МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ УКРАИНЫ

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Студента Горобца Александра Анатольевича

2006 г.

Предисловие

В настоящее время количество электроэнергии, вырабатываемой на атомных электростанциях (АЭС), составляет значительную долю энергетического баланса нашей страны. В ближайшем будущем эта составляющая будет и займёт доминирующее положение в энергетике развитых в экономическом отношении стран. Этому способствуют, с одной стороны, высокая калорийность ядерного топлива, невысокие затраты на его транспортировку и, с другой стороны, продолжающееся снижение запасов органического природного топлива.

В нашей стране для АЭС освоено серийное изготовление ядерных реакторов большой мощности, среди которых во время основное место будут занимать корпусные реакторы на тепловых нейтронах типа ВВЭР-1000.

Важная роль в энергетической программе отводится реакторам на быстрых нейтронах (БН), способны не только вырабатывать электроэнергию, но воспроизводить ядерное топливо. Это позволяет на длительный период времени считать такие реакторы перспективными, по крайней мере, до тех пор, пока не появится возможность использования в энергетических управляемых термоядерных реакций синтеза ядер лёгких элементов.

Однако ускоренное развитие атомной энергетики требует создания высоконадёжного оборудования АЭС, оснащения его совремёнными средствами управления. Высокие степень оборудования АЭС за счёт использования техники в сочетании с его надёжностью безопасностью эксплуатации станций и не допускать окружающей среды радиоактивными элементами, образующиеся процессе эксплуатации АЭС.

Таким образом, подготовка высококвалифицированного персонала, способного обслуживать сложное оборудование АЭС и управлять технологическими процессами на станции, приобретает первостепенное значение. Работа на АЭС требует также хорошей теоретической подготовки и общей культуры обслуживающего персонала.

Учитывая специфические особенности АЭС, связанные с обеспечением ядерной и радиационной безопасности, наряду с описанием оборудования большое внимание в книге уделено этим вопросам. В том числе рассмотрены действия персонала в переходных режимах работах станции, а также основные требования к работ в радиационно-опасных зонах.

1. История развития

Интенсивное развитие мировой цивилизации главным образом в направлении технического прогресса обуславливает потребность бурного роста энергетических потенциалов каждой страны мира, стремящейся всячески улучшить благосостояние своего народа.

Развитие материальной культуры общества в значительной мере связано с созданием и использованием новых источников энергии.

Технической революцией в развитии производительных сил явилось использование водяного потока, затем пара и электроэнергии на основе паровых и вододействующих турбогенераторов на ТЭС и ГЭС. Использование этих источников энергии оказало существенное влияние также и на развитие социальных отношений во всех странах мира.

В настоящее время все ТЭС работают на основе сжигания органического топлива (каменного и бурого угля, природного газа).

В наиболее развитых странах в настоящее время на одного человека приходится такое количество электрической мощности, которое в 100 раз превышает его мускульную мощность.

Наиболее эффективной оказалось применение электроэнергии, которая относительно просто преобразуется в другие виды энергии и передаётся на большие расстояния.

Однако преобладающая часть производства электроэнергии в большинстве связана с использованием органического топлива и водных ресурсов, которые неуклонно истощаются при неуклонном росте её выработки.

Так, несмотря на имеющиеся в Донецком бассейне, для удовлетворения своих нужд для обеспечения своих ТЭС и предприятий, бытовых и коммунальных нужд, Украина вынуждена закупать более 20% угля, газа и нефтепродуктов.

Достаточно также сказать, что на обычных ТЭС при сжигании органического топлива расходуется большое количество кислорода и выбрасывается в атмосферу значительные количества углекислоты и других продуктов сгорания топлива, а на ТЭС, электрической мощностью 1000 МВт образуется 4000-2000 т. золы в год и требуется более 1000 вагонов на перевозку угля.

Это обстоятельство побуждает необходимость поиска новых более калорийных и экономичных источников энергии.

Первым шагом в направлении открытия и разработки новых источников энергии, подобно тому, как впервые зачатки развития электрических начал основывались на обнаружении человеком притягивания бумажных лепестков к наэлектризованному гребешку. В 1895г. немецким учёным В. Рентгеном были открыты неизвестные ранее невидимые лучи, названные рентгеновскими (лучи длиной волны от 20 до 0,06 А, А=10-8 см, названные впоследствии рентгеновскими, и вызывающие люминесценцию некоторых веществ действующих на киноплёнку).

Годом спустя в 1896 г. А. Беккерель установил, что урановая смолка (руда) тоже испускает невидимые лучи. В дальнейшем это явление было названо радиоактивностью. Эти начала послужили обещающими основаниями в поисках, направленных на изучении и разработки фундаментальной теории строения атома, его свойств и составных элементов. Результатами таких устремлений выдающихся учёных разных стран мира учение об атомо-ядерной физике.

Французские учёные М. Склодовская и П. Кюри в 1898 г. получили искусственный химический элемент полоний 20984 Ро излучающий α -частицы и новый элемент радий 220 88 Ra который,, в 100 раз имеет большую активность излучения, чем уран.

Они обнаружили губительное воздействие их лучей на биологическую среду.

Эти начала послужили в дальнейшем бурному развитию представлений о строении атома его ядре и основах атомной энергии.

Ёщё более крупные открытия об атомах сделаны в 20 в., так в 1911 г. Э. Резерфорд (через 13 лет) предложил планетарную модель атома и доказал, что вся масса атома сосредоточена в его ядре. В 1919 г. открыт протон, как составная часть ядра.

Ключом к решению задачи высвобождения ядерной энергии атома послужили работы Д. Чедвика (1919 г.), открывшего новую ядерную частицу – нейтрон, а Ферми в 1934 г. показал, что при бомбардировке урана нейтронами наблюдается его радиоактивность.

С. Ган и Ф. Штрассман в 1933 г. обнаружили, что при попадании нейтрона в ядро урана оно делится на два меньших ядра. А в 1939 г. харьковские учёные Б. Харитон и Б. Зельдович теоретически доказали, что при расщеплении 1 кг урана выделяется энергия, эквивалентна сжиганию 2500000 кг высококачественного каменного угля.

В 1940 г. они предложили метод расчёта цепной реакции деления тяжёлых ядер урана, и некоторых химических элементов.

В результате таких научных разработок были созданы современные атомные энергетические станции, не имеющих равных себе по мощности альтернативных источников энергии.

Первый реактор с управляемой ядерной реакцией был создан в 1942 г. в США под руководством Э. Ферми.

В СССР первый реактор запущен в 1946 г. под руководством В. Курчатова.

Реализация управляемой цепной ядерной реакции потребовала разработки принципиально новых технологий добычи и переработки, урановых руд, обогащения урана, разделения его изотопов, разработки специальной защиты от проникающих излучений, создания новой аппаратуры для регистрации излучений и материалов, способных длительно работать при высоких температурах и воздействии ионизирующих излучений и др. Возникла новая промышленно-ядерная техника.

Важнейшим достижением развития ядерной техники является создание силовых установок для получения ядерной энергии и её преобразование в другие виды энергии. Единичной мощности 1 млн. КВт и более.

Основное преимущество ядерной энергетики заключается в очень высокой калорийности ядерного топлива, удельное тепловыделение которого в 2 млн. раз выше, чем у органического топлива. 1 кг урана заменяет 250000 кг высококачественного каменного угля.

Несмотря на большие преимущества достигнутых результатов, ядерные реакторы являются мощным источником нейтронного и γ - излучений. Губительно действующих на биологические клетки и различные химические элементы. При цепной реакции деления тяжелых ядер урана образуется РА вещества различной степени активности (продукты распада).

Насыщение этими продуктами внутренних и наружных поверхностей всего оборудования и сооружений АЭС, а также окружающей среды и элементов рабочих и вспомогательных помещений называется их активацией, или РА загрязнениями. Они делятся на нефиксированные и фиксированные, по различной степени активности. Единицей измерения РА называют кюри, равной отношению:

dN/dt=A

1 Кu = 1,37*1010 прев/с; кратная единица МКu = ¹*106 Кu; дольные 1 мКu = 10-3 Кu; 1 мкКu = 1*10-6 Кu; 1нКu = 1*10-9 Кu = 37 прев/с.

Также РА измеряется в беккерелях. 1 Бк это одно превращение за одну секунду 1 Бк = 0,027 нКu;

Наличие большого объёма радиоактивных загрязнений поверхностей оборудования, производственного и служебного назначения, в процессе эксплуатации АЭС существенно снижает эффективность нормального функционирования всего энергетического комплекса и повышает радиационную опасность обслуживающего его персонала, чрезмерно удорожает проведение ремонтных работ и вообще во многих случаях делает их невозможными из-за чрезмерно РА, превышающей допустимые пределы.

Это обстоятельство обуславливает необходимость проведения периодической плановой и во многих случаях вынужденной, в силу различных производственных требований, отчистки поверхностей от РАЗ, называется дезактивацией, то есть удаление с поверхностей РАЗ полностью или до определённого допустимого их предела.

Термин дезактивация составлен из приставки «дез», что по-французски означает: уничтожение, устранение, удаление чего-либо в сочетании с латинским словом «activus», означающим «активный» и в целом означает – удаление активности.

В процессе всего периода эксплуатации АЭС работа по дезактивации повседневна.

Расчёты показывают, что после исчерпания 30-40 летнего ресурса эксплуатации крупного энергоблока АЭС мощностью 1 млн. КВт образуются значительные количества радиоактивных материалов, оборудования (стальные конструкции, циркониевые изделия, бетон и т.п.), технологических и жидких отходов, достигающих на АЭС не менее 15-20 тыс. т., а на одноконтурных АЭС - 40 тыс. тонн.

В первый период после завершения эксплуатации таких энергоблоков суммарная остаточная радиоактивность оборудования, материалов и других отходов (без учёта отработанного ядерного топлива) составляет десятки миллионов кюри и с течением времени уменьшается незначительно.

Поэтому и на снятых с эксплуатации АЭС, требуются специальные меры службы ДА по обеспечению безопасности персонала и окружающей среды в процессе всего периода обращения с радиоактивными отходами.

Расчёты показывают, что для дезактивации и полного демонтажа и захоронения РА оборудования снятой с эксплуатации АЭС потребуется 2-4 года и дополнительные, капитальные затраты не менее 3-5% первоначальной стоимости сооружения АЭС.

Таким образом, видно, что дезактивация на АЭС представляет собой довольно значительный и ответственный комплекс работ, существенно повышающий общую значимость их и соответственно ДА службу, выполняющую их, во всём процессе эксплуатации АЭС и после снятия их с эксплуатации, и, следовательно, оказывающую весомый вклад в обеспечении безопасности обслуживающего персонала и экономическую эффективность ядерной энергетике в целом.

В связи с этим научные разработки дисциплины «дезактивация на АЭС», как направленные на создание и обеспечения высокоэффективных средств, процессов и прогрессивных технологий дезактивационных работ на АЭС, и обеспечивающие, тем самым, высокий уровень их радиационной безопасности, несомненно, занимают важное место на АЭС, не только в деле нормального функционирования действующих АЭС, но и в создании их перспективных комплексов.

1.1 Радиоактивность

Явление радиоактивности, или спонтанного распада ядер, было открыто французским физиком А. Беккерелем в 1896 г. Он обнаружил, что уран и его соединения испускают лучи или частицы, проникающие сквозь непрозрачные тела и способны засвечивать фотопластинку. Беккерель установил, что интенсивность излучения пропорциональна только концентрации урана и не зависит от внешних условий (температура, давление) и от того, находится ли уран в каких-либо химических соединениях.

Английскими физиками Э. Резерфордом и Ф. Содди было доказано, что во всех радиоактивных процессах происходят взаимные превращения атомных ядер химических элементов. Изучение свойств излучения, сопровождающего эти процессы в магнитном и электрическом полях, показало, что оно разделяется на α – частицы (ядра гелия), β – частицы (электроны) и γ – лучи (электромагнитное излучение с очень малой длиной волны).

Атомное ядро, испускающее γ – кванты, α -, β – или другие частицы, называется радиоактивным ядром. В природе существует 272 стабильных атомных ядра. Все остальные ядра радиоактивны и называются радиоизотопами.

Альфа-распад.

Энергия связи ядра характеризует его устойчивость к распаду на составные части. Если энергия связи ядра меньше энергии связи продуктов его распада, то это означает, что ядро может самопроизвольно (спонтанно) распадаться. При альфа - распаде альфа – частицы уносят почти всю энергию и только 20% её приходится, на вторичное ядро. При альфа – распаде массовое число изменяется на 4 единицы, а атомный номер на две единицы. Начальная энергия альфа – частицы составляет 4-10 МэВ. Поскольку альфа – частицы имеют большую массу и заряд, длина их свободного пробега в воздухе невелика. Так, например, длина свободного пробега в воздухе альфа – частиц, испускаемых ядром урана, равна 2,7см, а испускаемых радием- 3,3см.

Бета-распад

Это процесс превращения атомного ядра в другое ядро с изменением порядкового номера без изменения массового числа. Различают три типа β- распада: электронный, позитронный и захват орбитального электрона атомным ядром. Последний тип принято также называть К - захватом, поскольку при этом наиболее вероятно поглощение электрона с ближайшей к ядру К оболочки. Поглощение электронов с L и М оболочек также возможно, но менее вероятно. Период полураспада β – активных ядер изменяется в очень широких пределах.

Число бета - активных ядер, известных в настоящее время, составляет около полутора тысяч, но только 20 из них являются естественными бета – радиоактивными изотопами. Все остальные получены искусственным путём. Непрерывное распределение по кинетической энергии испускаемых при распаде электронов объясняется тем обстоятельством, что наряду с электроном испускается и антинейтрино. Если бы не было антинейтрино, то электроны имели бы строго определенный импульс, равный импульсу остаточного ядра. Резкий обрыв спектра наблюдается при значении кинетической энергии, равной энергии бета – распада. При этом кинетические энергии ядра и антинейтрино равны нулю и электрон уносит всю энергию, выделяющихся при реакции. При электронном распаде остаточное ядро имеет порядковый номер на единицу больше исходного при сохранении массового числа. Это означает, что в остаточном ядре число протонов увеличилось на единицу, а число нейтронов, наоборот, стало меньше:

N=A- (Z+1).

Гамма-распад

Стабильные ядра находятся в состоянии, отвечающем наименьшей энергии. Это состояние называется основным. Однако путём облучения атомных ядер различными частицами или высокоэнергетичными протонами им можно передать определённую энергию и, следовательно, перевести в состояния, отвечающие большей энергии. Переходя через некоторое время из возбуждённого состояния в основное, атомное ядро может испустить или частицу, если энергия возбуждения достаточно высока, или высокоэнергетическое электромагнитное излучение – гамма – квант. Поскольку возбуждённое ядро находится в дискретных энергетических состояниях, то и гамма – излучение характеризуется линейчатым спектром.

1.2 Деление атомных ядер

Явление деления тяжёлых атомных ядер на два осколка было открыто Ганом и Штрассманом в 1939 г. При изучении взаимодействия нейтронов различных энергий урана. Несколько позже, в 1940 г. советские физики К. А. Петржак и Г. И. Флеров обнаружили самопроизвольное (спонтанное) деление ядер урана. При спонтанном делении, вызванном нейтронами, как правило, образуется асимметричные осколки, отношение масс которых примерно равно 3:2. При реакции деления выделяется очень большая энергия. Энергия деления высвобождается в виде кинетической энергии ядер-осколков, гамма – квантов, нейтрино, нейтронов. Основная часть энергии деления приходится на энергию ядер-осколков, поскольку под действием кулоновских сил отталкивания они приобретают большую кинетическую энергию. Основная часть энергии деления выделяется в виде кинетической энергии ядер-осколков. Замечательным и чрезвычайно важным свойством реакции деления является то, что в результате деления образуется несколько нейтронов. Это обстоятельство позволяет создать условия для поддержания стационарной или развивающейся во времени цепной реакции деления ядер. Действительно, если в среде, содержащей делящиеся ядра, один нейтрон вызывает реакцию деления, то образующиеся в результате реакции нейтроны могут с определённой вероятностью вызвать деление ядер, что может привести при соответствующих условиях к развитию неконтролируемого процесса деления. Число вторичных нейтронов не постоянно для всех тяжёлых ядер и зависит как от энергии вызвавшего деление нейтронов, так и от свойств ядра-мишени. Среди нейтронов деления кроме так называемых мгновенных нейтронов, испускаемых за 10-15с. после процесса деления, есть также и запаздывающие нейтроны. Они испускаются в течение нескольких минут с постепенно убывающей интенсивность. Мгновенные нейтроны составляют более 99% полного числа нейтронов деления, а их энергия заключена в широком диапазоне: от тепловой энергии и до энергии приблизительно равной 10 МэВ. Запаздывающие нейтроны испускаются с возбуждёнными ядрами образующихся после бета – распада продуктов деления – ядер - предшешественников. Поскольку испускание нуклонов возбуждённым ядром происходит мгновенно, то во время испускания запаздывающего нейтрона после акта деления будет определяться постоянной распада ядра – предшешественника.

2. Характеристики способов дезактивации

Способ дезактивации – это комплекс приёмов дезактивации с использованием физических, химических или физико-химических процессов. Способы дезактивации должны удовлетворять следующим требованиям: 1) обеспечивать эффективное удаление радиоактивных загрязнений; эффективность оптимальна, если остаточное загрязнение не превышает допустимое. Назначением способа может быть удаление отдельных или всех видов радиоактивных загрязнений. Выбор способа дезактивации определяется природой поверхности радиоактивных загрязнений, а также типом и габаритными размерами дезактивируемого оборудования; 2) не вызывать существенной коррозии и разрушения дезактивируемого материала; 3) количество радиоактивных отходов должно быть минимальным, состав их должен соответствовать способу переработки; 4)способ дезактивации должен быть экономичен, безопасен, не приводить к распространению радиоактивных загрязнений, допускать возможность механизации.

Существующие способы дезактивации могут быть подразделены на три группы: физико-химические, физико-химические и химические. При использовании способов первой группы удаление радиоактивных загрязнений осуществляется с помощью механических или физических процессов без участия химических реагентов (кроме воды).

К химическим могут быть отнесены жидкостные способы, в которых основным средством воздействия служит раствор химических реагентов. В связи с остротой проблемы переработки жидких отходов созданы химические способы дезактивации, использующие минимальные количества растворов (паровая, пенная дезактивация и т. п.). Часто применяют способы, сочетающие химические, физические и механические процессы. Предложена классификация способов дезактивации в соответствии с механизмом их воздействия.

При использовании физико-механических, сухих и жидкостных способов удаляют слой материала вместе с загрязнением или только слабо фиксированные загрязнения. Применение химических способов в сочетании с физическими и физико-химическими процессами наиболее эффективно и позволяет удалять (при использовании соответствующих растворов) все виды загрязнений.

2.1 Физико-механические способы дезактивации

Сухие способы дезактивации (вакуумированные, обдув и д. р.) предназначены для очистки от нефиксированных, радиоактивных загрязнений (радиоактивные частицы, пыль и т. п.). Механическая и термическая обработка удаляет поверхностный слой материала вместе с содержащимися в нём радиоактивными загрязнениями.

Рис. 1. Схема классификации способов дезактивации

Эти способы обладают высокой эффективностью, но вследствие больших потерь материала применяются для грубо обработанных поверхностей или с целью использования очищенного металла в качестве вторичного сырья.

Механическую дезактивацию используют для пористых и непористых материалов (дерево, бетон, металлы). Необходимый съём материала определяет глубина проникновения радиоактивных загрязнений. Поверхностный слой металла может быть снят режущим инструментом, шлифованием, крацеванием. Для неметаллических материалов применяют скалывание или соскабливание поверхностного слоя.

Крацевание – очистка поверхности эластичными щётками (капроновыми, проволочными) вручную или с помощью специальных приспособлений. Проволочные щётки используют для очистки стальных деталей и сварных швов, капроновые – для очистки от слабой ржавчины и поверхностных загрязнений. Давление щётки на поверхность увеличивает съём металла, а смачивание щёток – уменьшается, глубина съёма металла составляет 0,01-0,5 мм. Механические способы дезактивации универсальны, эффективны, при их использовании образуется мало отходов, но потери материала велики. При обработке вручную производительность низка, возможно, вторичное загрязнение очищаемой поверхности при контакте с загрязнённым инструментом. После шлифования при крацевании поверхность часто становится более восприимчивой к радиоактивному загрязнению.

Обдув потоком воздуха или газа очищает поверхность от аэрозольных и пылевидных загрязнений. Чтобы удалить частицы размером 2,5-5 мкм, скорость воздушного потока должна быть в пределах 150-500 м/с. Эффективность дезактивации обычно невысока, Кд не превышает 10. Использование способа может привести к распространению радиоактивных загрязнений.

Для удаления пылевидных, радиоактивных загрязнений с пористых и непористых материалов, в особенности из щелей и зазоров, применяют также вакуумирование. Для вакуумирования используют пылесосы. Отрыв радиоактивных частиц происходит не только под действием воздушного потока, но и в результате механического воздействия щётки. Кд обычно невелики: при простом отсасывании пыли 2-8, при использовании щётки 5-10. Этот способ прост, не разрушает поверхность, не приводит к вторичному загрязнению, но малоэффективен. Используют его обычно как первую ступень дезактивации.

Абразивный обдув заключается в действии на поверхность струи воздуха, содержащей абразивные частицы. Это быстрый и эффективный метод снятия слоя материала с поверхности и удаления загрязнений. Преимущества абразивного обдува заключаются в универсальности способа и возможности регулирования съёма материала. Недостатками являются загрязнение окружающей среды радиоактивной пылью; возможность внедрения абразивных частиц в материал и повреждения поверхности, в особенности углов и краёв; низкая эффективность дезактивации углублений, трещин; большое количество отходов.

Воздействие абразива на поверхность зависит от его твёрдости, размера частиц, способа и скорости подачи на поверхность. Крупнозернистые абразивы деформируют поверхность, мелкозернистые – почти не повреждают поверхность, но эффективность их ниже. Минеральные абразивы (песок, минералы) достаточно твёрды, но хрупки и быстро разрушаются, образуя много пыли. Наибольший съём металла даёт карбид кремния, электрокорунд и кварцевый песок менее эффективны. В качестве абразивов для дезактивации предложено использовать частицы льда, твёрдой углекислоты или В2О3. Эти абразивы легко удаляются с поверхности; В2О3 раствором в воде, что облегчает переработку отходов.

Эффект абразивного обдува зависит от давления и угла наклона струи к поверхности, оптимальный угол наклона – 35-40°. Обработку песком легированной стали производят при избыточном давлении 0,6 Мпа, чёрной стали – при 0,4 Мпа.

Термическая дезактивация заключается в нагревании дезактивируемого оборудования на воздухе до 600-800°С или в газовой окислительной среде (O2,SО2, NО2). Варианты термической дезактивации – обработка поверхностей высокотемпературным, воздушным или газовым потоком. Дезактивация основана на том, что радиоактивные загрязнения обычно сосредоточены в поверхностном слое металла и при его окислении переходят в окалину, которую затем удаляют. Достоинства метода – отсутствие жидких отходов и ручных операций, недостатки – высокий съём металла, большой расход энергии, необходимость дополнительной операции по удалению окалины. Испарение летучих радионуклидов предъявляет особые требования к очистке отходящих газов.

Разновидность способа термической дезактивации – переплавка металлов (например, свинца или стали). При плавлении металла к нему добавляют смесь легкоплавких окислов (30%AlО3, 30%SiО2, 40% СаО) и выдерживают расплав в течение 20 минут. Шлак, содержащий радиоактивные примеси, удаляют с поверхности. Поскольку температура достигает 400-700°С, возможно загрязнение атмосферы летучими РАВ. Остаточное загрязнение металла не превышает (1-3)*10-15 мкКи/г, Кд =60÷90.

Ионно-плазменный способ дезактивации. Поток заряженных частиц (плазмы, протонов, ионов), падающий в вакууме на поверхность, вызывает десорбцию атомов поверхностного слоя. Энергия ионов (например, Ar) должна быть около 100 эВ. При высокой интенсивности пучка может быть удалено несколько моно слоев. Для работы в защитных камерах предложен охлаждаемый ионный пистолет, позволяющий проводить очистку поверхности вплоть до глубокого её травления. Применение этого метода ограничено трудностями создания и эксплуатации такого рода устройств.

Водоструйный способ. Направленная струя воды под давлением удаляет с поверхности дисперсные загрязнения, окалину и т. п. вследствие возбуждения воды при её деформации, а также гидравлического и термического действия струи. Эффективность очистки зависит от энергии удара струи, т.е. от ее мощности и давления. Для проявления скалывающего действия необходима высокая скорость струи – в пределах 20-25 м/с. Увеличение давления в сопла в 6 раз повышает Кд в 2 раза.

С уменьшением расстояния от поверхности возрастают, давление струи на поверхность и эффективность дезактивации; оптимальный угол наклона струи к поверхности от 30 до 45º. Температура воды играет менее существенную роль, но из-за потерь тепла в струе подаваемая вода должна иметь температуру около 80ºС. Водоструйный метод применяют для дезактивации стен зданий, бака реактора, внутренних и наружных поверхностей резервуаров, контейнеров и т.п. Промывку потоком горячей воды под давлением используют для дезактивации парогенераторов, теплообменников. При дезактивации стен здания от аэрозольных загрязнений струей воды Кд колеблется от 17 до 67. Водоструйная обработка внутренних поверхностей емкости для хранения жидких радиоактивных отходов (ЖРО) менее эффективна, Кд=2,5÷3,3.

Недостатки водоструйного метода – низкая эффективность удаления прочнофиксированных загрязнений, большой расход воды и большой объем ЖРО. Более эффективны высокоскоростные струи, но соответствующие технические средства значительно сложнее и дороже.

Гидроабразивная обработка обеспечивает удовлетворительную дезактивацию, удаление ржавчины, краски и менее повреждает поверхность, чем сухой абразивный обдув. Интенсивность обработки зависит от содержания абразива в смеси, наиболее эффективны суспензии с содержанием абразива около 50 мас.%. При гидроабразивной обработке можно добиться удаления с поверхности слоя не более 25 мкм, однако, крупные частицы обдирают поверхность, а для достаточной эффективности дезактивации мелкими частицами необходимо высокое давление, что усложняет аппаратуру. Применение в качестве абразивов частиц твердой углекислоты, В2О2 или льда, подаваемых струей воды, облегчает переработку отходов. Для предотвращения коррозии металла в воду часто вводят ингибиторы коррозии или пассиваторы. Транспортные контейнеры дезактивировали гидропескоструйным методом, β-, γ-активность уменьшилась в 100 раз. Для гидроабразивного способа характерны недостатки, присущие водоструйному способу и абразивному обдуву: большое количество отходов, возможность повреждения поверхности и распространения радиоактивных загрязнений.

Паровая дезактивация более эффективна, чем водоструйный способ, вследствие высокой температуры пара (около 180ºС). Дезактивация паром сокращает время обработки и объем ЖРО, но повышает опасность распространения радиоактивных загрязнений.

2.2 Химические и физико-химические способы дезактивации

При использовании этих способов основным средством воздействия на загрязненную поверхность является дезактивирующий раствор или другая среда, содержащая химические реагенты.

Погружная дезактивация – один из наиболее простых и эффективных способов дезактивации, заключающийся в погружении дезактивируемого изделия в ванну с раствором. Этим способом можно дезактивировать изделия различной конфигурации и габаритных размеров. Основной эффект достигается вследствие химического действия дезактивирующего раствора на радиоактивные загрязнения и коррозионные отложения. Эффективность возрастает при перемешивании или циркуляции раствора и повышении температуры. Погружной способ используют для дезактивации съемного контурного оборудования, оснастки, арматуры, инструмента. При дезактивации парогенераторов, теплообменников применяют заполнение их дезактивирующим раствором с помощью специальных средств. Недостаток способа – большой расход растворов и большие объемы ЖРО.

Пенную дезактивацию применяют для создания достаточного объема дезактивирующей среды в случае дезактивации больших емкостей, при этом сильно сокращаются расход раствора и объем ЖРО. Этим способом дезактивируют также трубопроводы и транспортные средства.

Пена – дисперсная система, состоящая из пузырьков газа, разделенных пленками жидкости. В качестве пенообразователей применяют ПАВ, преимущественно ионогенные (алкилсульфонаты, алкилсульфаты). Пена за счет своей кинетической энергии дробит пленки загрязнений, отрывает частицы от поверхности. Жидкость из пены при ее частичном разрушении смачивает поверхность, толщина слоя жидкости достигает 3 мкм. При выборе соответствующего состава раствора можно добиться удаления не только адгезионных частиц, но и прочнофиксированных радиоактивных загрязненений. Моющий эффект возрастает за счет механического действия разрушения и слияния пузырьков. Эффект всасывания загрязнений в пену усиливается при ее механическом перемешивании (растирание щетками, барботирование).

Для стабилизации пены и улучшения удерживания радиоактивных загрязнений в пену вводят стабилизаторы и водо-умягчающие средства: карбоксиметилцеллюлозу, производные крахмала, фосфаты. Эффективность дезактивации возрастает при повышении температуры пены, что достигается подачей теплого воздуха на сообразование.

Для разрушения пены применяют струи воды, обдув воздухом или механические и физические способы. Можно также подобрать композиции, образующие пену при нагревании с разрушением ее при охлаждении.

Пеной растворов HNO3 и H2C2O4 эффективно удалялись радиоактивные загрязнения из трубопроводов. Кд при обработке пеной 1-6 н. растворов HNO3 немного выше, чем при погружной дезактивации в растворах HNO3.

Пены на основе 1,5%-ного раствора лимонной кислоты использовали для дезактивации вертикальных поверхностей. В случае применения в качестве стабилизатора пены ацетамида пена на вертикальной поверхности удерживается более 20 мин.

Пенная дезактивация имеет некоторые недостатки: высокое содержание ПАВ может вызвать затруднения с переработкой жидких отходов; известные пенообразователи взаимодействуют с KMnO4, что не позволяет применять двух ванный способ. Однако предложены неионогенные ПАВ на основе продукта конденсации формальдегида и фенола, совместимые с окислителями. Это позволяет проводить обработку пенистыми растворами KMnO4.

Дезактивация пастами и суспензиями. В технике для очистки металлов в некоторых случаях применяют травильные пасты. Паста может находиться в контакте с поверхностью длительное время (1-3 ч). В состав этих паст входят травильные агенты (HCl, HF), ингибиторы коррозии, наполнители и загустители. Пасты применяют и для очистки полимерных покрытий; в состав очищающих и дезактивирующих паст входят ПАВ (анионактивные), комплексообразователи (полифосфаты, оксалаты, цитраты, трилон Б), наполнители (каолин, бентонит), загуститель (карбоксиметилцеллюлоза).

Материалы, используемые как наполнители или носители, должны быть инертны по отношению к травящим агентам.

Для удаления локальных прочнофиксированных загрязнений применяют пасты с абразивами. Например: используют абразив состава, мас. частей, карбид кремния 30; бентонит 40; глицерин 30; вода 20; в состав вводят также ПАВ и комплексообразователи.

Достоинства дезактивации пастами – высокая эффективность, возможность удаления локальных загрязнений без распространения их по поверхности, отсутствие жидких отходов. Недостатки заключаются в трудоемкости нанесения и удаления паст, использовании ручного труда в неблагоприятных радиационных условиях. Существенно также, что основная доля объема пасты приходится не на действующий агент, а на наполнитель и носитель.

Для дезактивации используют также суспензии, содержащие мелкодисперсные сорбенты в дезактивирующем растворе. Назначение этих сорбентов состоит в поглощении радионуклидов из раствора для получения срока его действия и непосредственного перевода РАВ в твердые отходы. Дезактивирующий раствор при этом содержит ПАВ, соли и комплексообразователи. Предложена композиция, содержащая воду, детергент, ЭДТА, NaOH, Na2OH, Na2SO4, MnO2, и активированный уголь.

Сорбционная дезактивация. Дальнейшее совершенствование способа дезактивации суспензиями привело к созданию «сухого» способа дезактивации с использованием сорбентов. Этот способ заключается в обработке поверхности небольшим количеством разбрызгиваемого раствора с последующим покрытием ее слоем порошкообразного впитывающего сорбента. Сбор сорбента осуществляют вакуумированием. Дезактивирующий раствор вместе с радиоактивными десорбированными загрязнениями впитывается сорбентом и поступает в твердые отходы. В случае необходимости сорбент можно регенерировать. При обработке раствором с сорбентом радиоактивное загрязнение распределяется в системе поверхность – раствор – сорбент в соответствии со значениями коэффициента распределения его между раствором и сорбентом Кd и Кд. Введение сорбента в дезактивирующий раствор равносильно сокращению его объема. В присутствии сорбента в сравнительно небольшом объеме раствора можно получить максимальный эффект дезактивации, при этом радиоактивное загрязнение будет фиксировано в сорбенте в соответствии со значением Кd.

Эффективность сорбционной дезактивации существенно зависит от дезактивирующих свойств раствора, а также от устойчивости сорбента в дезактивирующей среде. Окислительные растворы не применяют, так как большинство сорбентов в них разрушается. При оптимальном соотношении сорбента и раствора можно добиться практически полного удаления слабо фиксированной активности при отсутствии жидких отходов. Недостатки способа – низкая эффективность удаления прочнофиксированных загрязнений; возможность использования способа только для плоских горизонтальных поверхностей. Для предотвращения пылеобразования в композиции с сорбентами вводят загустители (глицерин).

Дезактивация расплавленными солями. Смеси расплавленных солей (NaCl/KCl/AlCl3; NaOH/KOH/Na2O2; NH4H2PO4) обеспечивают эффективную дезактивацию и удаление плотных окисных пленок в результате химического воздействия компонентов расплава, при этом ЖРО отсутствуют. Применение расплавов лимитируется коррозионным и термическим воздействием расплавленных солей, этот способ используют только для дезактивации металлических поверхностей. Наиболее удобны и эффективны расплавы фосфатов: HN4H2PO4; KH2PO4 и их смеси. Температура наносимого расплава примерно 280º, время контакта 15-45 минут. Значения Кд стали, загрязненной 60Со, 106Ru, 144Се, при использовании хлоридных расплавов составляют 25-160, щелочных – 15-40, фосфатных – 43-250, а в смеси фосфатов – 140-1000.

Дезактивация растиранием раствора – простой, универсальный и распространенный способ. Он позволяет дезактивировать труднодоступные участки и оборудование сложной конфигурации, но требуется применения ручного труда в радиационно-опасных условиях. Удаление радиоактивных загрязнений осуществляется дезактивирующим раствором в сочетании с механическим воздействием щетки. Горячий раствор наносят и растирают по поверхности в течение 15-30 с, выдерживают пленку раствора на поверхности 10-30 мин и затем смывают водой. Для дезактивации применяют растворы кислот и щелочей, а также двух ванный способ. При использовании раствора состава 0,5% ГМФН + 1% сульфонала и протирании щеткой с алюминия удаляется 85-95% загрязнений (141Се, 32Р).

Механическое воздействие эффективно только для свежих загрязнений. При дезактивации металлических окрашенных и неокрашенных поверхностей, загрязненных 89Sr и 91Y, увеличение давления щетки на поверхность в 2 раза повышает Кд в 1,5-2,5 раза. Эффективность дезактивации зависит и от расхода раствора, но не превышает 2-3 л/м2. Способ позволяет удалять слабо- и прочнофиксированные загрязнения. При дезактивации полов и стен помещений двух ванным способом Кд составляет 10-15, деталей из нержавеющей стали (привод кассеты СУЗ, штанга, арматура, шпильки реактора) – от 5 до 20. Кд гладких поверхностей ротора ГЦН (хромистая сталь) достигает 10-50, а посадочных мест – только 1,5-2.

Струйная дезактивация. Струя раствора под давлением производит на поверхность одновременное химическое, физическое и термическое воздействие при постоянном обновлении раствора. Струйная дезактивация удаляет рыхлые и плотные отложения с металлов и защитных покрытий. Этот способ имеет ряд преимуществ: меньшая длительность и трудоемкость обработки; применение менее концентрированных растворов; возможность механизации процесса; при замкнутой циркуляции раствора достигается снижение объемов ЖРО в 10-15 раз. Недостатком способа является пенообразование. Оптимальные параметры способа такие же, как и при водоструйной обработке. Уменьшение пенообразования достигается подбором эффективных, но слабо вспенивающихся ПАВ или введением пеногасителей.

Ультразвуковая дезактивация. Распространение ультразвуковых (УЗ) колебаний в жидкости сопровождается рядом механических, физических и химических явлений, влияющих на удаление загрязнений с поверхности. УЗ колебания создают в жидкости нерегулярное поле с разрывами сплошности среды и вызывают кавитацию, акустическое воздействие на процесс очистки и усиливают химическое взаимодействие моющего раствора с загрязнениями.

Главным фактором, разрушающим поверхностные пленки загрязнений, является кавитация. УЗ поле создает в жидкости переменные давления (чередование сжатия и разрежения). Давление внутри колеблющейся жидкости в фазе разрежения может падать ниже упругости пара жидкости, она разрывается, возникают пустоты (пузырьки). Амплитуда звукового поля, при которой жидкость разрывается, называется порогом кавитации. Для лишенной газа дистиллированной воды порог кавитации примерно 28 Мпа, для загрязненных жидкостей – значительно меньше вследствие присутствия зародышей кавитации. Пузырьки, захлопываясь при увеличении давления (фаза сжатия), создают импульсы давления большой силы, вызывающие кавитационные разрушения на поверхности твердых тел. В воде при 25ºC, частоте колебаний 20 кГц и амплитуде звукового давления 9,80Мпа парогазовая смесь сжимается до давления 300 Мпа и нагревается до 6000 К за время 40 мкс.

Кавитация способствует удалению поверхностных загрязнений, перемешиванию раствора у поверхности раздела, растворению осадков вследствие диспергирования частиц. Количество и размеры кавитационных пузырьков, и эффективность УЗ очистки зависят от многих параметров, главные из которых – интенсивность, звуковое давление, частота, физические свойства жидкости (вязкость, плотность, температура, газосодержание), статистическое давление.

Для УЗ дезактивации используют окислительно-восстановительные растворы (двухванный способ), причем время обработки сокращается в 3 – 4 раза. Повышение эффективности химического воздействия растворов и особенно растворов окислителей объясняется тем, что в УЗ поле ускоряются реакции окисления, происходит деполяризация некоторых реакций растворения в результате снятия диффузионных ограничений. Воздействие УЗ зависит от характера радиоактивного загрязнения: если радиоактивность сосредоточена на поверхности в рыхлых отложениях, то применение УЗ существенно ускоряет очистку. Если же радиоактивные загрязнения находятся в плотных химически стойких окисных пленках, воздействие УЗ малоэффективно.

Наиболее ярко преимущества УЗ дезактивации проявляются в сокращении длительности обработки. Так, с поверхности твэлов в 10%-ной HNO3 за 4 часа удаляется 70% активности, а в УЗ поле – 98% активности удаляется за 4 мин. Кроме того, УЗ дезактивацию можно осуществлять с использованием более разбавленных растворов, что приводит к экономии реагентов и снижению стоимости переработки ЖРО.

Электрохимическая дезактивация. Один из способов интенсификации дезактивации – использование электролитических процессов. Применение электрохимических методов дезактивации позволяет уменьшить продолжительность процесса, расход реагентов и количество жидких отходов, улучшить качество обработки.

Значительную часть исследований по электрохимической дезактивации проводили в условиях обычной гальванической ванны. Для дезактивации нержавеющей стали, алюминия, сплавов Ті рекомендована катодная обработка в 1-9 н. HNO3 при плотности тока 20-60 А/дм2 . Через 20 мин обработка при 30-50ºС активность снижается от 1,5 нКи до фона.

При катодном и анодном травлении более эффективно дезактивируются полированные и шлифованные поверхности. Эффективность катодной обработки не меняется после нескольких циклов загрязнение – дезактивация, так как она практически не затрагивает основной металл. При анодном травлении Кд снижается после проведения нескольких циклов загрязнение – дезактивация. Вероятно, это связано с протекающим при малых анодных поляризациях структурным травлением, приводящим к растравливанию поверхности, ухудшающему последующую дезактивацию.

3. Загрязнение поверхностей радиоактивными веществами

Эффективность дезактивации в значительной степени зависит от характера и степени загрязнения должна воспроизводить реальные условия, т.е. моделировать процесс загрязнения.

Загрязнение поверхности жидкими радиоактивными веществами может произойти в результате непосредственного соприкосновения объекта с радиоактивным раствором или в результате нанесения определенного количества радиоактивного раствора на изделие. Кроме того, возможно загрязнение в результате контакта с загрязненной поверхностью.

В первом случае происходит сплошное загрязнение поверхности. Такое загрязнение можно осуществить, либо погружая образец в раствор, либо смачивая радиоактивным раствором загружаемую поверхность. Этот метод моделирует радиоактивное загрязнение, которое происходит при контакте различных поверхностей с контурным и сбросными водами на ядерно-энергетической установке (ЯЭУ).

Во втором случае загрязнение поверхностей осуществляется каплями растворов радиоактивных изотопов. Этот метод позволяет производить дозировку радиоактивного препарата. Загрязнение в результате непосредственного соприкосновения характерно и для кожи человека при работе персонала с объектами, подвергшимися радиоактивному загрязнению.

Эффективность дезактивации зависит от метода загрязнения поверхностей. Коэффициент дезактивации существенным образом зависит от метода нанесения радиоактивных веществ. Во всех случаях коэффициент дезактивации при загрязнении в результате контакта выше, по сравнению с загрязнением в виде капель, так как адгезионное загрязнение, которое возникает после контакта, удаляется легче по сравнению с поверхностным и глубинным загрязнениями.

Загрязнение поверхностей можно осуществить одиночными каплями одного размера. Возможно нанесение радиоактивной жидкости каплями путем распыления жидкости. Капли обычно имеют объем 0,1-1,0 мл. Капли большого объема обычно растекаются, загрязняя тем самым большую поверхность, чем первоначальная зона контакта.

Число капель, наносимых на поверхность, определяется условиями моделирования и размерами образца. После нанесения радиоактивного вещества обычно сушат загрязненную поверхность. Сушку могут проводить в различных условиях, а именно: при комнатной температуре в течение 18 или 24 ч, при различной относительной влажности воздуха, равной 0, 10, 48, 80, 98%; в струе воздуха в течение 1 ч; инфракрасным облучением; на солнце. Иногда сушке предшествует промывка загрязненной поверхности водой. Сушка должна в какой-то степени имитировать условия, при которых происходит процесс загрязнения, в противном случае она может исказить условия дезактивации.

Загрязнение поверхности радиоактивными частицами может производиться методом свободного оседания, а также с использованием приборов, осуществляющих принудительную подачу запыленного воздушного потока на поверхность. В том и другом случае возможно загрязнение окружающего воздуха. Поэтому рекомендуют загрязнять поверхности путем распыления суспензий, состоящих из радиоактивных частиц. Для подобных суспензий часто применяют легко испаряющиеся жидкости. При распылении суспензии образуются относительно крупные капли, содержащие радиоактивные частицы. После попадания капель на поверхность жидкость испаряется, и происходит загрязнение этой поверхности радиоактивными частицами.

Процессы дезактивации обычно исследуют на пластинах и образцах ограниченного размера. Эти размеры определяются главным образом габаритами счетчиков, применяемых для определения уровня радиоактивного загрязнения. Так, при использовании счетчика СТС-6 размер пластин не должен превышать 130х24 мм.

В некоторых случаях до загрязнения образцы подвергают дополнительной обработке. Так, металлы плохо сорбируют 60Со. В связи с этим перед загрязнением образцы протравливают, а затем промывают дистиллированной водой.

Загрязнению подвергается как одна поверхность пластинок или дисков, так и две или все их стороны. При загрязнении поверхностей каплями с использованием различных методов на оборотной стороне пластины может фиксироваться некоторая часть радиоактивного вещества.

Если пластины погружают в раствор, загрязняются обе их стороны. При измерении уровня загрязнения необходимо учитывать ослабление материалом пластин β- и γ- излучения от радиоактивных веществ на стороне, противоположной детектору радиометра. Однако из-за неравномерности загрязнения этот учет не всегда возможен. В связи с этим целесообразно при загрязнении методом погружения на одну сторону пластины наносить изоляционный слой, который после загрязнения снимают, что предохраняет нерабочую поверхность от загрязнения и повышает точность радиометрических измерений.

Методика дезактивации поверхностей. В лабораторных условиях для получения воспроизводимых и сопоставимых результатов применяют относительные методы дезактивации. Эти методы не воспроизводят натуральных процессов и не претендуют на их моделирование. К числу таких методов принадлежит метод погружения загрязненных пластин в дезактивирующий раствор. После выдержки образца в таком растворе с загрязненных поверхностей удаляется только часть радиоактивных веществ. Для интенсификации процесса и более, полной дезактивации емкости с дезактивирующим раствором встряхивают.

Образцы можно дезактивировать на специальных установках (рис.).

Рис. 3. Схема лабораторной установки для дезактивации: 1 – баллон со сжатым воздухом; 2 – редуктор; 3 – резервуар с раствором; 4 – шарнирное соединение; 5 – привод; 6 – электродвигатель; 7 – щетка; 8 – испытуемые поверхности; 9 – основание.

Работа установки заключается в следующем.

Под действием сжатого воздуха вода или водный дезактивирующий раствор из резервуара 3 через жидкостную коммуникацию подается на щетку 7. Заданное давление поддерживается в резервуаре редуктором 2, что обеспечивает постоянную подачу дезактивирующего раствора. От электродвигателя 6 через привод 5 вращение передается щетке 7. Для надежной работы установки обеспечена герметичность шарнирного соединения 4. Испытуемые образцы помещали на основании 9. Одновременно на основании можно крепить 20 загрязненных образцов. В процессе дезактивации основание перемещают относительно щетки. Само основание заключено в поддон, который имеет сток.

Установка позволяет в лабораторных условиях исследовать процессы дезактивации в зависимости от следующих показателей: свойств раствора и поверхности, времени загрязнения и обработки, расхода раствора и числа оборотов щетки.

Дезактивацию можно осуществлять методом пыле отсасывания. В отличие от обычного бытового пылесоса в установках для дезактивации пыле отсасыванием имеется фильтр, позволяющий улавливать радиоактивные частицы.

В процессе дезактивации иногда могут быть нарушены механические свойства поверхностей, что при последующем загрязнении снижает эффективность дезактивации. Поэтому при испытании поверхностей чередуют загрязнение и дезактивацию; это чередование называется циклами. Как правило, эффективность дезактивации с увеличением числа циклов от одного до четырех снижается, а в последующем, когда число циклов более четырех, остается примерно постоянной. Поэтому в качестве единой методики испытания поверхностей принято, что эффективность обработки определяют после пяти циклов загрязнение — дезактивация.

4. Дезактивация средств защиты и обуви

Синтетические ткани. Эти ткани применяют для изготовления индивидуальной защитной и специальной одежды — комбинезонов, полукомбинезонов, халатов, фартуков, нарукавников, чулок, перчаток и т. д.

Эти ткани должны удовлетворять следующим требованиям: иметь высокие физико-химические свойства, слабо загрязняться и легко подвергаться дезактивации, быть доступными по экономическим соображениям, а также удовлетворять гигиеническим требованиям.

Из различных испытуемых синтетических тканей (лавсана, фторлона, хлорина, нитрона и капрона) лучшие физико-химические свойства показал лавсан, обладающий достаточной химической стойкостью, прочностью и воздухопроницаемостью. На основе лавсана были созданы различные синтетические ткани для защитной одежды.

Загрязнение синтетических тканей обычно сопоставляют с загрязнением тканей, изготовленных из естественных волокон. Такое сопоставление было сделано при загрязнении радиоактивными аэрозолями хлопчатобумажной ткани и синтетической ткани на основе хлористого винила. Загрязнение ткани из естественного волокна колебалось в пределах (12—14)х103 распад/(мин*дм2), а синтетического волокна было примерно в пять раз меньше. Поэтому целесообразно изготовлять защитную одежду из тканей на основе искусственных волокон.

Загрязнение синтетических тканей можно оценить количественно. Для полиакриламидной ткани получили прямую пропорциональную зависимость между ζ - потенциалом в растворе КС1 и загрязнением волокна. Загрязнение оценивали посредством относительной величины Δ=lgБн/Бк, где Бн и Бк — белизна ткани до и после загрязнения. В качестве загрязняющего вещества применяли специальную смесь, состоящую в основном из частиц цемента и каолина. Так как в большинстве случаев Бн>Бк, то увеличение Δ характеризует рост загрязнения синтетической ткани.

С ростом положительных значений ζ - потенциала до 60 мкв Δ увеличивается до 0,4. Такое значение Δ получается при отрицательных значениях ζ - потенциала, равных 17 мкв, т. е. одно и то же загрязнение ткани наблюдается при относительно больших положительных значениях ζ - потенциала.

При обработке тканей раствором катионоактивных ПАВ загрязнение зависит от концентрации растворов. Кривые, характеризующие изменение величины Δ от концентрации раствора, имеют минимум, причем он соответствует значениям концентрации, при которых ζ-потенциал равен 0, а Δ≠0. Неравенство Δ≠0 означает, что на поверхности остаются активные центры, которые обусловливают загрязнение.

Пригодность синтетических тканей для изготовления специальной одежды определяли сопоставлением результатов дезактивации. Загрязнение осуществляли смесью изотопов, а дезактивацию производили раствором, содержащим 2% НС1, 0,3% ОП-7 и 0,4% ГМФН.

Капрон, лавсан и полипропилен получают из расплава; они имеют однородное строение без газовых включений. Поэтому удержание радиоактивных веществ на этих тканях затруднено, а коэффициент дезактивации их выше. Нитрон, хлорин и фторлон получают из растворов; они имеют пористую структуру, что способствует адсорбции и прочному закреплению радиоактивных веществ. Кроме того, нитроновое волокно содержит цианггруппы, которые более электроотрицательны и склонны давать химические связи с катионами радиоактивных элементов.

Усиление связи радиоактивных веществ с тканями, изготовленными из нитрона, хлорина и фторлона, обусловливает снижение коэффициента дезактивации по сравнению с другими синтетическими тканями.

При замене нейтральной загрязняющей среды на кислую, коэффициент дезактивации лавсановых и полипропиленовых тканей увеличивается, а фторлоновой и хлориновой тканей практически не изменяется. В то же время коэффициент дезактивации капроновой и нитроновой тканей в кислой среде резко ухудшается. Дело в том, что полимеры, содержащие аминогруппу (капрон), в кислой среде дают трудно растворимые соединения с радиоактивными веществами. Полиакрилонитрильные волокна (нитрон) под действием разбавленной соляной кислоты образуют амидные и карбоксильные группы, которые взаимодействуют с радиоактивными веществами. Подобные особенности обнаружены при дезактивации пленочных материалов аналогичного состава.

Из всех синтетических волокон, которые эффективно дезактивируются, предпочтение отдается лавсановым волокнам, обладающим лучшими физико-химическими свойствами.

Ткани на основе лавсана. Лавсан вырабатывают из полиэфирной смолы — полиэтилентерефталата, который является продуктом поликонденсации терефталевой кислоты с этиленгликолем. Полиэтилентерефталатное волокно обладает высокой устойчивостью к действию органических минеральных кислот, окислителей, восстановителей и органических растворителей.

Лавсановое волокно не имеет такой развернутой поверхности, как хлопчатобумажное волокно, в результате через него могут легко проникать радиоактивные загрязнения. Для устранения этого недостатка производят гидро- или олеофобизацию лавсанового волокна.

В связи с широким применением лавсана для средств защиты проводили исследования по его загрязняемоемости и дезактивации. Дезактивацию лавсана, загрязненного смесью изотопов 60Со, 90Sг, 106Ru, 137Сs и 144Се, проводили погружением образцов в емкости с дезактивирующим раствором и последующим их встряхиванием.

Наилучшими защитными свойствами обладают плотные хлопчатобумажные ткани — они удерживают 75—85% радиоактивных веществ, так как имеют большую ворсистость по сравнению с тканями на основе синтетических волокон. В свою очередь синтетические лавсановые ткани более стойки. Поэтому в качестве защитного материала используют комбинированные ткани, состоящие из хлопчатобумажного и лавсанового волокон. Защитная эффективность комбинированных тканей составляет 80—94%.

Таким образом, ткани на основе лавсана с добавкой хлопчатобумажного волокна обладают достаточной химической стойкостью, повышенной защитной эффективностью и легко дезактивируются. Эти ткани используют для изготовления защитной и специальной одежды.

Защитная одежда из полимерных материалов. Индивидуальные средства защиты изготовляют также из полимерных пленкообразующих материалов.

В качестве индивидуальных средств защиты кожи применяют изолирующий комплект, пневмокостюм, защитный костюм и другие средства. Применение этих средств изменяет соотношение между загрязненностью защитной одежды, белья и кожи. Примерное соотношение между загрязненностью кожи, белья и защитной одежды из полимерных материалов составляет 1:1:400, т. е. кожа и белье загрязняются в 400 раз меньше, чем защитная одежда. В то же время, если одежда изготовлена из синтетической ткани, кожные покровы загрязняются только в 15 раз меньше, чем сама одежда.

К полимерным материалам, предназначенным для изготовления индивидуальных средств защиты, предъявляются требования, которым должны удовлетворять синтетические ткани, и, кроме того, дополнительное требование — высокая влаго- и воздухопроницаемость.

В заключение можно отметить, что защитная одежда на основе полимерных материалов надежно предотвращает загрязнение белья и кожных покровов человека, но при этом сама защитная одежда подвергается радиоактивному загрязнению. В связи с этим индивидуальные средства защиты должны быть подвергнуты дезактивации.

5. Дезактивация стиркой

По теме данной работы изучаются весьма важные для предприятий атомной энергетики (АЭ) и служб Чрезвычайных ситуаций (СЧС) научные и практические разработки, различных по физической сущности и технико-экономическим показателям, двух технологических процессов: стирка и очистка, дезактивация стиркой.

Первый процесс - это обычная повсеместная стирка (ОПС), очистка белья и спецодежды применяется для бытовых и производственных условий (ручная и механизированная, растворами мыла и стиральных порошков и др.), имеет многовековую историю развития и совершенствования, достигшего уровня современных прачечных комплексов и комбинатов районного и городского обслуживания населения.

Основные конструктивные и технологические особенности такого процесса характеризуются следующими показателями, не отвечающими требованиям специальных видов стирки (СВС):

1. Удаляет загрязнения с поверхностей предметов очистки (ППО) только обычные (нерадиоактивные) виды загрязнения (ОВЗ), удерживаемые на ППО только силами адгезии, гравитации, трения и др.

2. Часть ОВЗ, оставшаяся на ППО после стирки по случайным или уважительным причинам, не оказывает на организм человека значительных негативных воздействий даже при плотном прилежании материала ПО (МПО) к телу человека.

3. Персонал, обслуживающий процессы ОПС и находящийся вблизи и в соприкосании с агрегатами и системами ОПС, не подвергается опасному радиационному воздействию так, как это происходит при выполнении ОПС.

4. Технологический цикл ОПС состоит в основном из трёх стадий: двух стирок в растворах мыла или стиральных порошков, полоскания (в горячей и холодной воде) и отжима предметов, очистки (ПО).

5. Цикл стирки и его технология сравнительно просты и продолжительны в исполнении, характеризуются относительно невысокой стоимостью работ.

Из анализа и сопоставления рассмотренных выше особенностей видно, что применение стиральных машин для дезактивации, не является основанием для уподобления процессов ОПС и ДАС, так как в конструктивном и технологическом содержании ДАС существенно различна от ОПС по следующим показателям:

- главным предметом ДАС является удаление радиоактивных загрязнений (РАЗ), удерживаемых на ППО силами адсорбции, электростатики, адгезии, трения, гравитации и др.;

- оставшаяся на ППО часть РАЗ, по различным причинам, даже в малых объёмах, оказывает значительное пагубное воздействие на организм человека в связи с плотным прилеганием МПО к телу человека;

- персонал, обслуживающий оборудование системы и процессы ДАС, подвергается радиационному облучению и воздействию частиц РАЗ даже при нахождении его на некотором расстоянии от объектов ДАС (ОДАС);

- технологический цикл ДАС состоит из нескольких последовательных стирок (2…5и более) и нескольких (1…3 и более) полосканий после каждой стирки и соответствующих сливов жидких радиоактивных отходов (ЖРО) и промывной воды (после полоскания), с использованием, для дезактивационных растворов, дорогостоящих реагентов таких как: гексаметафосфат натрия, марганцовокислый калий, щавелевая и лимонная кислоты и др.

Из рассмотренного сопоставления видно, что процессы ДАС существенно отличаются от процессов ОПС. Они более сложны и продолжительны в исполнении, дорогостоящие и небезопасны в их реализации. Вместе с тем ДАС является важным способом обеспечения экологических и радиационно-безопасных условий жизни и работы людей и персонала рабочих предприятий АЭ.

Особо бурное развитие научных и практических основ ДАС происходило в период создания атомного оружия (1940-1950), когда к исследованиям и созданию взрывных веществ и материалов атомного оружия, включая его испытания, привлекалось огромное количество обслуживающего персонала, нательное бельё, спецодежда и обувь, а также средства индивидуальной защиты (СИЗ), которые подлежали ежедневной ДАС. Всё это в целом определяло особую значимость и актуальность ДАС в те периоды её использования.

Уровень важности работ по ДАС не снижается и в настоящее время. Эти работы ежедневно в больших объёмах выполняются на действующих предприятиях по добыче урановых и других видов радиоактивных ископаемых, обогащения и переработку их в тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ), а также на АЭС и АТЭС.

В силу отсутствия до настоящего времени источников альтернативных атомной энергии, есть основания предполагать, что в обозримом будущем объёмы работ по ДАС будут существенно взрастать. Соответственно этому, даже без учёта затрат на ДАС при выполнении её в случаях возникновения ЧС, общие затраты на ДАС будут заметно возрастать и существенно влиять на экономику АЭ.

Таким образом, любые научные и практические разработки и решения, направленные на совершенствование способов и систем ДАС и повышение эффективности ДА, несомненно, являются актуальными и целесообразными.

5.1 Устройство систем ДАС

Каждая система или агрегат для ДАС состоит из двух основных узлов в виде металлических узлов в виде металлических барабанов цилиндрической формы. Один из них не вращающийся (наружный), второй – вращающийся внутри первого барабана.

В зависимости от того, с какой стороны барабанов осуществляется загрузка и выгрузка предметов дезактивации (ПДА), они изготовляются двух типов. Один из них – с двумя подшипниковыми опорами, встроенными в обоих торцах наружного барабана (рис.1), при боковой загрузке ПДА; второй тип – с одной подшипниковой опорой, встроенной только в одном торце наружного барабана (рис.2), при торцевой загрузке ПДА.

Общей особенностью обоих типов систем ДАС является нахождение ПДА в процессе дезактивации внутри вращающихся барабанов, боковые стенки которых перфорированы круглыми отверстиями для непрерывного притока в них дезактивирующих химических растворов из наружного барабана (рис.1.2).

Рис.1. Система дезактивации стиркой с боковой загрузкой ПДА: 1-невращающийся (наружный) барабан; 2-вращающийся (внутренний) барабан; 3-рама (опора); 4-анкер; 5-опора подшипниковая; 6-крышка люка; 7-гребень (полка); 8-клапан сливной; 9-люк заливной; 10-люк загрузочный внутреннего барабана; 11-перфорации внутреннего барабана; 12-электродвигатель; 13-ременная передача; 14-передача зубчатая; 15-фундамент.

Различие между этими типами систем ДАС состоит в том, что оба барабана первого типа снабжены люками (большими проёмами) с крышками, а во втором (одноопорном внутреннем барабане) снабжены люком только наружные барабаны, соответственно вращающиеся барабаны снабжены только проёмом в их торцевой (без опорной) части (рис.1,2).

Рис.2.Система дезактивации стиркой с торцевой загрузкой ПДА:1-барабан наружный; 2-вращающийся (внутренний) барабан; 3-стенка задняя; 4-стенка передняя наружного барабана; 5-люк загрузочный; 6-опора подшипниковая; 7-полуось.

5.2 Принцип действия

Сущность ДАС состоит в усиленном (в сравнении с другими способами ДА), гидро - термодинамическом и циркуляционном воздействии на радиационно-загрязнёные ПДА, в совокупности с обильными потоками химических растворов. Осуществляется такое воздействие за счёт: - предварительного нагрева дезактивирующих растворов 80…90°С; - периодически прерывистого и возвратно-вращательного движения (поочерёдного вращения) барабана вместе с находящимися в нём ПДА; - оптимальной частоты вращения и величины диаметра внутреннего барабана систем ДАС, при которых обеспечиваются наибольшие динамические дезактивационные воздействия на ПДА.

Оптимальными являются такая частота вращения, и величина диаметра барабана системы ДАС, при которых достигается наиболее высокое поднятие ПДА вращающимися гребнями к верхней части полости барабана и следующее за ним падение кома к низу полости барабана под действием сил гравитации, превосходящих центробежные силы, действующих на ПДА.

Только при таких условиях достигается наибольшая величина потенциальной энергии падающего кома ПДА, переходящая при его конечном падении в динамическую составляющую процесса ДА кома, и его интенсификация.

При частоте вращения барабана меньше или больше ее оптимального значения термодинамическое воздействие на ком ПДА будет незначительным или полностью отсутствовать, что существенно снижает эффективность ДАС. В первом случае ком ПДА будет только переворачиваться гребнями в нижней части барабана без необходимого поднятия его вверх для обеспечения ударного воздействия на ком. Во втором случае ком ПДА будет постоянно прижиматься к внутренней стенке барабана центробежными силами, не падая вниз для создания необходимого динамического воздействия на ком.

Размер диаметра вращающегося барабана тоже влияет на эффективность ДАС. Чем он больше, тем выше потенциальная энергия падающего кома ПДА и соответственно термодинамическое и циркуляционное воздействие на него потоками дезактивирующих растворов. Поэтому, при равных прочих условиях, диаметр барабана должен быть максимальным и ограничиваться только допускаемым значением вибрации, конструктивного исполнения, режимов, эксплуатации и мощности привода.

5.2 Особенности технологии дезактивации стиркой

На практике ДАС осуществляется в спец прачечных, подчинённых в административном отношении цеху дезактивации (ЦДА).

Дезактивации стиркой подлежат: бельё и полотенца, спецодежда и обувь, средства индивидуальной защиты, различные предметы, подверженные радиоактивному загрязнению.

Общий процесс ДАС на предприятиях АЭС состоит из трёх стадий подготовительных операций; непосредственной дезактивации, включая радиационный контроль, и завершающих операций.

На подготовительных операциях осуществляется:

- приём спецодежды, СИЗ и различных загрязнённых предметов с участков санитарных шлюз и санпропускников;

- радиационный контроль и сортировка по группам, в зависимости от степени загрязнённости: на слабоактивные, средне активные и высокоактивные;

- предметы каждой группы загрязнённости в свою очередь сортируются на группы в зависимости от вида радиоактивности a, b, и _ -излучений, и взвешивание их для определения сменной загрузки дезактивационных работ.

Вторая стадия общего процесса ДА состоит из:

- выбора соответствующего технологического режима ДА каждой партии процессов дезактивации стиркой (ПДС) и подготовки к проведению ДА;

- непосредственной дезактивации в соответствии с принятым режимом ДА: радиационный контроль ПДС после выполнения первого цикла режима ДА;

- передачи ПДС на повторный цикл ДА, при неудовлетворительных результатах радиационного контроля, или на выполнение завершающих операций.

К завершающим операциям относятся: отжим, сушка, глажение и выдача для повторного использования ПДС.

По мере увеличения загрязнённости предметов стирки от группы І к группе III продолжительность ДА возрастает 90…145 мин.

При загрязнениях, превішающих предел II группы, спецодежда оставляется на 10 дней на выдержку для естественного снижения активности излучений. Если после второй проверки загрязнённость снова будет превышать допустимый предел для второй группы, то такая одежда и другие предметы подлежат захоронению по акту.

После установления группы загрязнения ПДА осуществляется выбор режимов ДА в зависимости от видов предметов дезактивации:

- режим №1 – ДА х/б спецодежды I группы РАЗ, b-излучения;

- режим №2 – ДА спецодежды из лавсана, х/б и смешанных тканей I группы РАЗ, b-излучения;

- режим №3 – ДА х/б комбинезонов II группы РАЗ, b-излучения;

- режим №4 –ДА нательного белья и полотенец из х/б тканей I группы РАЗ;

- режим №5 – ДА нательного белья и полотенец II группы, b-излучения;

- режим №6 – ДА СИЗ и ПВХ – плёнки и резины, спецобуви с верхом из лавсановой ткани I группы РАЗ, b-излучения;

- режим №7 – ДА х/б костюмов, комбинезонов, халатов, тёмных и белых полотенец II группы РАЗ, b-излучения.

Необходимость, объекты и порядок дезактивации стиркой. Бельё и одежда могут загрязнятся как радиоактивной пылью, так и жидкими радиоактивными веществами. В случае загрязнения радиоактивной пылью можно применять безжидкостные способы дезактивации. Коэффициент дезактивации с помощью электровибратора, например, равен 8-10, при механической очистке 2-3. Без снятия одежды радиоактивную пыль можно удалять щётками и пылесосами, а для дезактивации обуви используют различные устройства.

В случае загрязнения одежды растворами радиоативных изотопов коэффициент дезактивации безжидкостными способами ещё ниже. Поэтому безжидкостные способы дезактивации можно применять лишь в том случае, если источником загрязнения является радиоактивная пыль, а исходная загрязнённость незначительна. Во всех других случаях, которые на практике встречаются чаще, применяют жидкостные способы дезактивации.

В связи с тем, что ткани впитывают радиоактивные вещества в большом количестве, необходима многократная их обработка. Наиболее распространённым способом дезактивации, учитывающим спецыфику материала одежды и способности загрязнения, является дезактивация стиркой.

Как правило, дезактивацию стиркой производят в механических прачечных. В качестве объектов дезактивации могут быть: специальная одежда (комбинезоны, костюмы, халаты), изготовленная из хлопчатобумажной и лавсановой тканей, нательное бельё и полотенца; индивидуальные средства защиты (фартуки, нарукавники, костюмы), изготовленные из защитных материалов, перчатки и специальная обувь.

Дезактивация стиркой осуществляется в соответствии с технологическим процессом, основные стадии которого следующие:приемка и сортировка одежды; обработка в стиральных машинах или в барботажных ванных; отжим и сушка.

При приеме в стирку загрязненной одежды приводят дозиметрический контроль и сортировку этой одежды по виду загрязнения (a- или b- активные препараты), свойствам ткани и степени загрязнения. Необходимость сортировки одежды в зависимости от вида загрязнения возникла в связи с тем, что предельно допустимы уровни загрязнения a-активными препаратами ниже, чем b-активными. Кроме того, a-активные препараты труднее дезактивируются.

Режим стирки определяется свойствами материалов, из которых изготовляется одежда, поэтому одежду сортируют с учетом этих свойств. Кроме того, возможна сортировка по типу одежды: верхняя, защитная и специальная, белье.

Одежда может быть загрязнена в различной степени, что предопределяет режим ее дезактивации. Основой сортировки по степени загрязнения являются три группы одежды (табл.) (каждая группа характеризуется определенной степенью загрязнения). Возможен и другой принцип сортировки загрязненной одежды.

Группа загрязнения	степень загрязнения	распад/(150см2*мин)
	a-препараты	b-препараты
I	500	25000
II	500-2000	25000-100000
III	2000-7000	100000-500000

Характеристика одежды по степени a- и b-активными веществами

По степени загрязненияодежда может быть разделена не на три, а на четыре группы: небольшая, средняя, высокая и самая высокая загрязненность.

В настоящее время намечается тенденция сортировки одежды на две группы: первая группа имеет загрязнение ниже допустимого уровня, вторая загрязнена выше допустимого уровня.Сортировку на две группы целесообразной проводить при относительно небольших уровнях загрязнения одежды.

Для различных групп одежды установленны свои предельные уровни загрязнения и режима дезактивации стиркой.

Выбор режима стирки. Основной стадией процесса дезактивации является обработка изделий в стиральной машине, где происходит удаление радиоактивных веществ. Режим стирки зависит не только от свойств обрабатываемых изделий, степени загрязнения и вида радиоактивных веществ, но и от состава дезактивирующих растворов и их температуры.

В случае загрязнения изотопом 131I эффективная дезактивация достигает даже при стирке в воде, однако это исключение. При загрязнении тканей другими изотопами более эффективна стирка с использованием дезактивирующих растворов.

Для каждого изотопа, подобран дезактивирующий раствор, который обуславливает максимальный коэффициент дезактивации стиркой. Так, водный раствор натриевой соли лимонной кислоты наиболее эффективен для хлопчатобумажных тканей, загрязнённых 89Sr. Эффективны растворы на основе ГМФН, причём коэффициент дезактивации повышается при добавке в них либо соды, либо ПАВ.

Дезактивация тканей, загрязнённых другими изотопами, помимо перечисленных, характеризуется рядом особенностей. Хлопчатобумажные ткани, загрязнённые 137Cs, дезактивируют полосканием в воде или в буферном растворе.

Для процессов дезактивации стиркой характерны некоторые общие закономерности: в случае анионных загрязнений удаления некоторого количества радиоактивных веществ можно достигнуть полосканием в воде. Однако даже неоднократное полоскание не обеспечивает надёжной дезактивации, поэтому в качестве дезактивирующих растворов применяют щелочные реагенты. При катионном загрязнении полоскание в воде ещё менее эффективно, чем при анионном; кроме того, в этих условиях возможно вторичное осаждение радиоактивных веществ.

Как и в других случаях, дезактивация стиркой зависит от того, какой находится изотоп. Это можно проследить на примере дезактивации хлопчатобумажных тканей, загрязнённых 89Sr, который входит в различные соединения. Практически полная дезактивация стиркой достигается при загрязнении тканей изотопом 89Sr в виде 89SrCl2 (I) и 89SrCO3 (II) и 89Sr, сорбированном на золе (III), при помощи 1%-ном водном растворе цитрата аммония, коэффициент составляет для загрязнения вида I более 1200, для II-100 и для III – 8,4.

В производственных условиях возможно загрязнение одежды различными изотопами в разнообразном сочетании. Поэтому рекомендуют для практических целей единый дезактивирующий раствор, применение которого обеспечивает необходимую эффективность стирки при загрязнении одежды различными изотопами.

Дезактивация стиркой проводится в несколько стадий. Величина bд , характеризующая долю удаляемых радиоактивных веществ, изменяется в зависимости от числа циклов стирки хлопчатобумажной ткани в 0,3% -ном растворе мыла: при загрязнении изотопом 89Sr bд = 83% после первой стирки, 2,4 и 0,9% - соответственно после второй и третьей стирок; при загрязнении изотопом 32Р bд составляет 95; 0,8 и 0,1% после первой, второй и третьей стирок соответственно.

Уже первая стирка обеспечивает удаление значительной части радиоактивных веществ. Однако ею ограничиваться нельзя, так как часть радиоактивных веществ всё же остаётся, и, кроме того, радиоактивные вещества, перешедшие в водный раствор, могут служить источником вторичного загрязнения изделий. В связи с этим после каждой стирки изделия полоскают для удаления тех радиоактивных веществ, которые обуславливают вторичное загрязнение.

Большая часть радиоактивных веществ удаляется в основном за первый цикл обработки. В последующем удаляются радиоактивные вещества, которые определяют вторичное загрязнение и не были удалены в результате первой обработки.

После четырёх стирок хлопчатобумажной ткани, загрязнённой соединениями урана и тория, коэффициент дезактивации достигает 140. На эффективность дезактивации влияет также продолжительность стирки, которая должна быть в пределах 15-30 минут.

Итак, процесс дезактивации стиркой должен состоять из чередующихся между собой стадий стирок и полосканий. Это необходимо для полного удаления радиоактивных загрязнений и предотвращения их вторичной сорбции. Состав дезактивирующих растворов и продолжительность различных стадий стирки определяются свойствами изделий и радиоактивных изотопов, которыми эти изделия загрязнены.

Стирка хлопчатобумажных изделий. Хлопчатобумажные (Х/Б) изделия, загрязнение которых, соответствует І группе, могут дезактивироваться обычной стиркой, коэффициент дезактивации при этом не превышает 5. Начальное загрязнение одежды, относящейся к ІІІ группе, может быть настолько значительным, что стирка не приводит к желаемому результату. При загрязнении одежды короткоживущими изотопами снижение уровня загрязнения происходит путём естественной дезактивации в результате выдержки в течение некоторого времени (1-3 недели и более). Одежда и бельё, которые по степени загрязнения относятся к ІІ группе, подвергаются дезактивации с наблюдением специальных режимов. Режим стирки определяется числом и продолжительностью последовательных операций, температурой и составом раствора, расходом реагентов на её проведение, а также величиной водного модуля, т. е. Количеством воды на единицу массы одежды. Для практических целей разработано относительно большое число различных режимов.

Ещё раз отметим, что дезактивация стиркой отличается от обычной тем, что происходит ряд последовательных операций стирки и полоскания. По мере увеличения загрязнённости одежды, т. е. При переходе от режима І к режиму ІІІ, увеличиваются, продолжительность стирки с 90 до 145 минут, число операций, а также расширяется ассортимент химических реагентов, вводимых в состав растворов: для дезактивации по режиму І применяют жировое мыло, кальцинированную соду и силикат натрия, а для дезактивации по режимам ІІ и ІІІ используют растворы ОП-7, ГМФН и щавелевую кислоту.

Разработаны и другие режимы дезактивации стиркой. При дезактивации одежды ІІІ группы в некоторых случаях предусматривается предварительная замочка одежды в растворе ГМФН.

Для удаления влаги из обрабатываемых изделий на всех стадиях процесса стирки используют центрофугирование. В конце стирки производится окончательное центрофугирование и сушка изделий.

Стирка синтетических тканей. Как и для дезактивации х/б изделий, разработаны режимы дезактивации стиркой одежды, изготовленной из лавсана, в зависимости от степени загрязнения одежды. Лавсановые изделия после дезактивации стиркой пропитывают парафино – стеариновой эмульсией.

Разработаны также режимы дезактивации спецодежды, изготовленной из синтетических тканей. Эти режимы дифференцированы для І, ІІ и ІІІ групп радиоактивно – загрязнённых изделий. В частности, специальную одежду из синтетических тканей могут подвергнуть дезактивации, которая предусматривает две стирки и четыре полоскания общей продолжительностью 42 минуты.

Число операций и время стирки можно существенным образом сократить, если использовать в качестве дезактивирующих растворов окислительно-восстановительные реагенты.

Для исследования эффективности дезактивации стиркой можно использовать загрязняющий состав на основе препарата, содержащего меченый 14С. использование этого препарата гарантирует безопасность в условиях работы прачечных.

В заключение следует отметить, что стирка изделий из синтетических тканей и полимерных материалов имеет определённые преимущества перед стиркой изделий, изготовленных из хлопчатобумажных тканей. Так, если изделие из х/б ткани теряет за одну стирку 4 – 15% прочности и выдерживает не более 12 стирок, то изделия из синтетических тканей можно подвергнуть значительно большёму числу стирок.

Таким образом, специальная одежда из синтетической ткани защищает бельё и кожу человека от загрязнения радиоактивными веществами, поддаётся эффективной дезактивации и не теряет свои механические свойства после неоднократной стирки. Поэтому применение синтетических тканей для изготовления спецодежды предпочтительно по сравнению с хлопчатобумажными тканями.

5.4 Расчёт рабочих параметров системы ДАС

Исходные данные:

- задание NO;

- масса ПДА в сухом виде за одну рабочую смену – Gс = 160 кг;

- продолжительность исполнения рабочей смены – Тс = 6 ч; цикла ДА-Тц=1,5ч;

- объемный модуль барабана т3 = 14 дм/кг;

- отношение диаметра Д к длине L барабана, Д/L = К2 = 1;

- вид загрузки ПДА (обслуживания барабана) - боковая, характеризуемая коэффициентом Кг - 1,06 (при торцевой загрузке К = 1,03);

- вид ПДА - х/б комбинезоны; А = 95 · 103 частиц/1,5 дм2;

- удельная радиоактивность загрязнения;

- фактор разделения стадий цикла - F2 = 0,85 при стирке; F2 = 400 при отжиме.

Определить:

- основные конструктивные размеры вращающегося барабана системы ДАС (далее барабана);

- критическую, рабочую и отжимную частоту вращения барабана;

- мощность и частоту вращения вала электродвигателя;

- основные параметры механической (ременной и зубчатой) передачи - двигатель - ось барабана;

разработать технологию ДАС предметов ДА.

Выполнение расчетов:

1)Масса загрузочной партии ПДА

Сз = Gс VTC - 160 -1,5/6 = 40 кг.

2)Полезный (внутренний) объем барабана

Vшл - G3*m3 = 40 · 14 = 560 дм3.

3)Расчетная вместимость барабана

VB = G.m^ =40-14 -1,06 = 594 дм3;

Диаметр внутреннего барабана

Д = 3Ö 4 -Ув-К2/п = 3 Ö4 –594 -1/3,14 = 9 дм или 900 мм (0,9 м).

5) Высота гребней барабана

h = 0Д6Д = 0,16 -900 = 145 мм;

6)Необходимая частота вращения барабана при стирке и факторе разделения Fj = 0,85

со - 3,6VF/R - 3,6д/0,85/0,45 = 4,65 рад/с;

п = 42,43 Л/Е1 /Д = 42,43 л/0,85/0,9 = 42 об/мин.

7)Критическая частота вращения барабана при радиусе R = 0,45 м

КР = 3,6/VR = 356/VO45 = 5,36 рад/с,

что > п Пкр = 34,6/VR = 34,6/д/О45 = 52 об/мин,

Таким образом, результатами вычислений определено, что оптимизация частоты вращения барабана при стадии стирки соблюдена, так как

соКР>ш и

Частота вращения барабана при стадии отжима и F2 = 400

потж = 42,43 ¥2/Д = 42,43 400/0,9 = 729 об/мин.

Определение параметров систем ДАС к расчету мощности электродвигателя

1)Масса мокрого кома ПДА

GM = 3,25G3 = 3,25 -40 = 130 кг.

2)Массовая нагрузка на внутренний барабан с учетом дезактивирующего раствора

EG = 4,25G3 = 4,25 -40 = 170 кг.

3)Крутящий момент, действующий на ось вращения барабана с учётом коэффициента взвешенного состояния кома ПДА К3 - 0,9, параметра Кд = 0,85R и угла р = 30°, плеча вращения кома ПДА «а» составляющего

а = Яд cos 30° = 0,85R -0,87 - 0,74 -0,45 = 0,33 м,

соответственно с этим, крутящий момент от массовой нагрузки EG составляет

М = SGgaK3 = 170 -9,81 -0,33 -0,9 = 500 Нм.

4)Суммарный крутящий момент, действующий на ось барабана при моментах трения в опорах

Мп+ Мс = 0,1 Mt

EGgO,49R = 1,1 -170 -10 -0,74 -0,45 = 623 Нм.

5) Мощность на валу электродвигателя

N = ЕМ -пКР К4/60т1 =623 -52 -1,2/60 -0,75 = 864 Вт,

где К4 - коэффициент, учитывающий увеличение мощности двигателя, связанное с реверсированием вращения барабана, К4 = 1,2.

6) Установленная мощность электродвигателя

Ny = 1,2N = 864 -1,2 = 10,40 Вт или 1,0 кВт.

Принимаем с учетом опытных данных (приложение 3, 5) для системы ДАС асинхронный электродвигатель типа А042-6, мощностью 1,7 кВт, частотой вращения пд= 1000 об/мин.

Определение передаточных чисел передачи двигатель (пд) - барабан (и)

Общее передаточное число

О = пд/п= 1000/42

Общая передача выполняется двумя ступенями.

Зубчатую передачу с учетом опытных данных предусматривается выполнить с передаточным числом i3 = 6.

По конструктивным соображениям с учетом размера диаметра вы выходной части вала двигателя, принимаем наружный диаметр меньшего шкива ременной передачи равным dj = 100 мм, соответственно диаметр большего шкива составляет.

d2 = dj iP= 100 - 4 = 400 мм.

Диаметр шестерни (меньшего колеса) зубчатой передачи принимаем конструктивно равным d3 = 70 мм, соответственно диаметр колеса зубчатой передачи d4 равен.

d4 = d3 i3 = 70 -6 = 420 мм.

При частоте вращения вала электродвигателя равном щ = пд = 1000 об/мин, частота вращения вала колеса d2 ременной передачи составляет :

n2 = nfl/iP= 1000/4 = 250 об/мин.

Соответственно частота вращения зубчатого колеса и барабана системы ДАС составляет:

n = n3 = n2/i3 = 250/6 = 42 об/мин.

Выводы по расчётам

На все оговоренные заданием по РГР-1 условия определены численные значения рабочих параметров системы ДАС с боковым обслуживанием.

Все рабочие параметры согласуются с опытными данными серийно изготовляемых систем ДАС и обеспечивают оптимальные условия их эксплуатации.

Полученные в результате выполнения знания, навыки и умения позволяют не только осуществлять расчеты аналогичных систем, но и производить их настройку и эксплуатацию в наиболее эффективных режимах работы, а также достигать различных усовершенствований их принципов функционирования.

ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА РАБОЧИХ РЕЖИМОВ ДАС

Согласно условиям на выполнение примерного расчета, уровень загрязнения ПДА, подлежащий дезактивации, составляет А3 = 95 • 103 част/(1,5 дм2 мин1) что, указывает на принадлежность предметов дезактивации по условиям ко второй группе РАЗ.

Предметами дезактивации по условиям примерного расчета являются хлопчатобумажные комбинезоны, дезактивация которых, и с учетом уровня их загрязнения, должна осуществляться по режиму три типовой ДА.

По этому режиму дезактивация осуществляется в следующем порядке:

пять стадий стирки и семь стадий полоскания общей продолжительностью 115 мин;

расходуется 7,72 кг химических реагентов (ОП-7, гексаме-тафосфат, тринатрийфосфат, марганцевокислый калий, щавелевая кислота).

За один цикл такой дезактивации образуется и сливается в хранилища 3,6 м3 жидких радиоактивных отходов для дальнейшей их переработки и захоронения в могильниках.

6. Охрана труда на производстве

Организация охраны труда на предприятии

Охрана труда – система правовых, социально-экономических, организационно-технических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, направленных на сохранение жизни, здоровья и трудоспособности человека в процессе трудовой деятельности.

Конституционное право работников на охрану их жизни и здоровья в процессе трудовой деятельности, на надлежащие, безопасные и здоровые условия труда определяет Закон Украины « Об охране труда» от 21.11.2002 г. №224-IV.

Законодательство об охране труда состоит из Закона «Об охране труда», Кодекса Законов о Труде Украины, Закона Украины «Об общеобязательном государственном социальном страховании от несчастного случая на производстве и профзаболевания, которые причинили утрату трудоспособности» и, принятыми в соответствии ними, нормативно- правовых актов.

Государственная политика в отрасли охраны труда определяется в соответствии с Конституцией Украины и направлена на создание надлежащих, безопасных и здоровых условий труда, предотвращение несчастных случаев и профессиональных заболеваний.

Государственная политика в области охраны труда базируется на принципах:

приоритета жизни и здоровья работников, полной ответственности работодателя за создание надлежащих безопасны и здоровых условий труда;

повышение уровня промышленной безопасности путем обеспечения полного технического контроля за состоянием производств, технологий и продукции, а также содействие предприятием в создании безопасных и безвредных условий труда;

комплексного решения вопросов охраны труда на основании общегосударственной, отраслевых, региональных программ по этому вопросу с учетом других направлений экономической и социальной политики, достижений в области науки, техники и охраны окружающей среды;

установление единых требований по охране труда для всех предприятий и субъектов предпринимательской деятельности независимо от форм собственности и видов деятельности;

использование экономических методов управления охраной труда, участия государства в финансировании мероприятий по охране труда, привлечение добровольных взносов и других поступлений.

Собственник предприятия обязан создать в каждом структурном подразделении и на рабочем месте условия труда в соответствии с требованиями нормативных актов, а также обеспечить соблюдение прав работников, гарантированных законодательством об охране труда. С этой целью собственник обеспечивает функционирование системы управления охраной труда, для чего:

- создает соответствующие службы и назначает должностных лиц, обеспечивающих решение конкретных вопросов охраны труда, утверждает инструкции об их обязанностях, правах и ответственности за исполнение возложенных на них функций;

- разрабатывает при участии профсоюзов и реализует комплексные мероприятия для достижения установленных нормативов по охране труда, внедряет прогрессивные технологии, достижения науки и техники, средств механизации и автоматизации производства, требования экономики, положительный опыт по охране труда и т.п.;

- обеспечивает устранение причин, вызывающих несчастные случаи, профзаболевания, и выполнение профилактических мер, определенных комиссиями по итогам расследования этих причин;

- организовывает проведение лабораторных исследований условий труда, аттестации рабочих мест на соответствие нормативным актам об охране труда в порядке и сроки, устанавливаемые законодательством, принимает по их итогам меры по устранению опасных и вредных для здоровья производственных факторов;

- разрабатывает и утверждает положения, инструкции и иные нормативные акты об охране труда, действующие в пределах предприятия и устанавливающие правила выполнения работ и поведения работников на территории предприятия, в производственных помещениях, на строительных площадках, рабочих местах в соответствии с государственными нормативными актами об охране труда, обеспечивает бесплатно работников нормативными актами об охране труда;

- осуществляет постоянный контроль за соблюдением работниками технологических процессов, правил обращения с машинами, механизмами, оборудованием и другими средствами производства, использованием средств коллективной и индивидуальной защиты, выполнения работ в соответствии с требованиями по охране труда;

- организует пропаганду безопасных методов труда и сотрудничество с работниками в области охраны труда;

- в случае возникновения на предприятии чрезвычайных ситуаций и несчастных случаев собственник обязан принять срочные меры для помощи потерпевшим, привлечь при необходимости профессиональные аварийно-спасательные формирования;

- организовывает проведение предварительных (при приеме на работу) и периодически (в течении трудовой деятельности) медицинских осмотров работников занятых на тяжелых работах, работах с вредными или опасными условиями труда, либо таких где необходим профессиональный отбор, а также ежегодного обязательного медицинского осмотра лиц в возрасте до 21 года;

- проводит инструктаж (при принятии на работу и в процессе работы) по вопросам охраны труда, оказания первой медицинской помощи, правил поведения при возникновении аварий;

- проводит специальное обучение и один раз в год проверку знаний соответствующих нормативных актов у работников, занятых на работах с повышенной опасностью;

- создает фонд охраны труда, финансирует мероприятия по охране труда;

- проводит расследование и ведет учет несчастных случаев, профзаболеваний и аварий;

- информирует работников о состоянии охраны труда, причинах аварий, несчастных случаев и о принятых мерах для их устранения и обеспечения на предприятии условий и безопасности труда на уровне нормативных требований.

В связи с вводом в действие в октябре 1992г. Закона Украины «Об охране труда», в ОП ЮУ АЭС в 1993 году создан отдел охраны труда, который подчинен генеральному директору.

В соответствии со ст.13 Закона Украины «Об охране труда» в ОП ЮУ АЭС функционирует система управления охраной труда. Отделом охраны труда разработано «Положение о системе управления охраной труда в ОП ЮУ АЭС».

Отдел охраны труда является структурным подразделением ОП «Южно-Украинская АЭС».

Структура и штатное расписание ООТ разрабатывается подразделением в соответствии с действующими нормативами, с учетом задач и функций возложенных на подразделение, согласовывается с главным инженером и ООТиЗ и утверждается генеральным директором ОП ЮУ АЭС.

Расчет численности ООТ производится на основании «Типового положения о службе охраны труда», утвержденным приказом Госнадзорохрантруда Украины от 03.08.93 г. № 73 и «Типового положения о санитарных лабораториях на предприятиях», утвержденных приказом МЗ Украины от 26.09.69 г. № 822-69.

Основной целью деятельности ООТ – организация исполнения в подразделениях ОП ЮУ АЭС правовых, организационно-технических, санитарно-гигиенических, социально-экономических мероприятий, обеспечивающих создание безопасных условий труда, предотвращение несчастных случаев, профессиональных заболеваний и аварий в процессе труда.

Отдел охраны труда подчинен в административном отношении генеральному директору ОП Ю АЭС.

Отдел охраны труда работает в соответствии с утвержденными генеральным директором ОП ЮУ АЭС годовым и квартальным планами работ.

В своей работе ООТ руководствуется:

- основными законодательными и правовыми актами по охране труда;

- нормативными и методическими документами по организации лабораторного контроля;

Основные задачи отдела охраны труда

Отдел охраны труда совместно с другими подразделениями решает основные задачи:

- обеспечения безопасности производственных и технологических процессов, производственного оборудования;

- обеспечения надлежащих, безопасных и здоровых условий труда;

- санитарно-бытовым обслуживанием работающих;

- нормализации санитарно-гигиенических условий труда;

- обеспечения работающих средствами индивидуальной и коллективной защиты;

- пропаганды вопросов охраны труда;

- учет, анализ и оценка состояния условий и безопасности труда;

- организационно-методическое руководство по вопросам охраны труда на предприятии;

- внедрение положительного опыта по охране труда;

- качественное и своевременное выполнение инструментальных измерений вредных производственных факторов на рабочих местах в соответствии с действующей нормативно-технической документацией на методы измерений;

-оценка степени возможного вредного воздействия производственных факторов на работающих, на основании результатов измерений;

- участие в разработке мероприятий по оздоровлению условий труда и исключению воздействия вредных производственных факторов на работающих;

- контроль за выполнением разработанных мероприятий и определение их эффективности;

- контроль за гигиеническими параметрами производственной среды;

- освоение и внедрение в практику новых методов инструментальных измерений величин производственных факторов.

Функции отдела охраны труда

Выполнение функций отделом охраны труда реализуется с учетом организационной структуры ООТ путем выполнения распределенных функций между группой техники безопасности и промсанлаборатории, входящими в его состав.

Начальник отдела осуществляет функцию управления работой отдела и координацию взаимодействия руководителей групп, персонала входящих в состав ООТ.

Отдел охраны труда выполняет основные функции

Разрабатывает эффективную и целостную систему управления охраной труда, способствует совершенствованию деятельности в этом направлении каждого структурного подразделения и каждого должностного лица.

Проводит оперативно-методическое руководство всей работой по охране труда.

Проводит работникам вводный инструктаж по вопросам охраны труда.

Ведет учет, анализ несчастных случаев, профессиональных заболеваний и аварий, а также ущерб от этих происшествий.

Подготавливает статистические отчеты предприятия по вопросам охраны труда.

Организует работу методического кабинета охраны труда, пропаганду безопасных и безвредных условий труда путем проведения консультаций, смотров, конкурсов, бесед, распространения средств наглядной агитации, оформления информационных стендов и т.п.

Оказывает помощь комиссиям по вопросам охраны труда предприятия в разработке необходимых материалов и реализации ее рекомендаций.

Содействует внедрению в производство достижений науки и техники, прогрессивных технологий, современных средств коллективной и индивидуальной защиты работающих.

Рассматривает письма, заявления, жалобы трудящихся по вопросам охраны труда.

Готовит проекты приказов и распоряжений по вопросам охраны труда, общих для всего обособленного подразделения ЮУ АЭС.

Рассматривает факты наличия производственных ситуаций, опасных для жизни или здоровья работающих, в случае отказа работников от выполнения ими работы по этим причинам.

Организует обеспечение структурных подразделений информацией по вопросам охраны труда, в т.ч. о причинах аварий и несчастных случаев, подготавливает предложения по их предупреждению.

Формирует раздел «Охрана труда» в коллективном договоре и в приказе № 1.

Координирует работу инженеров по охране труда структурных подразделений и осуществляет методическое руководство ими.

Организует ознакомление подразделений с новыми правилами, стандартами, нормами, положениями, инструкциями и другими нормативными документами по охране труда.

Осуществляет связь с ООЗ, СМСЧ-2, научными и другими организациями по вопросам охраны труда, организует внедрение их рекомендаций.

Контролирует:

- соблюдение действующего законодательства, межотраслевых, отраслевых и других нормативных актов, выполнение работающими должностных инструкций по вопросам охраны труда;

- исполнение предписаний органов государственного надзора, ООТиПБ НАЭК «Энергоатом», предложений уполномоченных трудовых коллективов;

- соответствие нормативным актам об охране труда машин. механизмов, оборудования, транспортных средств, технологических процессов, средств противоаварийной, коллективной и индивидуальной защиты работающих;

- наличие технологической документации на рабочих местах;

- своевременное проведение обучения и инструктажей работающих, аттестации и переаттестации по вопросам охраны труда должностных лиц и лиц, выполняющих работы повышенной опасности, а также соблюдение требований безопасности при выполнении этих работ;

- обеспечение работающих средствами индивидуальной защиты, молоком или равноценными пищевыми продуктами, моющими средствами, санитарно-бытовыми помещениями;

- организацию питьевого режима, предоставление работникам предусмотренных законодательством льгот и компенсаций, связанных с тяжелыми и вредными условиями труда;

-использование труда несовершеннолетних, женщин и инвалидов согласно действующему законодательству;

- прохождение предварительного (при приеме на работу) и периодических (в течение трудовой деятельности) медицинских осмотров работников, занятых на тяжелых работах с вредными или опасными условиями труда, либо таких где есть необходимость в профессиональном отборе, прохождение ежегодных обязательных медицинских осмотров лиц в возрасте до 21 года;

- выполнение мероприятий приказов, распоряжений по вопросам охраны труда, а также мероприятий, направленных на устранение причин несчастных случаев и аварий, указанных в актах расследования.

Отдел охраны труда совместно с другими структурными подразделениями ОП ЮУ АЭС принимает участие:

- в составлении комплексных мероприятий для достижения установленных нормативов безопасности, гигиены труда и производственной санитарии;

- в разработке перспективных и текущих планов работ предприятия по созданию безопасных и безвредных условий труда;

- в проверке знаний по охране труда у персонала ОП ЮУ АЭС;

- в расследовании несчастных случаев и аварий;

- в работе комиссии по охране труда предприятия;

- в работе комиссии по вводу в эксплуатацию законченных строительством, реконструкцией или техническим перевооружением объектов производственного и социального назначения, отремонтированного или модернизированного оборудования;

- разработке положений, инструкций и др. нормативных актов по охране труда, действующих в пределах предприятия;

- работе постоянно действующей комиссии по вопросам аттестации рабочих мест по условиям труда.

Права отдела охраны труда

Работники отдела охраны труда имеют право:

- беспрепятственно в любое время посещать производственные объекты, структурные подразделения предприятия;

- приостанавливать работы, запрещать эксплуатацию машин, механизмов, оборудования, создающих угрозу жизни или здоровью работающих;

- получать от должностных лиц необходимые сведения и объяснения (письменно или устно) по вопросам охраны труда;

- проверять состояние безопасности, гигиены труда и производственной среды на объектах предприятия, выдавать руководителям проверенного объекта, цеха обязательное для исполнения предписание;

- требовать от должностных лиц отстранения от работы лиц, не прошедших медицинский осмотр, обучение, инструктаж, проверку знаний по охране труда, не имеющих допуска к соответствующим работам или нарушающих нормативные акты об охране труда;

- предоставлять руководству предприятия предложения по вопросам, входящим в компетенцию отдела, а также предложения о поощрении отдельных

работников за работу по созданию здоровых и безопасных условий труда, либо о привлечении в установленном порядке работников, допускающих нарушения инструкций, правил и норм по охране труда;

- подготавливать проекты распорядительных документов по предприятию, касающихся вопросов, входящих в сферу деятельности отдела;

- принимать участие в работе комиссий, оценивающих деятельность предприятия в области охраны труда;

- представлять предприятие (по поручению руководства) в государственных и общественных организациях по вопросам, входящим в компетенцию отдела.

Таблица 8. Показатели условий труда.

Показатели, размерность	Фактическое значение	Нормативное требование	Нормативные документы
1	2	3	4
Вид трудовой деятельности персонала, категория тяжести работ	1б		СНиП2.09.02-85
Характеристика производственного помещения:			СНиП2.09.02-85
Высота, м.; Площадь на одного работающего, м2; Объем на одного работающего, м3; Категория по взрыво- и пожароопасности; Класс по степени поражения эл. током; Тип электрической сети Система отопления; Система вентиляции; Наличие избытков явного тепла.	5555553,5 3,5 5,2 21 Д Без повышенной опасности 220V50Гц водяное приточновытяжная -	3,2 4,5 15 - - - - - -	СаН Пи Н Общесоюзные нормы технолог. проектирования (ОНТП 24-86) ПУЭ
Параметры микроклимата Холодный период t0С Ψ Теплый период t0С Ψ	21 50 24 50	20-24 75 21-28 55	ГОСТ12.1.005-88

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны мг/м3: - химические вещества; - промышленная пыль.	- -	- -
Освещение: вид освещения; коэффициент естественной освещенности, %; наименьший размер объекта различия, мм;	совмещенное: есть боковое одностороннее и искусственное общее верхнее равномерное 1,2 1,0	1	СН и П II -4-79
характеристика зрительной работы (высок. средн., малой точности, общее наблюдение за ходом произв. Процесса);	средней точности
освещенность при комбинированном искусственном освещении, лк;	-	-
освещенность при общем искусственном освещении, лк;	450	400	СН и П II -4-79
Шум и вибрация: Временная характеристика шума; Уровень звукового давления на частоте 1000 Гц, ДБ тип вибрации; длительность вибрационного влияния за смену, мин;	- - - -	- - - -	ГОСТ 12.1.003-86 ГОСТ 12.1.012-90
уровень виброскорости на рабочих местах, ДБ.	-	-
Электромагнитное излучение: номер диапазона и значение частоты излучения; напряженность электромагнитного поля, В/м; поверхнастная плотность потока энергии, Вт/м2 ;	- - -	- - -	ГОСТ ССБТ 12.006-84
8.Другие виды излучений: Тепловое; Ионизирующее	- -	- -	НРБУ-97
9. Рабочая поза нахождение в наклонном положении до 300С (% времени смены) вынужденные наклоны более 300 (количество раз за смену) пребывание на коленях, корточках и т.п. (% времени смены)	- - -	- - -

Мероприятия и технические средства по снижению воздействия опасных и вредных производственных факторов.

На АЭС при работе с источниками радиоактивного загрязнения вводится санитарно-пропускной режим для предупреждения распространения радиоактивного загрязнения путем создания комплекса технических и организационных мероприятий. К санитарно- гигиеническим устройствам относятся санитарные пропускники, санитарные шлюзы, спецпрачечные и прочее.

На АЭС предусмотрено раздельное устройство хозяйственно- фекальной, производственно- ливневой и специальной канализации, приточно-вытяжные общеобменные и местные вытяжные системы вентиляции. При этом соблюдается принцип раздельного вентилирования помещений зоны строгого режима и зоны свободного режима. Основным принципом организации вентиляции производственных помещений ЗСР является обеспечение направленности движения воздушных потоков только в сторону более грязных помещений.

Рациональное освещение производственных помещений и рабочих мест на АЭС имеет большое значение для выполнения персоналом своих функциональных обязанностей в условиях в условиях, когда в большинстве помещений отсутствует естественное освещение. На АЭС предусматривается естественное, совмещенное и искусственное освещение. Для освещения помещений применяются, как правило, газорязрядные лампы низкого и высокого давления - люминесцентные, металогенные, натриевые, ксеноновые и другие ртутные лампы.

Источником возникновения шума и вибрации являются вращающиеся машины, технологические установки и аппараты в которых происходит перемещение с большой скоростью жидкостей и газов, электротехническое оборудование с переменными электромагнитными полями. С физиологической точки зрения шум и вибрация ухудшают условия труда, оказывают вредное воздействие на организм человека.

Для предупреждения вредного воздействия шума применяется целый комплекс защитных мероприятий. Основное мероприятие для защиты от шума – снижение его в источнике, высокое качество изготовления и правильная эксплуатация. Для защиты от шума применяются строительно-акустические меры:

звукоизоляция ограждающих конструкций;

звукопоглощающие конструкции и экраны;

глушители шума;

правильная планировка и застройка.

В качестве средств индивидуальной защиты от шума применяются вкладыши, наушники, шлемы и костюмы.

Широкая автоматизация и электрификация производственных процессов на АЭС обуславливает применение большого количества электротехнического оборудования, электродвигателей и соответствующее развитие электрических сетей (силовых, управляющих и сигнальных), что в значительной степени повышает пожарную опасность.

В целях обеспечения пожарной безопасности и в соответствии с Законом Украины «О пожарной безопасности» в ОП ЮУ АЭС создана служба пожарной безопасности, которая осуществляет постоянный контроль за противопожарным режимом на предприятии. Руководители предприятий инженерно-технический персонал, работники, связанные с эксплуатацией и обслуживанием энергетического оборудования проходят проверку знаний по правилам пожарной безопасности.

На ОП ЮУ АЭС разработаны инструкции по содержанию и применению средств пожаротушения, по тушению пожаров в помещениях с электронной и электрической аппаратурой и другие документы, знание которых обязательно для всего персонала.

Пожарная профилактика АЭС состоит из комплекса организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, сохранение ЯЭУ, систем останова и расхолаживания реактора, функционирования систем безопасности, сохранение работоспособности энергоблока предупреждения пожара, ограничение его распространения, а также на создание условий для успешного тушения пожара.

Организационные и технические мероприятия пожарной профилактике на АЭС включают:

систематические проверки состояния пожарной безопасности в производственных зданиях и помещениях АЭС;

постоянный контроль за ведением сварочных и других огневых работ;

организацию службы дежурных караулов личного состава военизированных пожарных частей (ВПЧ);

внедрение современных средств и методов активной и пассивной пожарной защита;

организацию постоянного технического контроля за состоянием пожарных резервуаров, водоемов, водопроводной сети и гидрантов, спринклерных, дренажных и насосных установок;

проверку исправности и правильного содержания автоматических установок пожаротушения, пожарной техники и связи;

проведение инструктажей, бесед, занятий по пожарно-техническому минимуму с работниками АЭС и широкой противопожарной пропаганды и агитации;

организация противопожарных тренировок и пожарно-технических учений.

Одним из требований пожарной профилактики является обязательное выполнение всеми работниками АЭС пожарного режима.

Специальный контроль за обеспечением безопасных условий труда, безопасной эксплуатацией оборудования на АЭС осуществляют органы государственного надзора не зависящие в своей деятельности от администрации станции.

Технические и организационные меры защиты осуществляются с учетом класса помещения, напряжения и назначения электроустановок.

Для обеспечения безопасных условий работы выполняются следующие технические защитные меры:

зануление;

защитное отключение;

применение малых напряжений;

защита от опасности при переходе напряжения с высокой стороны на низкую;

защита от случайного прикосновения к токоведущим частям;

применение электрозащитных средств и прочее.

К организационным мероприятиям по обеспечению безопасности работ, выполняемых на электроустановках, относятся:

выдача нарядов и распоряжений;

выдача разрешений на подготовку рабочих мест и допуска;

производство допуска к работам;

надзор во время работы;

организация перерывов в работе и прочее.

К техническим мероприятиям, обеспечивающим безопасность проведения работ в действующих электроустановках, относятся:

выполнение необходимых отключений и принятие мер, препятствующих ошибочному или произвольному включению коммутационной аппаратуры;

вывешивание запрещающих плакатов на приводах ручного и на ключах дистанционного управления;

проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях, на которых должно быть наложено заземление для защиты людей от поражения электрическим током

вывешивание предостерегающих плакатов, ограждение при необходимости рабочих мест и оставшихся под напряжением токоведущих частей.

К работе в электроустановках допускаются лица не моложе 18 лет.

Создание безопасных условий при эксплуатации электроустановок осуществляется их конструктивными элементами ( постоянными ограждениями, стационарными заземляющими ножами), выполняющими защитные функции, а также коллективными и индивидуальными электрозащитными средствами.

Средства индивидуальной защиты: очки, каски, рукавицы, противогазы, предохранительные монтерские пояса и страховочные канаты.

7. Оценка устойчивости работы объекта энергетики к воздействию землетрясений и взрывов

Под устойчивостью функционирования объекта понимается способность объекта продолжать свою деятельность в черезвычайных ситуациях, т.е. выполнять свои функции в соответствии с предназначением, а в случае аварии восстанавливать свои функции в минимально короткие сроки.

На устойчивость функционирования объекта в черезвычайных ситуациях влияют следующие факторы:

надежность защиты персонала от последствий стихийных бедствий, аварий, катастроф, а также воздействие первичных и вторичных факторов оружия массового поражения и других современных средств нападения;

способность инженерно-технического комплекса объекта противостоять в определенной степени этим воздействиям;

надежность системы снабжения топливом, электроэнергией, теплом, водой и т.п.;

устойчивость и непрерывность управления ГО и объекта в целом;

подготовленность к ведению спасательных работ по восстановлению функционирования объекта.

Особое значение в настоящее время приобретают требования к устойчивости функционирования объектов с ядерными установками в условиях чрезвычайных ситуаций мирного времени, чтобы в будущем исключить катастрофы типа Чернобыльской.

Эти требования заложены в Нормах проектирования инженерно-технических мероприятий ГО, а также в разработанных на их основе ведомственных нормативных документах, дополняющих и развивающих требования действующих норм применительно к отрасли.

Пути и способы повышения устойчивости функционирования объекта в условиях чрезвычайных ситуаций в мирное время и в военное весьма многообразны и определяются конкретными специфическими особенностями каждого отдельного элемента и объекта в целом.

Выбор наиболее эффективных (в том числе и с экономической точки зрения) путей и способов повышения устойчивости функционирования возможен только на основе всесторонней тщательной оценки объекта энергетики как объекта гражданской обороны.

Оценка устойчивости объекта к воздействию различных поражающих факторов производится с использованием специальных методик.

Исходными данными для проведения расчетов по оценке устойчивости объекта являются: возможные максимальные значения параметров поражающих факторов, характеристики объекта и его элементов.

Параметры поражающих факторов обычно задаются вышестоящим штабом ГО. Однако если такая информация не поступила, то максимальное значение параметров поражающих факторов определяется расчетным путем.

При отсутствии и этих данных, характер и степень ожидаемых разрушений на объекте могут быть определены для различных дискретных значений интенсивности землетрясения (в баллах), вызывающего в зданиях и сооружениях разрушения.

Оценка степени устойчивости объекта к воздействию сейсмической волны заключается:

в выявлении основных элементов объекта, от которых зависит его функционирование;

определение предела устойчивости каждого элемента (по нижней границе диапазона баллов, вызывающих средние разрушения) и объекта в целом (по минимальному пределу входящих в его состав элементов);

сопоставлении найденного предела устойчивости объекта с ожидаемым максимальным значением сейсмической волны и заключением о его устойчивости.

Целесообразным пределом повышения устойчивости принято считать такое значение сейсмической волны, при котором восстановление поврежденного объекта возможно в короткие сроки и экономически оправданно (обычно при получении объектом слабых и средних разрушений).

Одной из причин крупных производственных аварий и катастроф являются взрывы, которые на промышленных предприятиях обычно сопровождаются обрушениями и деформациями сооружений, пожарами и выходами из строя энергосистем.

Поражающим фактором любого взрыва является ударная волна. Действие ударной волны на элементы сооружений характеризуются сложным комплексом нагрузок: прямое давление, давление отражения, давление обтекания, давление затекания, нагрузка от сейсмовзрывных волн. Действие ударной волны принято оценивать избыточным давлением во фронте ударной волны, обозначаемым ΔРф (кПа). Избыточное давление ΔРф используется как характеристика сопротивляемости элементов сооружения действию ударной волны и для определения степени их разрушения и повреждения. Степень и характер поражения сооружений при взрывах во время производственных аварий зависит от:

мощности (тротилового эквивалента) взрыва;

технической характеристики сооружения объекта (конструкция, прочность, размер, форма – капитальные, временные, наземные, подземные и др.);

планировки объекта, характеристика застройки;

характера местности;

метеорологических условий.

При прогнозировании последствий возможного взрыва предусматриваются три круговые зоны:

I – зона детонационной волны;

II – зона действия продуктов взрыва;

III – зона воздушной ударной волны.

Зона детонационной волны находится в пределах облака взрыва газовоздушной смеси. В пределах зоны I действует избыточное давление, которое можно принимать постоянным РI = 1700 кПа.

Радиус зоны может быть определен по формуле:

rI = 17,5*√QT (м) ( зона I )

где Q – количество сжиженного газа, т.

Зона действия продуктов взрыва охватывает всю площадь разлета продуктов газовоздушной смеси в результате ее детонации.

Радиус этой зоны:

rII =1,7 rI (м) ( зона II )

избыточное давление в пределах зоны II ( ΔPII) изменяется от 1350кПа до 300кПа.

Для любой точки, расположенной в зоне II :

ΔPII = 1300 (rI / r) + 50 (кПа)

где r = R - расстояние от центра взрыва до рассматриваемой точки в зоне II, м: rI ≤ r ≥ rII

В зоне действия воздушной ударной волны (зона III ) формируется фронт ударной волны, распространяющийся по поверхности земли. Избыточное давление в этой зоне, в зависимости от расстояния до центра, может быть определено по графику, таблицам и рассчитано по формулам. Для этого предварительно определяется относительная величина:

ψ=0,24rII/rI=0,24R/rI,

где rI – радиус зоны или расстояние от взрыва до точки, в которой требуется определить избыточное давление воздушной ударной волны, кПа (R>rII)

При воздействии ударной волны здания, сооружения, оборудование и коммунально-энергетические сети (КЭС) могут быть разрушены в различной степени. Разрушения принято делить на полные, сильные, средние и слабые.

Полные разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены все основные несущие конструкции и обрушены перекрытия. Восстановление не возможно. На КЭС и технологических трубопроводах разрыв кабелей, разрушение трубопроводов, опор воздушных линий электропередачи и т.п.

Сильные разрушения. В зданиях и сооружениях значительные деформации несущих конструкций, разрушена большая часть перекрытий и стен. Оборудование и механизмы большей частью разрушены.

На КЭС и трубопроводах разрывы и деформации на отдельных участках подземных сетей, деформация опор воздушных линий электропередачи и связи.

Средние разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены главным образом, несущие второстепенные конструкции ( легкие стены, перегородки, крыши, окна, двери). Перекрытия и подвалы не разрушены, часть помещений пригодна к эксплуатации. Деформированы отдельные узлы оборудования техники. Техника вышла из строя и требует капитального ремонта. На КЭС деформированы и разрушены опоры линий воздушных передач. Для восстановления объекта, получившего средние разрушения требуется капитальный ремонт.

Слабые разрушения. В зданиях и сооружениях разрушена часть внутренних перегородок, двери и остекление. Оборудование имеет незначительные деформации второстепенных элементов.

Анализ аварии и расчеты показывают, что подавляющее большинство производственных зданий и сооружений получают слабые разрушения при избыточном давлении от 10 до 20 кПа, средние - при 20…30 кПа, сильные - при 30…50 кПа, полные при 50 кПа и более. Нагрузка от ударной волны на отдельную часть элемента зависит от положения относительно распространения ударной волны. Действие нагрузки от ударной волны, распространяющейся вдоль поверхности земли, можно разделить на нагрузки обтекания, определяемые главным образом, максимальным избыточным давлением в ударной волне, и нагрузки торможения, возникающей под действием скоростного напора. При расчетах устойчивости элементов объекта больших размеров определяющей воздействующей нагрузкой является нагрузка обтекания, т.е. та сила, которая стремится сдвинуть сооружение в направлении действия ударной волны. С уменьшением размеров элемента все большее значение приобретает нагрузка торможения. Небольшие элементы, размеры которых (в плане) значительно меньшие по сравнению с длинной ударной волны, почти не испытывают нагрузок обтекания т.к. быстро охватываются волной.

Оценим устойчивость работы объекта с заданными характеристиками:

количество ВВ, килотонн - 20;

расстояние до объекта, м - 600;

здание - административные многоэтажные здания;

технологическое оборудование – электролампы в плафонах;

техника - легковые автомобили;

землетрясение, баллы - 9.

1)Определяем радиус зоны детонационной волны (зоны I):

rI = 17,5 * √QT = 17,5 * √ 20 = 78 (м)

2)Находим радиус зоны действия продуктов взрыва ( зона II ):

rII = 1,7 rI = 1,7 * 78 = 132,6 (м)

3) 600>132,6>78 - следовательно мы находимся в зоне III.

4) Определяем относительную величину ψ:

ψ = 0,24 rII/rI = 0,24 R/rI =0,24 * 600/78 = 1,85, т.е. ψ<2

5) Определяем избыточное давление в зоне воздушной волны (зоны III):

Оценим устойчивость административных многоэтажных зданий

По таблице 4[10] находим избыточное давление ΔPф (кПа), вызывающие слабые, средние, сильные и полные разрушения:

а) административные многоэтажные здания:

- слабые 20 – 30 кПа;

- средние 30 – 40 кПа;

- сильные 40 – 50 кПа;

- полные 50 – 60 кПа;

б) лампы в плафонах:

- полные 10 – 20 кПа;

в) легковые автомобили:

- слабые 10 – 20 кПа;

- средние 20 –30 кПа;

- сильные 30 –50 кПа;

- полные 50 кПа и более.

Таблица 9. Результаты оценки устойчивости административных многоэтажных зданий к воздействию воздушной ударной волн

№	Элементы производства и их краткая характеристика	Степень разрушения при ΔP (кПа)	Предел устойчивости элемента ΔP (кПа)	Предел устойчивости производств ΔP (кПа)	Максимальные расчетные данные ΔP (кПа)
1	Здание: Административное многоэтажное здание		30
2	Технологическое оборудование: Лампы в плафонах		10	20	18,4
3	Техника: Легковые автомобили		20

2)Находим предел устойчивости административных зданий, ламп в плафонах и легковых автомобилей:

- 30 кПа - административные здания и сооружения ;

- 20 кПа - легковые автомобили.

3)Определяем предел устойчивости административных зданий как предел устойчивости самого слабого элемента, в данном случае – легковые автомобили – 20 кПа.

4) Производство устойчиво, т.к. расчетное значение ΔPф меньше предела устойчивости производства (20 кПа).

Определим степень разрушения всех элементов производства, оказавшихся в зоне III на удалении 600 м:

а) административные многоэтажные здания – не разрушены;

б) легковые автомобили – слабые разрушения;

в) лампы в плафонах - полное разрушение.

Определяем предел устойчивости производства.

Землетрясении 9 баллов равно эквивалентному значению сейсмической волны ΔPф = 60 кПа ( таблица 3 [3 ] ). Предел устойчивости производства у нас равен 20 кПа – следовательно производство не устойчивое.

Таблица. Требования, предъявляемые к гамма-спектрометру с полупроводниковым детектором при поверке, предусмотренной настоящими методами поверки.

Наименование нормируемого параметра	Допускаемое значение нормируемого параметра
1. Энергетическое разрешение по линии 1332кэВ	≤ 7 кэВ
2. Интегральная нелинейность	0,3 % ( в энергетическом диапазоне 122 – 1332 кэВ)
3. Нестабильность градуировочной характеристики	0,1 % за 8 часов работы
4. Максимальная входная загрузка	При изменении входной загрузки от 103 с-1 до 104с-1 сдвиг пика не более 0,3 %, уширение пика – не более 50%
5. Погрешность «живого» времени	≤ 10% . При загрузке ≤104 с-1
6. Погрешность эффективности регистрации в пике полного поглощения для точечной геометрии при фиксированных условиях измерения	≤10%
7. Погрешность ГХЭ для точечной геометрии	≤ 15%
8. Погрешность эффективности регистрации в пике полного поглощения при неточечной геометрии при фиксированных условиях измерения	≤30%
9. Погрешность ГХЭ для неточечной геометрии	≤ 40%
10 Погрешность измерения активности (внешнего гамма-излучения)	≤ 20% ( для точечной геометрии) ≤ 50% ( для неточечной геометрии)

Заключение

Конец ХХ века ознаменован качественно новым этапом развития ядерной энергетики. Ядерная энергия в настоящее время и в ближайшем будущем является единственной социально и экономически оправданной альтернативой органическому топливу. Реальной перспективой развития ядерной энергетики является ориентация ее выработку не только электроэнергии, но и технологического и коммунально-бытового тепла. В экологическом отношении ядерная энергетика имеет такие преимущества перед тепловой, как отсутствие крупномасштабных добычи и транспортирования топлива, отчуждения больших земельных площадей, выбросов вредных химических веществ, золы и углекислого газа. В то же время, поступление в атмосферу радиоактивных веществ столь незначительно, что среднегодовая концентрация РАВ к 2000 г. не превысит одной тысячной предельно допустимой.

Ядерное топливо обладает значительно более высокой энергоемкостью, удельный расход его и транспортные издержки ниже, расположение АЭС не зависит от местоположения топливной базы. Таким образом, как с точки зрения охраны окружающей среды, так и в экономическом аспекте преимущественное развитие ядерной энергетики закономерно.

Программа строительства АЭС в Советском Союзе предусматривает увеличение единичной мощности энергоблоков. Так, намечено и осуществляется повышение электрической мощности серийных водяных корпусных реакторов от 440 до 1000 МВт, кипящих канальных — от 1000 до 1500 МВт. Возрастает мощность АЭС на быстрых нейтронах — от 350 — 600 до 800 МВт. При этом увеличиваются энергонапряженность активной зоны, поверхность теплоотдачи, расход теплоносителя, что может привести к возрастанию количества коррозионных отложений и уровня их активности. Эти факторы, а также увеличение объемов контуров создают новые сложности для проведения дезактивации. Поскольку эффективность существующих способов дезактивации еще далека от желаемой, дезактивация контуров будет приводить к образованию все более значительных объемов ЖРО. В связи с этим весьма актуальной задачей является разработка способов дезактивации, обеспечивающих более эффективное удаление радиоактивных коррозионных отложений, а также способов, использующих минимальные объемы дезактивирующих растворов и минимальное число циклов обработки, т. е. однованных, трансформирующихся и т.п.

Следует заметить, что повышение эффективности растворения коррозионных отложений и дезактивации является достаточно сложной задачей. Теоретическое обоснование этих процессов еще недостаточно развито и выбор тех или иных способов дезактивации и часто имеет эмпирический характер. Очевидно, что лимитирующей стадией этих процессов является химическая реакция растворения окисных отложений, т. е. взаимодействие их с ионами Н+, протонированными анионами органических кислот и комплексообразователями. Однако закономерности этих реакций не совсем ясны и поэтому не найдено оптимальных путей их ускорения. Возможно, что разработка новых комплексов, достаточно растворимых и способных к быстрому гетерогенному комплексообразованию в слабокислых средах, будет способствовать прогрессу в этом направлении. Селективное растворение (выщелачивание) отдельных компонентов окисных отложений, особенно железа и хрома, может ослаблять кристаллическую решетку окисла и способствовать более быстрому его растворению или эрозии. Заметное ускорение реакции растворения наблюдается при повышении температуры, поэтому желательно проводить дезактивацию при температуре выше 100° С. Для достижения этой цели и создания эффективного однованного способа дезактивации необходимы термически стойкие комплексоны, хотя, с другой стороны, применение термически нестойких комплексообразователей не требует полного выведения их из контура после дезактивации. Для решения этого альтернативного вопроса необходимы дальнейшие исследования.

Комплексоны и в настоящее время широко используют для дезактивации. Так, растворы, содержащие лимонную или щавелевую кислоту, двунатриевую соль ЭДТА и иногда гидразин, успешно применяли для дезактивации реакторов АЭС Джентили, «Райнсберг», II блока БАЭС. Наиболее эффективная дезактивация наблюдается при 150—170° С. Однованные комплексонные способы дезактивации уступают по эффективности двухванному, но количество ЖРО уменьшается в несколько раз.

Способ дезактивации с трансформирующимися растворами фактически объединяет черты двухванного и комплексонного способов дезактивации: вначале производят обработку окислительным раствором при температуре 120—150°С, далее в этот раствор вводят лимонную (щавелевую, азотную) кислоту до разложения KmnO4 и затем Na2ЭДТА, обработку продолжают при 120—160° С. Таким образом, дезактивация проводится практически одним объемом раствора, что существенно сокращает объемы ЖРО, при этом эффективность дезактивации сравнима с двухванным способом. Уменьшению объема ЖРО способствует и очистка растворов в ходе дезактивации с помощью ионообменных фильтров.

Большой интерес представляет опыт периодического введения в теплоноситель первого контура комплексонных композиций в небольших концентрациях (реактор CANDU). Такая обработка приводит к заметному удалению рыхлых коррозионных отложений, но защитные окисные пленки на поверхности стали сохраняются. Удельная активность теплоносителя по изотопам Со, Се, Fе, Мn и др. повышается в 2—10 раз, но радионуклиды, комплексонаты металлов, продукты их термолиза и радиолиза выводятся из теплоносителя на ионитных фильтрах системы байпасной очистки. В целом, уровень радиоактивного загрязнения контурного оборудования заметно снижается, что улучшает радиационную обстановку.

Приведенные примеры иллюстрируют перспективность применения комплексонов для дезактивации контуров ЯЭУ.

Задачу улучшения радиационной обстановки на АЭС решает и применение в качестве конструкционных материалов вновь разработанных безникелевых сталей. При использовании их в реакторостроеннии содержание в теплоносителе и продуктах коррозии никеля и кобальта резко снижается, что в свою очередь уменьшает образование активированных продуктов коррозии, в особенности 60Со.

Еще одной существенной проблемой ядерной энергетики является замена дорогостоящей и дефицитной нержавеющей стали более дешевой сталью перлитного класса. Особенно важна эта проблема для атомных станций теплоснабжения.

Использование ядерной энергии для получения низкотемпературного тепла одна из актуальных задач современности. Упрощение конструкции и снижение параметров теплоносителя позволяет использовать при изготовлении основного оборудования этих реакторов перлитную сталь.

Расширение строительства и эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах с жидкометаллическим (натриевым) теплоносителем со всей остротой ставит проблему очистки контурного оборудования от радиоактивного натрия, которую нельзя считать в настоящее время решенной. Сложность задачи связана с пожаро- и взрывоопасностью этой операции и с возможностью щелочного растрескивания стали. Наиболее оптимальным путем решения этой проблемы представляется совмещение операций отмывки оборудования от натрия и дезактивации. Перспективны в этом отношении паро - газовые методы отмывки с последующей промывкой оборудования дезактивирующим раствором (без промежуточной водной промывки). Однако, в связи со спецификой коррозионных отложений в жидкометаллических контурах для разработки технологии дезактивации этих контуров необходимы специальные исследования.

В еще большей мере вышесказанное относится к реакторам с диссоциирующим газовым и с органическим теплоносителями. Применение диссоциирующего теплоносителя N2O4↔2NO2 требует высокой коррозионной стойкости конструкционных материалов и отсутствия воды. Доведение разработок подобных реакторов до их промышленной реализации, потребует проведения комплекса исследований образующихся продуктов коррозии, характера радиоактивных загрязнений и разработки особых методов дезактивации контурных систем. Основные трудности, вероятно, будут обусловлены выбором дезактивирующей среды, так как возможность использования водных растворов в значительной мере проблематична.

В органическом теплоносителе в процессе эксплуатации происходит образование полимерных и других радиоактивных продуктов, удаление которых, очевидно, будет затруднено.

Весьма перспективным направлением является использование вырабатываемого ядерными реакторами высокотемпературного тепла для осуществления энергоемких химических и металлургических процессов, таких как получение водорода, восстановление железа из его природных соединений, синтез аммиака, производство синтетического топлива. Для решения подобных задач разрабатываются высокотемпературные реакторы, охлаждаемые гелием (ВТГР). Методы дезактиваций систем и оборудования этих реакторов практически еще не разработаны. Основные трудности, очевидно, будут связаны с удалением образующихся отложений, а также с выбором технологически приемлемой дезактивирующей среды. Возможны и технологические затруднения при осуществлении дезактивации вследствие отсутствия в системе газового контура средств перекачки жидких сред.

Наконец, еще один вид энергетики будущего — энергия термоядерного синтеза, промышленное воплощение которой предполагается осуществить в XXI веке. Термоядерные энергетические установки несомненно поставят ряд новых вопросов перед разработчиками методов дезактивации. Высокие нейтронные потоки и температуры, использование новых конструкционных материалов, возможность применения нескольких видов теплоносителей (жидкий литий, расплавы литиевых солей, графито-керамический бланкет, охлаждаемый гелием), присутствие дейтерия и трития таковы особенности эксплуатации этих установок, создающие большие сложности в решении задачи дезактивации.

Что касается перспектив развития методов дезактивации поверхностей оборудования, помещений, транспортных средств, то они связаны в первую очередь с повышением степени их механизации, снижением затрат труда в радиационно-опасных условиях, а также с профилактикой радиоактивных загрязнений.

Механизация средств дезактивации предполагает сочетание химического, физико-химического и механического воздействия с автоматической подачей дезактивирующей среды на обрабатываемую поверхность, как, например, при дезактивации с помощью гидромониторов, перегретого пара и т. п. Большие перспективы в этом отношении имеет метод электрогидравлического удара, электрохимический, различные модификации струйного и пароэмульсионного методов. Особенно существенна проблема механизации для дезактивации внутренних поверхностей корпусов реакторов типа ВВЭР и бассейнов выдержки твэлов.

Профилактика радиоактивных загрязнений в настоящее время производится с помощью нанесения на поверхности съемных полимерных покрытий: изолирующих, дезактивирующих, локализирующих и др. Разработаны средства нанесения и удаления таких покрытий, основанные па пневматическом и безвоздушном нанесении, механическом и вакуумном удалении. Составы полимерных покрытий разнообразны, но наиболее распространены составы на основе поливинилового спирта, сополимеров винилацетата и др., а также эпоксидные композиции. Разработаны также рецептуры покрытий, пригодные для аэрозольной упаковки.

Прогресс этого направления заключается в разработке более механически, химически и радиационно-стойких покрытий, легко дезактивируемых, а также съемных (наносимых на поверхности перед операцией, связанной с возможностью радиоактивного загрязнения и удаляемых вместе с радиоактивными веществами после завершения операции).

Весьма остро в настоящее время стоит вопрос о защите транспортных контейнеров для перевозки отработавшего ядерного топлива. В периоды загрузки и выгрузки отработавшего топлива контейнер погружается в басейн выдержки и его поверхность загрязняется радиоактивными веществами. Перед транспортированием наружные поверхности контейнера должны быть очищены от радиоактивных загрязнений, что является достаточно сложной задачей, так как поверхность оребрена.

Для защиты транспортных контейнеров разработаны новые химически- и термостойкие органосиликатные покрытия, обладающие хорошей адгезией к углеродистой стали, а также легкосъемные покрытия, наносимые на органосиликатные перед погружением в бассейн выдержки. Таким образом, задача дезактивации транспортных контейнеров упрощается, однако дезактивируемость покрытий при длительной их эксплуатации может ухудшаться, что, очевидно, потребует новых разработок в этой области.

Наконец, еще одной крупной проблемой ближайшего будущего является консервация и снятие с эксплуатации АЭС. Срок эксплуатации АЭС составляет 30 лет и, таким образом, в 90-е годы нашего столетия этот вопрос потребует конкретного разрешения. Основной задачей будет являться утилизация дефицитных конструкционных материалов, в особенности нержавеющей стали, загрязненных радиоактивными веществами. Для дезактивации металлического лома могут быть применены более жесткие методы дезактивации и более агрессивные среды. В связи с большим объемом утилизируемых металлов и сплавов вероятная технология их переработки представляется следующей: дезактивация поверхностей оборудования (обработка высокотемпературными агрессивными растворами; высокотемпературный обжиг в окислительной среде с последующим удалением окалины: обработка солевыми расплавами); удаление локальных загрязнений, оставшихся после первичной дезактивации (электрохимический метод); резка и переплавка металлических материалов с переведением остаточных радиоактивных загрязнений в шлаки и получением чистого металла. Не исключена возможность, что последняя стадия может стать основным способом переработки загрязненного металлического лома. Консервация оборудования также потребует его предварительной дезактивации и последующей пассивации.

Таковы, в основном, обозримые перспективы проблемы дезактивации в связи с развитием ядерной энергетики на рубеже ХХ и ХХІ веков.