[发明专利]一种超声波/化学联合去污工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种核电站等核工业领域的新型高效去污工艺及其专用设备。

背景技术

在核电站等核工业领域的检修过程中，常常产生大量放射性污染的不锈钢部件，而这些部件的污染物是在高温(290～320℃)、高压(15.5MPa)的条件下形成的，并且其形状结构比较复杂。为了减少放射性污染的扩散和降低检修人员的受照剂量，需要对这些部件进行去污操作。

目前常用的化学去污方法虽有一定的去污效果(去污系数在5～10之间)，但化学操作需要配制高浓度(1～5％或5％以上)的去污溶液，去污废液中残留的化学成份种类繁多，且含量高，给废液的处理增加了难度；另外，对具有沟槽和孔洞的复杂形状待去污部件的去污效果很差。新型的物理去污方法使用专门的去污装置，如中国专利200520050704.6所提供的超声波去污装置，能很好地去除不规则待去污物品表面的松散放射性污染物，但对于某些在高温、高压下形成的强固定放射性腐蚀沉积物，去污效果不十分理想。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种新型、高效、安全、二次废物量少的超声波/化学联合去污工艺。

本发明的技术方案如下：一种超声波/化学联合去污工艺，包括如下步骤：

a)用含有强氧化剂的碱性溶液浸泡放射性污染部件，在超声波作用下，通过碱性强氧化剂，将放射性氧化腐蚀沉积物中难溶的低价金属氧化物，氧化为可溶性的高价酸根离子，同时去除油污，反应时间6～12小时；

b)用去离子水在超声波作用下，漂洗待去污部件上残留的去污剂、污染物和其它杂质，反应时间0.5小时；

c)用含有还原剂的酸性溶液浸泡放射性污染部件，在超声波的作用下，通过酸性溶液中的还原剂，将部件表面放射性氧化腐蚀沉积物中难溶的高价金属氧化物，还原为可溶性低价离子，反应时间6～12小时；

d)用去离子水在超声波作用下，漂洗待去污部件上残留的去污剂、污染物和其它杂质，反应时间0.5小时，并晾干。

如上所述的超声波/化学联合去污工艺，其中四个步骤中基本控制条件为，超声波频率20～40kHz、超声波功率密度10～30W/cm²、溶液用量0.1～1.5m³、工作温度70～90℃。

如上所述的超声波/化学联合去污工艺，其中，步骤a)中使用的强氧化剂为高锰酸钾，在溶液中的质量百分含量为0.1～0.5％；碱为氢氧化钠，在溶液中的质量百分含量为0.1～0.5％。

如上所述的超声波/化学联合去污工艺，其中，步骤c)中所使用的还原剂为草酸或柠檬酸，在溶液中的质量百分含量为0.1～0.5％。

一种用于上述超声波/化学联合去污工艺的设备，包括三个超声波槽罐，其中，每个超声波槽罐内设有若干块超声波振板，超声波振板通过电器柜与仪表控制台连接；超声波槽罐中部设有物品吊篮；超声波槽罐下部设有加热盘管，加热盘管通过电缆线与仪表控制台连接；超声波槽罐下部开口与水过滤器和液泵入口相通，液泵出口与超声波槽罐上部开口相通，构成循环回路。

应用本发明的工艺和设备对某核电站的重要部件(材质为316L不锈钢)进行去污验证，结果表明：1)去污前待去污部件放射性表面污染水平和接触剂量率为5600～11500Bq/cm²、16.8～21mSv/h；去污后为1.9～3.2Bq/cm²、10～17μSv/h。去污系数(DF＝1750～6050；DRRF＝988～2100)，从去污前后的数据对比来看，本超声波/化学联合去污工艺的去污效果非常好。2)对平行去污样品的腐蚀深度检测表明，本工艺单次运行，对316L不锈钢部件的平均腐蚀深度在50nm左右；500倍电镜下观察，仅有轻微的晶间腐蚀。实验证明本工艺对待去污物品(316L不锈钢)基材的损伤程度极低，完全能保证待去污工件的安全。3)本工艺的去污液的化学配方中，化学试剂浓度在0.1～0.5％(重量比)之间，这既减少了化学试剂的用量，又简化了废液的处理工序，二次废物组成简单产生量少。

本发明将超声波去污和化学去污方法联合应用，针对强放射性污染的不锈钢部件进行去污操作，充分发挥了超声波和化学反应的各自作用优势；另外，化学试剂的反应活性在超声波空化作用中被增强，大大提高了化学反应速率，并减少了化学试剂的用量，减小了废液处理难度；再之，本去污工艺操作过程是通过控制台远程仪表控制，因而大大降低了去污工艺操作人员遭受放射性照射的风险；三个去污罐中配有放射性去污液的辅助处理装置(过滤器等)，并且三个去污罐是隔离操作，提高了去污液的利用率，又大大减少了放射性废物产生量。