核电厂放射性污染安全带去污技术探究

核电站大修期间由于人员工作方式、环境限制、技术限制等诸多不确定因素,以致产生数量较多的放射性污染的安全带。由 于安全带材质和结构设计的原因,造成其去污难度大。调查了解 发现, 目前大多数核电站针对该类物品采取的处理方式为直接报废,然而这种处置方式会导致电站产生较多放射性废物。为最 大程度的降低电站检修放射性废物产生量和放射性废物处理 成本,增加安全带复用率,我们专门对污染安全带的去污技术进 行了研究和实验。

1 安全带特征

1.1 安全带结构特征

目前核电站现场主要用到坠落悬挂式安全带, 根据GB6095- 2009[1]安全带标准规定,坠落悬挂式安全带用于高处作业或登高人员发生坠落时,将作业人员安全保护的安全带。该安全带主要由带体、安全配绳、缓冲包和金属配件组成。 到去污目的[4]。

GB6095- 2009 规定, 带体需采用高强度涤纶织带或更高强度纤维材质加工而成的。金属配件表面应光洁,无麻点和裂纹,且经 过 48 小时盐雾实验无腐蚀。配件均采用锻造和冲压,无焊接。安全带具有强度大、耐磨、耐用、耐霉烂、耐酸碱,简易轻便,安全适用等特点[2]。

1.2 安全带污染点位特征

选取 20 条污染安全带作为样品进行放射性污染测量发现, 约 80%安全带污染点位主要集中在前胸带体,且污染水平较高, 因为身体前面的安全带较易接触到放射性污染源; 约 40%安全带金属挂钩有轻微污染, 主要原因是工作人员污染后的手部直接接触挂钩导致;约 15%安全带配绳有污染,但污染水平很低,可能受污染安全带集中混放交差污染导致; 安全带缓冲包暂未发现有污染情况。

2 放射性核素污染机制

安全带放射性核素污染机制主要有以下三种:

2.1 附着性污染(非固定污染):污染核素与物体表面之间结合属于分子力作用[3],容易去污。

2.2 弱固定性污染:污染核素以分子或离子形式通过物理吸附或化学附着、离子交换结合在物体表面[3],较难去污。

2.3 强固定性污染:织物组织形成的阻碍层,使放射性污染进入带体内部,难以去除。

3 去污工艺及去污效果分析

3.1 粘附去污法

选取 3 条不同放射性污染安全带的同一位置污染点位,使用 3M牌 6969 胶带, 利用胶带粘力将污染物质从安全带表面粘除,达到去污目的。实验结果如表 1:

3.2真空抽吸去污法

选取6条不同放射性污染安全带同一位置污染点位,使用电厂常用的大功率吸尘器(凯驰NT65) 对准安全带污染点进行抽吸,吸除安全带表面及浅表层污染物,使污染物与安全带分离,达到去污目的[4]。实验结果如表2:

3.3 浸泡刷洗去污法

通过浸泡分解安全带表面污染油污,同时刷洗使污染物与安全带分离,达到放射性去污的目的。

3.3.1 去污试剂的种类及其性质HAKNEUTRAL 中性去污剂:

HAKNEUTRAL 中性去污剂是一种无泡沫具有热稳定的去污产品, 包含无泡沫的阳阴离子和非离子的表面活化剂、组份剂、水合剂稳定素、香味水、杀菌剂和水。PH 值大约在 6.5,是一种适应于任何物质表面去污的特殊混合物的无泡沫清洗剂。能 消除放射性裂变并且腐蚀来自不锈钢、玻璃、陶瓷、塑料和油漆 表面的产物。以下为其用于普通物件去污时试剂配比:

对于轻度表面污染的物品可配制 5%;[5]

对于中度表面污染的物品可配制 10%;[5]

对于污染严重的可配制 15%。[5]

HAKUPUR 碱性去污剂:

HAKUPUR 主要包括无泡沫非离子表面活化剂、组份剂,一般用于蒸汽喷洗设备及超声波清洗箱内物品去污, 在使用时无泡沫出现。该去污剂是用来清除各种易溶于溶剂的表面腐蚀 物。在实践性操作中,该产品要与 HAKA- DOKOPUR FS 500 交替 使 用 , 首 先 用 HAKUPUR 初 步 清 洗 污 垢 , 然 后 再 用HAKA- DOKOPUR FS 500 进行最后清洗。[5]

HAKUPUR 与水相溶比例为 1:3- 1:30, 在超声波去污箱HAKUPUR 的相溶比例为 1:4。在物品是被油脂性东西污染时, 可直接用 HAKUPUR 去污,但是必须保证去污时间至少为 10 分钟。之后,被溶解的污垢和清洁剂残渣再用水清洗。其用于普通 物件去污时试剂配比同中性去污剂一致。[5]

浓缩通用粉:

浓缩通用粉纯度 / 型号:SL- 611,分子式或主要成分:五氧化二磷和和游离碱;该产品为无磷洗涤粉,属碱性产品。使用生物 降解度不低于 90%的表面活性剂, 未使用四聚丙烯烷基苯磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯。化学品用途:清洗剂、放射性去污用品。[6]

3.3.2 不同去污剂浸泡刷洗去污

选取 9 条材质及污染水平相近的安全带用 3.3.1 所述三种去污试剂进行了实验。通过比对去污结果,择优作为最终去污工 艺所用的去污剂。具体实验数据如下:

3.4 结果分析

3.4.1 根据表 1 数据分析,粘附去污法虽然有一定的去污效果,但无法完全粘除安全带表面的污染物质,去污率较低。故在后续去污工艺设定上不予考虑。

3.4.1 根据表 2 数据分析,真空抽吸去污法去污效果相对良好,尤其是对于表面松散污染严重的,去污率基本在 80%以上。

故在后续去污工艺设定推荐考虑。

3.4.1 根据表 3 数据分析,HAKNEUTRAL 中性去污剂去污效果最佳。使用 HAKNEUTRAL 中性去污剂去污的 3 条安全带均去污至本底水平,且均可过 CPO;洗衣粉去污效果中等,3 条安全带有 2 条可过 CPO;HAKUPUR 碱性去污剂效果最差, 仅 1 条可过 CPO。故在后续去污流程中直接使用 HAKNEUTRAL 中性去污剂作为实验去污剂。

3.5 最优去污工艺流程

3.5.1 对选好的 50 条放射性污染安全带污染情况进行前期测量标识,并做好测量记录;

3.5.2 采用抽吸法对选好的安全带进行去污, 做好测量、记录;

3.5.3 用 100L 水桶配制 10%[7]中性去污溶液 40L;

3.5.4 将污染安全带按要求放入去污溶液中, 并确保去污剂完全浸没安全带,将其分别浸泡 15- 20 分钟;[7]

3.5.5 浸泡完成,用尼龙刷对安全带刷洗 5- 10 分钟,刷洗完成后用除盐水清洗掉安全带上的去污试剂;[7]

3.5.6 将安全带晾干后测量,工作收尾;[7]

3.5.7 对去污后污染测量结果不合格,但接近合格标准(按照本底值 5 倍设定)的安全带重复步骤 2- 5 进行二次去污。

4 结论及建议

4.1 通过去污技术探究发现,采用最终去污工艺流程去污效果明显, 对去污后安全带进行污染测量, 发现去污合格率接近50%。其它 50%去污不合格安全带直接测量不合格,但经表面污染间接法测量(试纸擦拭测量)均合格。其中部分污染安全带的固定污染水平略高于环境本底值水平, 满足辐射控制区内污染安全带复用的要求。本文所述最优去污方法对中低污染的安全 带有良好效果,但是对污染程度高的安全带去污效果略差。主要 原因是高污染安全带, 其放射性污染物质已经浸入到安全带丝织物本体内部,通过抽吸、浸泡、刷洗等手段难以将织物深处污 染物质转移出来。

4.1 建议安全带的污染防护还是从安全带产品材料设计考 虑。如安全带的最外层使用防水防油的密封材料,这样可以有效避免污染物附着和浸入,从而降低污染几率。即便被污染,放射性物质也仅仅附着在表面,而表面污染也较易去除,如此将极大提高安全带重复使用率,从而减少放射性废物产生量,帮助电厂降本增效。

4.2 建议在污染风险较高的场所使用安全带时,根据辐射防护三原则对安全带外表面进行包裹,尽可能采用干式作业,避免其受湿污染,从而提高安全带的复用率。

4.3 建议发现安全带沾污后,首先对安全带污染点位用胶带进行包裹,并尽快去污。污染安全带存放时,尽量不要堆放,以免造成交叉污染,增加后续去污难度。

（崔向前，中国辐射防护研究院）