Спосіб дезактивації циліндричних заготовок, поверхнево забруднених радіонуклідами

Способ дезактивации цилиндрических заготовок, поверхностно-загрязненных ра дионуклидами, включающий обработку химически-активными шлаками, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что заготовку с предварительно нанесенным слоем активного шлака последовательно подвергают зонному нагреву до температуры плавления шлака, причем заготовку располагают вертикально и начинают нагревать с верхней части, перемещая источник нагрева вниз по мере плавления шлака, который собирают в емкость, расположенную под заготовкой. ю ю Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано при утилизации отходов металла с наличием радиоактивного загрязнения. Известны способы обработки поверхности металлических заготовок для их дальнейшей металлургической переработки [Патент Японии № 52-832, кл. В 23 К 9/00; Строганов А.И., Хасин Г.А., Черненко А.Н., Дробышевский А.С. Качество поверхности металла. - М.: Металлургия, 1985. - 128 с]. Эти способы предусматривают удаление поверхностных дефектов металлургического происхождения и не учитывают возможности загрязнения радионуклидами. Электродуговая, газовая, абразивная, дробе- и пескоструйная обработка ведут к выделению большого количества аэрозолей и не могут быть использованы при наличии ради онуклидов из-за несоблюдения экологических требований. Методы химического травления требуют специального дорогостоящего оборудования, очистки водных растворов и сложной технологии захоронения образующихся отходов. Известен способ очистки металла с использованием шлакообразующих материалов [Способ дезактивации радиоактивно загрязненного железа или стального скрапа. Германия. № 3318377, кл. С 21 F 9/30]. Недостатком этого способа является то, что при наличии поверхностного загрязнения часть радионуклидов при переплаве переходит с поверхности шихты в объем металла. Кроме того, в результате переплава теряется конфигурация готового изделия. Наиболее близким по технической сущности является способ оплавления цилинд со 22434 рических слитков [Авт.св. СССР № 701158, кл. С 21 С 5/56 - прототип], заключающийся в погружении вращающейся заготовки в шлаковую ванну и оплавлении поверхности. Образующийся жидкий металл пускается в 5 дальнейшую переработку. Недостатками данного способа является следующее. Вследствие оплавления поверхности теряется конфигурация изделия. В результате плавления металла радионук- 10 лиды распределяются между шлаком и жидким металлом, снижая ее потребительские свойства. Кроме того, технология не предусматривает полного удаления шлака с поверх н о с т и , что ведет к ее повторному 15 загрязнению радионуклидами из шлака. В основу изобретения поставлена задача создания способа Дезактиваций цилиндрических з а г о т о в о к , поверхностно загрязненных радионуклидами, в котором 20 посредством нанесения на поверхность металла шлака, последующего его плавления и обработки шлаком металла, обеспечивается дезактивация поверхности от радионуклидов и за счет этого получается свободное от загряз- 25 нения изделие с сохраненной конфигурацией • без нарушения экологической обстановки. Поставленная задача решается тем, что в способе дезактивации цилиндрических заготовок, поверхностно загрязненных радио- 30 нуклидами, содержащем обработку металла активными шлаками, согласно изобретению заготовку с предварительно нанесенным слоем активного шлака последовательно подвергают зонному нагреву до температу- 35 ры плавления шлака, причем заготовку располагают вертикально и обработку начинают с верхней части, перемещая зону нагрева вниз по мере плавления шлака, который собирают в емкости, расположенной 40 под заготовкой, Применение данного способа позволяет устранить основные недостатки заменяемых технологий: загрязнение металла радионуклидами при переплаве, нарушение конфигу- 45 рации изделий и ухудшение экологической обстановки. Обработка активными шлаками металла в твердом состоянии предохраняет металл от попадания в него радиоактивного загрязнения, при этом сохраняются форма и 50 размеры обрабатываемого изделия. Использование для дезактивации шлаков исключает образование большого количества пыли и аэрозолей с радионуклидами. Предлагаемый способ дезактивации 55 осуществляется следующим образом. На цилиндрическую заготовку, имеющую поверхностное загрязнение радионуклидами, наносится с использованием шликерной технологии слой шлака. Состав шлака выбирается в зависимости от состава металла заготовки. После этого заготовка располагается вертикально и в верхнейчасти размещают индуктор, включается нагрев до полного расплавления и стекания шлака в зоне нагрева индуктора. После этого начинают перемещать индуктор вниз по мере плавления шлака. Таким образом обрабатывается вся поверхность заготовки. Шлак стекает по поверхности заготовки и собирается в емкости. После затвердевания шлака его захоранивают. После проведенной таким образом обработки изделия, например, трубы, сохраняют все свои потребительские свойства и полностью пригодны к эксплуатации. При этом энергетические и материальные затраты на утилизацию шлака значительно ниже, чем для жидких, газообразных и пылевидных отходов. Опробование данного способа в лабораторных условиях было проведено в Институте проблем литья НАН Украины. Для обработки была взята труба с наружным диаметром 220 мм, длиной 1500 мм из стали 12Х18Н9, поверхностный слой которой был загрязнен изотопами: церий-144, цезий-137, стронций-90, плутоний-241. В качестве нагревателя использовали индуктор с внутренним диаметром 300 мм, длиной 100 мм, подключенный к генератору ПВ 50-2500. На поверхность трубы предварительно был нанесен слой шлака толщиной 3-5 мм, на основе SiO2-Na2O-PbO-B2O3. В верхней части трубы, расположенной вертикально, устанавливали индуктор и включали генератор для разогрева поверхности трубы до температуры ~ 900°С, которую контролировали оптическим пирометром. Шлак начинает плавиться и стекать по поверхности трубы вниз. После того, как поверхность трубы в зоне индуктора полностью очистилась от шлака, индуктор начинали перемещать вниз, со скоростью 5 мм/мин и таким образом обрабатывали всю поверхность трубы. Замеры активности до и после обработки показали, что около 85-90% радионуклидов переходит в шлак. Поверхность трубы не содержит никаких дефектов и не требует дополнительной обработки перед ее последующим использованием. Благодаря применению описанного способа обеспечивается глубокая дезактивация поверхностно загрязненных радионуклидами изделий. Процесс экологически безопасный за счет снижения до минимума выброса в атмосферу радиоактивных аэрозолей. Вторичным продуктом радиоактивных отходов является шлак, который остекловывается и не требует специальных средств для захоронения. 22434 Упорядник Замовлення 4487 Техред М.Келемеш Коректор, М.Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України,. 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл м 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101