Спосіб електролітичної дезактивації металічних поверхонь технологічного обладнання

1. Спосіб електролітичної дезактивації металічних поверхонь технологічного обладнання, забруднених радіонуклідами, який виконують в елек 3 ний (містить сірчану та ортофосфорну кислоти, хромовий ангідрид) і після дезактивації його необхідно нейтралізувати. На нейтралізацію використовують дорогі реагенти в решті-решт одержують великі об'єми стічних вод, забруднених радіонуклідами, які необхідно концентрувати. На це витрачають великі кошти та енергоресурси. Спосіб, що пропонується до захисту, має за мету усунення перелічених вище недоліків, забезпечення високої якості дезактивації в розчинах, що не завдають шкоди довкіллю, при збільшенні його продуктивності. Спосіб, що пропонується передбачає одночасну регенерацію розчину. Для досягнення поставленої мети пропонується обробку металічних поверхонь здійснювати в електролітичних ваннах, де вироби, які підлягають дезактивації, використовувати в якості як аноду, так і катоду, поляризувати їх постійним знакоперемінним струмом густиною 0,2-0,4А/см2 при співвідношенні тривалості поляризації в катодному та анодному напрямках 1:(1-5). В процесі дезактивації електроліт із ванни прокачувати за допомогою відцентрового насосу із швидкістю 1-2 л/хв. через іонообмінну колонку, що містить фероціанід заліза. Дезактивацію ведуть у нейтральному розчині. У відомому технічному рішенні [3] забруднені радіонуклідами метали використовували в якості лише аноду. Завантаження забруднених деталей як на анод, так і на катод дозволяє вдвічі збільшити поверхню, яку дезактивують, за рахунок цього вдвічі збільшити продуктивність дезактивації. Високу якість дезактивації забезпечує поляризація поверхонь постійним струмом, який змінює напрям поляризації через певний проміжок часу. Поляризація в анодному напрямку сприяє електрохімічному розчиненню поверхневих шарів металу, в тому числі і радіонуклідів. Найбільш легко розчиняються радіонукліди з високим негативним значенням електродного потенціалу, В: Sr/Sr2+=2,89, La/La3+=-2,52, Ce/Ce3+=-2,48, Nb/Nb3+=-2,44, Sm/Sm3+=-2,41, Gd/Gd3+=-2,40, Am/Am3+=-2,32, Lu/Lu3+=-2,25, Sc/Sc3+=-2,10, Th/Th4+=-1,90, 3+ Np/Np =-1,86. Поляризація в катодному напрямку за рахунок виділення водню сприяє вилученню радіонуклідів із мікротріщин та мікрозаглиблень поверхні, відновленню та руйнуванню окиснених сполук радіонуклідів з поверхонь металів, які дезактивують. Дослідним шляхом встановлено, що оптимальне співвідношення тривалості поляризації в катодному та анодному напрямках складає 1:(1-5). Співвідношення більші за 1:1 не забезпечують ефективне вилучення поверхневих сполук радіонуклідів. Співвідношення менші за 1:5 не дозволяють за короткий час обробки досягати низьких кінцевих значень радіоактивного забруднення. Високій якості очистки сприяє й густина струму на поверхнях, які дезактивують. Найкращі показники досягаються в інтервалі густин струму 0,20,4А/см2. Це обумовлено умовами пасивації та перепасивації поверхонь нержавіючих сталей в розчині для дезактивації (сульфаті натрію), руйнуванням поверхневих сполук, що утворюють радіонукліди. Високій якості дезактивації сприяє циркуляція 29653 4 розчину через колонку з фероціанідом заліза. Фероціаніди мають кубічну гратку і являють собою полярні комплексні сполуки [MfeІІ(CN)6](4-z)-. Негативний заряд аніонного каркасу компенсується рухомими зовнішньосферними проти іонами, розміщеними в центрі октаедрів кубічних ґраток (Na+, K+, Cs+) і багатозарядним Мz+. Іонообмінні властивості фероціанідів обумовлені здатністю до еквівалентного оборотного заміщення цих рухомих катіонів. Фероціанід заліза проявляє високу сорбційну здатність до ізотопів 137Cs, 60Co та інших. Сорбція радіонуклідів із електроліту при постійній циркуляції через колонку, заповнену фероцианідом заліза, показала, що питома активність 137Cs знижується з 98 Бк/л до 5,4 Бк/л. Оптимальна швидкість прокачування розчину складає 1-2 л/хв. Екологічну безпеку способу, що пропонується забезпечує нейтральний склад дезактивуючого розчину (сульфат натрію) та виведення з нього в процесі дезактивації радіонуклідів. Електрохімічну обробку виконують в пристрої, схема якого приведена на рисунку. Поверхні 2, що підлягають дезактивації розміщають у ванні 1 з розчином для дезактивації. За допомогою насосу 5 через патрубки 3 та 4 здійснюють безперервну циркуляцію розчину через колонку 6 з фероціанідом заліза. Циркуляція електроліту та виведення з нього радіонуклідів також сприяє збільшенню ефективності дезактивації. Приклади, що ілюструють запропоноване технічне рішення наведено нижче. Приклад 1. Виконували електрохімічну дезактивацію поверхні зразка із сталі марки 12Х18Н10Т в 1М розчині Nа2SO4 при температурі 25°С. Густина струму складала 0,2 А/см2 як в анодному, так і в катодному напрямках, напруга між електродами 6В. Тривалість катодного і анодного імпульсів відповідно 30 і 70 сек. (співвідношення 1:2,3). В ході електролітичної дезактивації реверсивним струмом спостерігалося пошарове зняття металу (товщина 10 мкм). Ступінь забруднення зменшився з 1,0 (мр/год) до 0,5 (мр/год). Сорбція радіонуклідів із електроліту при постійному прокачуванні через колонку, наповнену фероцианідом заліза показала, що питома активність 137Cs знизилась з 98 Бк/л до 9,4 Бк/л. Приклад 2. Електрохімічну дезактивацію поверхні сталі 12Х18Н10Т проводили в 1М розчині Na2SO4 при температурі 35°С реверсивним струмом густиною 0,3 А/см2. Напруга між електродами складала 7 В. Тривалість катодного і анодного імпульсів відповідно 20 і 80 сек. (співвідношення 1:4). Товщина зйому склала 12 мкм. Ступінь забруднення знизився з 1,0 (мр/год) до 0,4 (мр/год). Сорбція радіонуклідів із електроліту при постійному прокачуванні через колонку, наповнену фероцианідом заліза показала, що питома активність 137 Cs зменшилась з 98 Бк/л до 6,6 Бк/л. Приклад 3. Електрохімічну дезактивацію поверхні сталі 12Х18Н10Т проводили в 1М розчині Na2SO4 при температурі 35°С реверсивним струмом густиною 0,4 А/см2. Напруга між електродами складала 8 В. Тривалість катодного і анодного імпульсів відповідно 10 і 50 сек. (співвідношення 5 29653 1:5). Товщина зйому склала 13 мкм. Ступінь забруднення зменшився з 1,0 (мр/год) до 0,3 (мр/год). Сорбція радіонуклідів із електроліту при постійному прокачуванні через колонку, наповненою фероцианідом заліза показала, що питома активність 137Cs зменшилась з 98 Бк/л до 5,4 Бк/л. Джерела інформації 1. Способ дезактивации и очистки металлических изделей. Кобаяси Тосио, Кадзута Коити, Са Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 саки Такэси, Хирао Сюндзаку. Заявка 60-208500 Япония опубликовано 21.10.1985. МКИ С25АЗ/16. 2. Дезактивация металлических конструкций атомных реакторов Bertholdt Horst-Otto, Hsmsng Hans, Papesch Rudolf Заявка № 3413868 ФРГ опубликовано 17.10. 1985. МКИ G21F9/28. 3. Электролитическая дезактивация поверхности металлов. Childs Ev.L. Патент 4481090 США опубликовано 06.11.1984. МКИ C23F3/06. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601