Спосіб очищення матеріалу з радіоактивним забрудненням та пристрій для його здійснення

1 Спосіб очищення матеріалу з радіоактивним забрудненням, який відрізняється тим, що він включає у себе такі операції, як уведення зазначеного матеріалу в контейнер з одним або декількома отворами, поміщення контейнера з матеріалом у резервуар з одним або декількома отворами, який має можливість обертатися, проведення циклу вилуджування матеріалу, який передбачає подання вилуджувальної рідини усередину зазначеного резервуара і приведення цього резервуара в обертання, у результаті чого вилуджувальна рідина перемішується з забрудненим матеріалом і розчиняє радіоактивні речовини, припинення обертання резервуара і видалення з нього вилуджувальної рідини з наступним проведенням циклу промивання матеріалу, який передбачає подання промивальної рідини усередину резервуара і приведення резервуара в обертання, у результаті чого промивальна рідина перемішується зі згаданим матеріалом, припинення обертання резервуара і видалення з нього промивальної рідини 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що матеріал піддають щонайменше одному додатковому циклу промивання 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що матеріал піддають трьом циклам промивання 4 Спосіб за одним з пп 1-3, який відрізняється тим, що він додатково включає у себе операцію відцентрового сушіння матеріалу після видалення промивальної рідини з резервуара, що передбачає приведення резервуара в обертання так, що матеріал піддається дії відцентрової сили, у результаті чого надлишок рідини видаляється з матеріалу 5 Спосіб за п 4, який відрізняється тим, що він додатково включає у себе операцію відцентрового сушіння після видалення вилуджувальної рідини із резервуара 6 Спосіб за одним з пп 1-5, який відрізняється тим, що забруднений матеріал головним чином являє собою фільтрувальне середовище, яке містить компонент, виготовлений зі скла 7 Спосіб за одним з пп 1-6, який відрізняється тим, що матеріал забруднений радіоактивними речовинами, які містять уран 8 Спосіб за одним з пп 1-7, який відрізняється тим, що вилуджувальною рідиною є азотна кислота 9 Спосіб за одним з пп 1-8, який відрізняється тим, що промивальною рідиною є вода 10 Пристрій для очищення матеріалу з радіоактивним забрудненням, який відрізняється тим, що він містить контейнер з одним або декількома отворами для розміщення в ньому зазначеного матеріалу, резервуар з одним або декількома отворами, у який поміщений зазначений контейнер з оброблюваним матеріалом, рушійний засіб для приведення зазначеного резервуара в обертання, засіб подавання вилуджувальної рідини усередину резервуара і засіб подавання промивальної рідини усередину резервуара 11 Пристрій за п 10, який відрізняється тим, що контейнер для розміщення матеріалу є проникним 12 Пристрій за п 11, який відрізняється тим, що контейнер містить проникний пакет 13 Пристрій за одним з пп 10-12, який відрізняється тим, що резервуар являє собою порожнистий циліндричний барабан 14 Пристрій за п 13, який відрізняється тим, що циліндрична стінка барабана має численні отвори 15 Пристрій за одним з пп 13, 14, який відрізняється тим, що барабан змонтований усередині кожуха для забезпечення обертання навколо горизонтальної осі, причому кожух має вікно доступу, яке у нормальному стані закрите дверцятами, розташованими поблизу відкритого кінця барабана О о ю CO 44350 16 Пристрій за одним з пп 10-15, який відрізняється тим, що він містить, крім того, перший бак для утримування вилуджувальної рідини і другий бак для утримування промивальної рідини, а також насосний пристрій для подавання вилуджувальної і промивальної рідин із першого і другого баків усередину барабана 17 Пристрій за п 16, який відрізняється тим, що в ньому передбачений додатковий насосний засіб для видалення вилуджувальної і промивальної рідин із внутрішньої частини барабана у вищезгадані перший і другий баки 18 Пристрій за одним з пп 16, 17, який відрізняється тим, що насосний засіб містить діафрагмовий насос із пневматичним керуванням 19 Пристрій за одним з пп 10-18, який відрізняється тим, що в безпосередній близькості від барабана передбачений дозиметр радіації для контролю радіоактивності матеріалу усередині барабана Даний винахід стосується створення способу й пристрою для очищення матеріалу з радіоактивним забрудненням Зокрема, але не виключно, винахід стосується очищення фільтрувальних середовищ із радіоактивним забрудненням, які містять компонент, виготовлений зі скла, і приведення таким чином цих середовищ у стан, прийнятний для видалення (скидання) їх у відходи Перш, ніж спрямувати матеріал з радіоактивним забрудненням на смітник, наприклад, на площадку поховання ВІДХОДІВ, ступінь забруднення матеріалу повинний бути зменшений до рівня нижче меж заданих для смітника Тому перед скиданням певних матеріалів на смітник необхідно проводити їх обробляння для забезпечення рівнів забруднення нижче меж, встановлених для скидання Один із відомих способів такого обробляння передбачає спалення скиданих матеріалів Але цей спосіб породжує специфічну проблему, пов'язану зі спалюванням використаних фільтрувальних середовищ, які або виготовлені з боросилікатного скловолокна, забрудненого ураном, або містять таке скловолокно Фільтри що мають фільтрувальні середовища такого типу, наприклад, високоефективні порошкові повітряні фільтри (НЕРА), використовуються у вентиляційних системах, застосовуваних на устаткованнях для обробляння ядерного палива Наявність волокон із боросилікатного скла призводить до капсулювання урану при спалюванні, що утруднює вилуджування урану з продукту після операції випалювання має можливість обертатися, проведення циклу вилуджування матеріалу, який передбачає подання вилуджувальної рідини усередину зазначеного резервуара і приведення цього резервуара в обертання, у результаті чого вилуджувальна рідина перемішується з забрудненим матеріалом і розчиняє радіоактивні речовини, припинення обертання резервуара і видалення з нього вилуджувальної рідини з наступним проведенням циклу промивання матеріалу, який передбачає подання промивальної рідини усередину резервуара і приведення резервуара в обертання, у результаті чого промивальна рідина перемішується зі згаданим матеріалом, припинення обертання резервуара і видалення з нього промивальної рідини Задачею даного винаходу є створення способу й пристрою для очищення матеріалу з радіоактивним забрудненням, що дозволяють здійснювати знезаражування матеріалу в ступені, достатньому для його безпечного скидання у відходи Зокрема, задачею винаходу є створення способу і пристрою для обробляння фільтрувальних середовищ із радіоактивним забрудненням, які або виготовлені зі скловолокна або містять скловолокно, таким чином, що зазначене середовище стає придатним для його безпечного скидання у відходи Згідно З даним винаходом передбачається створення способу для очищення матеріалу, забрудненого радіоактивними речовинами, який включає у себе такі операції уведення зазначеного матеріалу в контейнер з одним або декількома отворами, поміщення контейнера з матеріалом у резервуар з одним або декількома отворами, який Краще, якщо матеріал піддають щонайменше одному додатковому циклу промивання Матеріал може бути підданий трьом циклам промивання У кращому варіанті запропонований спосіб додатково включає у себе операцію відцентрового сушіння матеріалу після видалення промивальної рідини з резервуара, яке передбачає приведення резервуара в обертання, під час якого матеріал піддається дії відцентрової сили, у результаті чого надлишок рідини з нього видаляється Відцентрове сушіння матеріалу може бути здійснене після видалення із резервуара вилуджувальної рідини Забруднений матеріал, що піддається очищенню, являє собою фільтрувальне середовище, яке містить компонент, виготовлений зі скла Матеріал, що повинний бути очищений, може бути забруднений радіоактивними речовинами, які містять уран У кращому варіанті здійснення винаходу вилуджувальною рідиною є азотна кислота, а промивальною рідиною - вода Згідно З ІНШИМ аспектом даного винаходу пропонується пристрій для очищення матеріалу з радіоактивним забрудненням, який містить контейнер з одним або декількома отворами для розміщення в ньому зазначеного матеріалу, резервуар з одним або декількома отворами, у який поміщений зазначений контейнер з оброблюваним матеріалом, рушійний засіб для приведення зазначеного резервуара в обертання, засіб подавання вилуджувальної рідини усередину резервуара і засіб подавання промивальної рідини усередину резервуара Краще, якщо контейнер для забрудненого ма 44350 теріалу є проникним В альтернативному варіанті здійснення винаходу згаданий контейнер містить проникний мішок (пакет) Краще, якщо резервуар являє собою порожнистий циліндричний барабан Краще, якщо циліндрична стінка барабана має численні отвори Барабан у кращому варіанті здійснення змонтований усередині кожуха для обертання навколо горизонтальної осі, причому кожух має вікно доступу, у нормальному стані закрите дверцятами, розташованими поблизу відкритого кінця барабана Запропонований пристрій може містити перший бак для утримування вилуджувальної рідини і другий бак для утримування промивальної рідини, а також насосний засіб для подавання (накачування) вилуджувальної рідини і промивальної рідини із першого і другого баків усередину барабана Може бути передбачений також додатковий насосний засіб для видалення (відкачування) вилуджувальної і промивальної рідин із внутрішньої частини барабана в перший і другий баки Краще, якщо насосний засіб містить діафрагмовий насос із пневматичним керуванням У безпосередній близькості від барабана може бути передбачений дозиметр радіації для контролю радіоактивності матеріалу усередині барабана Розглянуті вище та ІНШІ характерні особливості даного винаходу буде роз'яснено більш докладно у подальшому детальному описі варіантів його здійснення, поданих у якості прикладу з ілюстрацією на доданих кресленнях На Фіг 1 показаний поперечний переріз пристрою для очищення матеріалу з радіоактивним забрудненням На Фіг 2 зображена схема підключення показаного на Фіг 1 пристрою для очищення матеріалу з радіоактивним забрудненням Даний винахід є особливо ефективним в очищенні фільтрувальних середовищ, які можуть бути забруднені ураном Такі середовища можуть використовуватися у фільтрах відомих типів, наприклад, у високоефективних порошкових повітряних фільтрах (НЕРА) вентиляційних систем, застосовуваних у спорудах, де провадиться обробляння радіоактивного урану або де такий уран зберігається Обробці ВІДПОВІДНО до даного винаходу можуть піддаватися також так звані попередні фільтри Типовий фільтр НЕРА має квадратний або круглий корпус, виготовлений із ДСП або фанери, у якому розміщене фільтрувальне середовище, утворене листами боросилікатних волокон, розділених паперовими листами Деякі типи фільтрів НЕРА мають пластмасові решітки Попередні фільтри мають аналогічну будову, але їхній корпус виготовляється з картону Перед операцією очищення фільтра НЕРА, забрудненого ураном, із корпуса фільтра витягають фільтрувальне середовище Корпус і пластмасову решітку, якщо вона є, піддають струминному промиванню, що дозволяє відправляти їх безпосередньо у відходи Витягнуте фільтрувальне середовище розділяють на секції і поміщають у контейнер з отворами, який у кращому варіанті являє собою проникний поліефірний пакет, котрий після цього закривають за допомогою хомутів Маса фільтрувального середовища у пакеті складає приблизно 2,5кг Попередні фільтри можуть завантажуватися в проникні пакети безпосередньо, без витягування фільтрувального середовища із картонного корпуса Якщо попередні фільтри розламати або згорнути, то в один пакет можна помістити три таких фільтри Розглянемо тепер Фіг1, де схематично показана конструкція очищувального пристрою 1, підходящого для обробляння фільтрувальних середовищ Пристрій 1 має кожух 2 з вікном доступу З, яке у нормальному стані закрите дверцятами 4, установленими з можливістю обертання в точці 5 і обладнаними запорним пристроєм 6 В даній конструкції передбачені ущільнювальні прокладки, які забезпечують водонепроникність дверцят 4 у закритому положенні Засоби блокування гарантують неможливість відчинення дверцят під час роботи пристрою 1 Усередині кожуха 2 розташований циліндричний резервуар, яким у кращому варіанті здійснення винаходу є барабан 7, у циліндричній СТІНЦІ котрого виконані численні отвори і котрий має можливість обертання навколо горизонтальної осі усередині стаціонарного циліндричного кожуха 8 Бажано, щоб барабан 7 і кожух 8 були виготовлені з нержавіючої сталі Барабан 7 має відкритий кінець поблизу дверцят 4 і жорстко закріплений на валі 9, що проходить через ЗОВНІШНІЙ кожух 8 Рушійний шків 10, установлений на КІНЦІ вала 9, приводиться в обертання за допомогою приводного ременя 11 Привід ременя 11 і, отже, обертання барабана 7 здійснюються за допомогою рушійного блока 12, який може містити електродвигун і редуктор із виходом перемінної швидкості Варто мати на увазі, що для приводу барабана можуть бути використані будь-які рушійні блоки перемінної швидкості Для вимірювання радіації може бути встановлений, наприклад, гамма-дозиметр 13 поза кожухом 2 На Фіг 2 показана схема спрощеної трубопровідної мережі Тут можна бачити, що пристрій 1 для очищення підключений до бака 14 для утримування вилуджувальної рідини і до бака 15 для утримування промивальної рідини Кращою за даним винаходом вилуджувальною рідиною є азотна кислота, а промивальною рідиною - свіжа вода Пристрій 1 обладнаний насосом 16 накачування і насосом 17 відкачування Бажано, щоб обидва ці насоси були виготовлені із нержавіючої сталі і являли собою здвоєні діафрагмові насоси, що керуються за допомогою стиснутого повітря, який подається по ЛІНІЯХ 18 Насос 16 накачування сполучений обладнаною вентилем 20 трубою 19 з баком 14 азотної кислоти, а обладнаною вентилем 22 трубою 21 - з баком 15 води Аналогічним чином, насос 17 відкачування сполучений обладнаною вентилем 24 трубою 23 з баком 15 води, а обладнаною вентилем 26 трубою 25 - з баком 14 азотної кислоти Азотна кислота може подаватися в бак 14 по трубі 27, а вода в бак 15 -по трубі 28 Запропонований пристрій працює таким чином Відчиняють дверцята 4, і через вікно доступу З у барабан 7 поміщають проникний пакет 29, що 44350 містить фільтрувальне середовище ЗО У межах типового завантаження близько 22кг барабан 7 дозволяє помістити декілька пакетів 29 Після цього дверцята 4 зачиняють, замикають (блокують) і упевняються в тому, що вентиль 20 відкритий, а вентилі 22, 24 і 26 закриті Після цього починають цикл вилуджування, подаючи стиснуте повітря по лінії 18 до діафрагмового насоса 16, що нагнітає азотну кислоту з бака 14 через трубу 19 і відкритий вентиль 20 в пристрій 1 для очищення Азотна кислота надходить у кожух 8 і проходить через перфоровані стінки барабана 7 Після припинення подачі азотної кислоти в пристрій 1 для очищення, включають рушійний блок 12, який приводить барабан 7 в обертання зі швидкістю, наприклад, 30об/хв Проникність пакета 29 дозволяє азотній кислоті впливати на фільтрувальне середовище ЗО, але наявність пакета не дозволяє матеріалу, перетвореному за допомогою азотної кислоти на пульпу, забивати отвори барабана 7 Обертання барабана 7 сприяє гарному перемішуванню азотної кислоти і фільтрувального середовища, при цьому протягом короткого проміжку часу відбувається ефективне розчинення речовин, що містять уран Було знайдено, що задовільна концентрація азотної кислоти складає 4М За бажанням барабан 7 може на певний час приводитись в обертання в протилежному напрямку або по черзі обертатися за годинниковою і проти годинникової стрілки, щоб поліпшити перемішування азотної кислоти з фільтрувальним середовищем По закінченні визначеного проміжку часу, наприклад, 15-90хв, обертання барабана 7 припиняють, і включають насос 17 для відкачування азотної кислоти з пристрою 1 для очищення у бак 14 по трубі 25 через вентиль 26, який тепер знаходиться у відкритому положенні Після ЦЬОГО барабан 7 приводять в обертання на високій швидкості, наприклад, 400об/хв для здійснення відцентрового сушіння матеріалу, щоб цілком видалити з нього азотну кислоту, яка далі відкачується у бак 14 Далі включають насос 16 і починають цикл промивання При цьому клапан 20 закритий, а клапан 22 відкритий У цьому випадку вода надходить із бака 15 через трубу 21 в пристрій 1 для очищення Потім включається рушійний блок 12 який приводить барабан 7 в обертання зі швидкістю, наприклад, 30об/хв При цьому вода добре перемішується із фільтрувальним середовищем ЗО і вимиває розчинені речовини, що містять уран, які могли залишитися в середовищі після циклу вилуджування азотною кислотою По закінченні певного проміжку часу, який зазвичай складає 15 хвилин, обертання барабана 7 припиняють і при відкритому вентилі 24 і закритому вентилі 26 включають насос 17 для відкачування води в бак 15 по трубі 23 У разі необхідності цикл промивання може бути повторений Було знайдено, що на 8 практиці цілком задовільні результати отримуються за 3 цикли промивання Після ЦЬОГО барабан 7 приводять в обертання з високою швидкістю, наприклад, 400об/хв, для здійснення відцентрового сушіння фільтрувального середовища ЗО і повного видалення з нього вологи Краще, якщо барабан 7 обертається зі швидкістю, достатньою для надання фільтрувальному середовищу відцентрової сили порядку 150г По завершенні відцентрового сушіння пакет 29, в якому тепер знаходиться сухе оброблене середовище, може бути витягнутий з пристрою 1 Радіоактивність вмісту пристрою 1 може бути виміряна за допомогою гамма-дозиметра 13, що дозволяє, наприклад, здійснювати контроль задовільності очищення обробленого фільтрувального середовища перед витягуванням пакетів 29 з пристрою 1 до рівня, безпечного для скидання його у відходи За бажанням може бути передбачена окрема дозиметрична станція, яка б дозволила перевіряти рівень забруднення обробленого фільтрувального середовища На практиці вибір ПОСЛІДОВНОСТІ операцій і тривалості роботи насосів і рушійних засобів, а також переключення вентилів виконується автоматично за заданою програмою Варіювання проміжків часу в циклі може здійснюватися шляхом зміни програми За бажанням описаний пристрій може використовуватися для знезаражування, окрім фільтрувальних середовищ, також інших матеріалів, наприклад, забруднених рукавичок, текстильних виробів, паперу і т п 44350 10 17* Фиг. 2 ~w ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90