Время

электролиза,

мин

Плотность тока,

А/м2

Радиоактивность (), до/после,

см–2·мин –1


Примеча-ние:

степень

удаления

отложения

1

80(1)

15

900

3000/200

40%

2

80(2)

30

950

4000/20

100%

3

80(3)

30

770

2500/10

100%

4

80(4)

30

1100

3500/30

100%

5

80(5)

30

1100

4000/20

100%

6

отработанный электролит

погружение в

электролит с pH=11

3500/<100

100%

Изучение процесса было продолжено и, во избежание электрорастворения вспомогательного электрода (анода), был применён электрод из графита, а концентрация электролита снижена со 100-140 г/дм3 до 40 г/дм3. В результате были созданы условия бездиафрагменного электролиза раствора натрия хлорида. В табл. 3 приведены данные по дезактивации в растворе NaCl концентрации 70 г/дм3, а в табл. 4 испытывался раствор концентрации 40 г/дм3. Данные таблиц свидетельствуют о том, что применимы малые концентрации электролита, что снижает затраты на дезактивацию и снижает химическую активность отходов.

Таблица 3. Результаты дезактивации нержавеющей стали в катодном режиме с графитовым анодом. Концентрация NaCl 70 г/дм3.


№ образца

Условия электролиза

Радиоактивность, до/после


Примечание

плотность тока, А/м2

время,

мин

Бета,

см-2·мин-1

Гамма, мкр/час




1

656

20

1200/ 10

170/42

рН = 6,5

2

656

25

580/ 10

724/ 34

рН = 6,0

3

656

20

220/ 20

247/ 40

рН = 6,0

4

656

40

1000/ 30

159/45

рН = 6,0



Таблица 4. Результаты дезактивации нержавеющей стали в катодном режиме с графитовым анодом. Концентрация NaCl 40 г/дм3.



№ образца

Условия электролиза

Радиоактивность, до/после



Примечание

плотность тока, A/м2

время,

мин

Бета,

см-2·мин-1

Гамма, мкр/час

5

656

20

1100/ 10

140/ 38

рН = 6,5

6

548

20

1100/ 20

180/ 40

рН - 6,5

7

656

40

900/ 10

130/ 36

рН = 6,5

8

987

20

1400/ 50

170/ 60

-

9

767

20

1000/ 20

180/35

-


Выводы

  1. В результате исследований найден электролитический способ дезактивации лома нержавеющих сталей от полиоксидных слабофиксированных отложений, насыщенных радионуклидами [8].

  2. Процесс электролиза ведут в катодном режиме, в растворе NaCl невысокой концентрации (40 г/л), обеспечивающей его электропроводность, и графитовым вспомогательным электродом (анодом).

  3. Процесс удаления радиоактивной оксидной пленки с нерадиоактивной поверхности происходит при плотностях тока 600-1000 А/м2 за счет двух процессов: а) действия пузырьков водорода, образующегося на границе раздела фаз (оксид-металл) вследствие разложения воды на катоде; б) трансформации электролита, то есть за счет образовании щелочи в прикатодном пространстве.

  4. Достигается необходимая степень дезактивации: по -частицам

10-20 см-2·мин-1, по -излучению до 35 мкр/час.


Список литературы:

  1. Опыт эксплуатации реакторов СХК. Отчёт. Per. № 30-21/03 от 25.02.91.

  2. Отчёт ИФХ РАН № 12105-2113 12066 от 29.12.92.

  1. Способ электролитической дезактивации сталей в растворах хлоридов щелочных металлов. Патент Японии № 57-76500 МПК G 21F 9/28. Заявл. 10.10.80 № 151411.

  1. Способ дезактивации нержавеющих сталей. Авторское свидетельство SU 1783585 Al G21F 9/34 от 05.04.91.

  1. Способ электрохимической дезактивации нержавеющих сталей. Авторское свидетельство SU 1262997 Al G25F 3/02 от 04.01.85.

  2. Способ удаления радиоактивных отложений. Патент Великобритании GB № 1142776.

  3. Файнберг С.Ю., Филиппова Н.А. Анализ руд цветных металлов. - М.: Металлургиздат, 1963.

8. Бойко В.И., Колпаков Г.Н., Колпакова Н.А., Комаров Е.А., Кузов В.А,. Хвостов В.И. Способ электролитической дезакцивации металлических отходов Патент на изобретение № 2328050 Зарегистр. 2 июня 2008 г № заявки 2006100787). Опубл. 27.06.2008.Бюл.№ 18

Похожие:

Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации iconИ трехмерных инженерных моделей при эксплуатации
«Обмен опытом применения технологий автоматизированной идентификации, электронных архивов проектно-конструкторской документации и...
Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации iconПовышение эффективности хонингования сферических поверхностей деталей из нержавеющих сталей
Охватывают обрабатываемую поверхность (рис. 6)
Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации icon«Испытание блока при ложном срабатывании аз» запуск алгоритма «преодоление аварии с течью из первого контура во второй»
Цель данной статьи: еще раз обратить внимание на необходимость тщательного анализа результатов ввода в эксплуатацию и первых лет...
Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации iconПроекта
Определение температурных условий применения перспективных азотсодержащих сталей с высоким уровнем механических свойств, износостойкости...
Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации iconКинетика замедленного разрушения высокопрочных сталей в инактивных и водородсодержащих средах
Установлены механизмы и предложены модели для описания кинетики замедленного разрушения высокопрочных сталей в инактивных и водородсодержащих...
Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации iconУтверждены Постановлением Госатомнадзора России от 31 декабря 1998 г. N 11 Введены в действие с 1 июля 1999 года
Правила обеспечения безопасности при выводе из эксплуатации промышленных реакторов
Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации iconЭкологические проблемы эксплуатации аэс антонова А. М., доцент
Существует опасность принятия потенциально опасных решений, связанных фактически с большим суммарным риском, чем аэс
Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации iconМонография состоит из десяти глав и приложений, содержит много иллюстраций и большое количество фактического материала, в том числе и экспериментального
Липпольд Д. Металлургия сварки и свариваемость нержавеющих сталей: [пер с анлг.]/Д. Липпольд, Д. Котеки; под ред. Н. А. Соснина,...
Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации iconПостановление от 22 июля 2005 г. N 17 об утверждении санитарных правил сп 6 23-05 "обеспечение радиационной безопасности при выводе из эксплуатации комплектующего предприятия (сп вэ-кп-05)"
В соответствии с Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30 марта 1999 года n 52-фз (Собрание...
Электролитической дезактивации отходов нержавеющих сталей при выводе аэс из эксплуатации iconИнструкция по полуавтоматической сварке сталей
Инструкция содержит основные положения по полуавтоматической сварке плавящимся электродом углеродистых, низколегированных и высоколегированных...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница