композиция для химической дезактивации поверхности нержавеющей стали
Классы МПК: | G21F9/28 обработка твердых радиоактивных отходов C23G1/02 в кислых растворах |
Автор(ы): | Емец Е.П., Мамаев Л.А., Полуэктов П.П., Озолин А.Б., Стельмащук В.П., Храбров С.Л. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А.Бочвара" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-10-24 публикация патента:
10.09.2003 |
Композиция для химической дезактивации поверхности нержавеющей стали состоит из следующих компонентов, мас.%: азотная кислота 15,0-25,0, сульфаминовая кислота 0,1-4,0, плавиковая кислота 0,5-2,0, вода стальное. Использование композиции позволяет осуществлять однованный способ дезактивации при низких температурах, что существенно упрощает технологический процесс, снижает количество жидких отходов при эффективной дезактивации нержавеющей стали. 4 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Композиция для химической дезактивации поверхности нержавеющей стали, в состав которой входят азотная и сульфаминовая кислоты, а также фтористое соединение, отличающаяся тем, что в качестве фтористого соединения используют плавиковую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %:Азотная кислота - 15,0-25,0
Сульфаминовая кислота - 0,1-4,0
Плавиковая кислота - 0,5-2,0
Вода - Остальное
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к ядерным технологиям, а именно к дезактивации радиоактивно загрязненного металла. Изобретение может быть использовано для очистки поверхности нержавеющей стали. Наибольшие затруднения возникают при дезактивации нержавеющей стали, когда радионуклиды проникли в ее структуру на глубину в десятки микрон. Для удаления радиоактивного загрязнения с таких поверхностей чаще всего применяют травильно-десорбционные растворы, способные частично растворять нержавеющую сталь. Общим недостатком таких методов является необходимость ведения процесса при нагреве растворов до 70-80oС, что вызывает сильное парение и газовыделение. При этом, как правило, травильно-десорбирующие методы дезактивации состоят из двух или даже трех, последовательно применяемых растворов, что ведет к образованию больших объемов жидких радиоактивных отходов (ЖРО). Известна композиция для однованной дезактивации, состоящая из водного раствора сульфаминовой кислоты с добавками фторида натрия (см. Ампелогова Н. И. , Симановский Ю.М., Трапезников А.А. "Дезактивация в ядерной энергетике", Москва, Энергоиздат, 1972, стр. 124). Однако процесс дезактивации осуществляют при повышенной температуре (~95oС): Кроме того, известная композиция предназначена для удаления продуктов коррозии с поверхности дезактивируемого оборудования и слабофиксированных радионуклидов. Эффективность дезактивации с помощью композиции недостаточна для удаления радионуклидов, проникших в структуру нержавеющей стали на глубину, превышающую 3-10 мкм. Композиция, в состав которой входит сульфаминовая кислота, фтористое соединение и, дополнительно, азотная кислота, описана в патенте Российской Федерации 2137232 С1, 31.07.97, G 21 F 9/28. Согласно указанному патенту (взятому за прототип), поверхность нержавеющей стали обрабатывают раствором, содержащим сульфаминовую кислоту, фтористый натрий и азотную кислоту. Обработку осуществляют при 90-95oС. Применение указанной композиции позволяет значительно повысить эффективность дезактивации, однако температура процесса остается достаточно высокой, а на поверхности, которая подвергается очистке, образуется поверхностный слой, состоящий из оксидов легирующих элементов, для удаления которого возникает необходимость введения дополнительной технологической операции - осветления поверхности путем обработки ее кислым или щелочным раствором перекиси водорода при 90-95oС, что ведет к увеличению объема жидких радиоактивных отходов. Технической задачей изобретения является создание композиции для осуществления однованного способа химической дезактивации нержавеющей стали, композиции, эффективно удаляющей радиоактивные загрязнения при невысоких температурах и минимальном количестве жидких радиоактивных отходов. Поставленная задача решается за счет того, что в известной композиции для химической дезактивации поверхности нержавеющей стали, в состав которой входят сульфаминовая и азотная кислоты, в качестве фтористого соединения используют плавиковую кислоту, при этом указанные компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:Азотная кислота - 15,0-25,0
Сульфаминовая кислота - 0,1-4,0
Плавиковая кислота - 0,5-2,0
Вода - Остальное
Исследования показали, что эффективность дезактивации нержавеющей стали в зависимости от природы фтористых соединений практически не изменяются (см. таблицу 1), однако использование плавиковой кислоты (HF) вместо фтористых соединений натрия (NaF) или калия (KF) значительно снижают нежелательное солесодержание в жидких радиоактивных отходах процесса, кроме того, HF вдвое дешевле NaF, что снижает экономические затраты на осуществление процесса. Экспериментально установлено, что соотношение компонентов предложенной композиции позволяет эффективно удалять радиоактивные загрязнения при низкой температуре (20oС-40oС) за счет реакции растворения металла на всех стадиях процесса, от начала до практически полной выработки раствора по кислоте. В результате решения данной задачи достигается технический результат, заключающийся в том, что предложенная композиция обеспечивает дезактивацию поверхности нержавеющей стали, загрязненной прочнофиксированными радионуклидами до фоновых значений радиометрических приборов, с помощью однованного, низкотемпературного процесса, что значительно повышает его технологичность. Исключение необходимости использования второй ванны снижает объемы жидких отходов, требующих дополнительных затрат на их переработку. Экономичность процесса повышается за счет замены NaF на более дешевую HF, что, кроме того, снижает солесодержание в жидких отходах. Уменьшение содержания компонентов ограничено необходимостью эффективной дезактивации при однованном процессе и низких температурах. Увеличение содержания компонентов выше указанных величин нецелесообразно экономически из-за повышенного расхода реактивов (верхние граничные величины позволяют достичь фоновых значений остаточного радиоактивного загрязнения даже на образцах с прочнофиксированными радионуклидами. Оценка дезактивирующей способности композиции проводилась в лабораторных условиях на трех партиях образцов хромоникелевых сталей, имеющих на своей поверхности радиоактивные загрязнения, которые отличаются между собой как по природе, так и по условиям образования. Образцы первой партии вырезались из парогенераторных трубок первого контура судовой ЯЭУ. Радиоактивное загрязнение на поверхности этих образцов образовалось в процессе эксплуатации ЯЭУ при 300oС и давлении ~200 ат в течение нескольких лет. Загрязнение характеризуется в основном наличием радионуклидов Со-60, Eu-154, Pu-239, Sb-125, Cs-137;
Образцы второй партии вырезались из колец Рашига, находившихся длительное время в экстракционном оборудовании радиохимических производств. Эти образцы характеризуются другим радионуклидным составом: Sr-90, Cs-137, Sb-125, Pu-239. Третья партия представляла собой искусственно загрязненные образцы размером 1
![композиция для химической дезактивации поверхности нержавеющей стали, патент № 2212073](/images/patents/258/2212027/8226.gif)
![композиция для химической дезактивации поверхности нержавеющей стали, патент № 2212073](/images/patents/258/2212027/8226.gif)
Класс G21F9/28 обработка твердых радиоактивных отходов
Класс C23G1/02 в кислых растворах