核電廠放射性污染安全帶去污技術(shù)探究

崔向前

（中國(guó)輻射防護(hù)研究院，山西 太原030006）

核電站大修期間由于人員工作方式、環(huán)境限制、技術(shù)限制等諸多不確定因素,以致產(chǎn)生數(shù)量較多的放射性污染的安全帶。由于安全帶材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因,造成其去污難度大。調(diào)查了解發(fā)現(xiàn), 目前大多數(shù)核電站針對(duì)該類物品采取的處理方式為直接報(bào)廢,然而這種處置方式會(huì)導(dǎo)致電站產(chǎn)生較多放射性廢物。為最大程度的降低電站檢修放射性廢物產(chǎn)生量和放射性廢物處理成本,增加安全帶復(fù)用率,我們專門(mén)對(duì)污染安全帶的去污技術(shù)進(jìn)行了研究和實(shí)驗(yàn)。

1 安全帶特征

1.1 安全帶結(jié)構(gòu)特征

目前核電站現(xiàn)場(chǎng)主要用到墜落懸掛式安全帶, 根據(jù)GB6095-2009[1]安全帶標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,墜落懸掛式安全帶用于高處作業(yè)或登高人員發(fā)生墜落時(shí),將作業(yè)人員安全保護(hù)的安全帶。該安全帶主要由帶體、安全配繩、緩沖包和金屬配件組成。GB6095-2009 規(guī)定, 帶體需采用高強(qiáng)度滌綸織帶或更高強(qiáng)度纖維材質(zhì)加工而成的。金屬配件表面應(yīng)光潔,無(wú)麻點(diǎn)和裂紋,且經(jīng)過(guò)48 小時(shí)鹽霧實(shí)驗(yàn)無(wú)腐蝕。配件均采用鍛造和沖壓,無(wú)焊接。安全帶具有強(qiáng)度大、耐磨、耐用、耐霉?fàn)€、耐酸堿,簡(jiǎn)易輕便,安全適用等特點(diǎn)[2]。

1.2 安全帶污染點(diǎn)位特征

選取20 條污染安全帶作為樣品進(jìn)行放射性污染測(cè)量發(fā)現(xiàn),約80%安全帶污染點(diǎn)位主要集中在前胸帶體,且污染水平較高,因?yàn)樯眢w前面的安全帶較易接觸到放射性污染源; 約40%安全帶金屬掛鉤有輕微污染, 主要原因是工作人員污染后的手部直接接觸掛鉤導(dǎo)致;約15%安全帶配繩有污染,但污染水平很低,可能受污染安全帶集中混放交差污染導(dǎo)致; 安全帶緩沖包暫未發(fā)現(xiàn)有污染情況。

2 放射性核素污染機(jī)制

安全帶放射性核素污染機(jī)制主要有以下三種:

2.1 附著性污染(非固定污染):污染核素與物體表面之間結(jié)合屬于分子力作用[3],容易去污。

2.2 弱固定性污染:污染核素以分子或離子形式通過(guò)物理吸附或化學(xué)附著、離子交換結(jié)合在物體表面[3],較難去污。

2.3 強(qiáng)固定性污染:織物組織形成的阻礙層,使放射性污染進(jìn)入帶體內(nèi)部,難以去除。

3 去污工藝及去污效果分析

3.1 粘附去污法

選取3 條不同放射性污染安全帶的同一位置污染點(diǎn)位,使用3M牌6969 膠帶, 利用膠帶粘力將污染物質(zhì)從安全帶表面粘除,達(dá)到去污目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1:

表1 污染安全帶粘附去污前后數(shù)據(jù)表

3.2 真空抽吸去污法

選取6 條不同放射性污染安全帶同一位置污染點(diǎn)位,使用電廠常用的大功率吸塵器(凱馳NT65) 對(duì)準(zhǔn)安全帶污染點(diǎn)進(jìn)行抽吸,吸除安全帶表面及淺表層污染物,使污染物與安全帶分離,達(dá)到去污目的[4]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2:

表2 污染安全帶抽吸去污前后數(shù)據(jù)表

3.3 浸泡刷洗去污法

通過(guò)浸泡分解安全帶表面污染油污,同時(shí)刷洗使污染物與安全帶分離,達(dá)到放射性去污的目的。

3.3.1 去污試劑的種類及其性質(zhì)

HAKNEUTRAL 中性去污劑:

HAKNEUTRAL 中性去污劑是一種無(wú)泡沫具有熱穩(wěn)定的去污產(chǎn)品, 包含無(wú)泡沫的陽(yáng)陰離子和非離子的表面活化劑、組份劑、水合劑穩(wěn)定素、香味水、殺菌劑和水。PH 值大約在6.5,是一種適應(yīng)于任何物質(zhì)表面去污的特殊混合物的無(wú)泡沫清洗劑。能消除放射性裂變并且腐蝕來(lái)自不銹鋼、玻璃、陶瓷、塑料和油漆表面的產(chǎn)物。以下為其用于普通物件去污時(shí)試劑配比:

對(duì)于輕度表面污染的物品可配制5%;[5]

對(duì)于中度表面污染的物品可配制10%;[5]

對(duì)于污染嚴(yán)重的可配制15%。[5]

HAKUPUR 堿性去污劑:

HAKUPUR 主要包括無(wú)泡沫非離子表面活化劑、組份劑,一般用于蒸汽噴洗設(shè)備及超聲波清洗箱內(nèi)物品去污, 在使用時(shí)無(wú)泡沫出現(xiàn)。該去污劑是用來(lái)清除各種易溶于溶劑的表面腐蝕物。在實(shí)踐性操作中,該產(chǎn)品要與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 進(jìn)行最后清洗。[5]

HAKUPUR 與水相溶比例為1:3-1:30, 在超聲波去污箱HAKUPUR 的相溶比例為1:4。在物品是被油脂性東西污染時(shí),可直接用HAKUPUR 去污,但是必須保證去污時(shí)間至少為10 分鐘。之后,被溶解的污垢和清潔劑殘?jiān)儆盟逑?。其用于普通物件去污時(shí)試劑配比同中性去污劑一致。[5]

濃縮通用粉:

濃縮通用粉純度/型號(hào):SL-611,分子式或主要成分:五氧化二磷和和游離堿;該產(chǎn)品為無(wú)磷洗滌粉,屬堿性產(chǎn)品。使用生物降解度不低于90%的表面活性劑, 未使用四聚丙烯烷基苯磺酸鹽、烷基酚聚氧乙烯?；瘜W(xué)品用途:清洗劑、放射性去污用品。[6]

3.3.2 不同去污劑浸泡刷洗去污

選取9 條材質(zhì)及污染水平相近的安全帶用3.3.1 所述三種去污試劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。通過(guò)比對(duì)去污結(jié)果,擇優(yōu)作為最終去污工藝所用的去污劑。具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:

表3 不同去污劑浸泡刷洗去污前后數(shù)據(jù)

3.4 結(jié)果分析

3.4.1 根據(jù)表1 數(shù)據(jù)分析,粘附去污法雖然有一定的去污效果,但無(wú)法完全粘除安全帶表面的污染物質(zhì),去污率較低。故在后續(xù)去污工藝設(shè)定上不予考慮。

3.4.2 根據(jù)表2 數(shù)據(jù)分析,真空抽吸去污法去污效果相對(duì)良好,尤其是對(duì)于表面松散污染嚴(yán)重的,去污率基本在80%以上。故在后續(xù)去污工藝設(shè)定推薦考慮。

3.4.3 根據(jù)表3 數(shù)據(jù)分析,HAKNEUTRAL 中性去污劑去污效果最佳。使用HAKNEUTRAL 中性去污劑去污的3 條安全帶均去污至本底水平,且均可過(guò)CPO;洗衣粉去污效果中等,3 條安全帶有2 條可過(guò)CPO;HAKUPUR 堿性去污劑效果最差, 僅1 條可過(guò)CPO。故在后續(xù)去污流程中直接使用HAKNEUTRAL 中性去污劑作為實(shí)驗(yàn)去污劑。

3.5 最優(yōu)去污工藝流程

3.5.1 對(duì)選好的50 條放射性污染安全帶污染情況進(jìn)行前期測(cè)量標(biāo)識(shí),并做好測(cè)量記錄;

3.5.2 采用抽吸法對(duì)選好的安全帶進(jìn)行去污, 做好測(cè)量、記錄;

3.5.3 用100L 水桶配制10%[7]中性去污溶液40L;

3.5.4 將污染安全帶按要求放入去污溶液中, 并確保去污劑完全浸沒(méi)安全帶,將其分別浸泡15-20 分鐘;[7]

3.5.5 浸泡完成,用尼龍刷對(duì)安全帶刷洗5-10 分鐘,刷洗完成后用除鹽水清洗掉安全帶上的去污試劑;[7]

3.5.6 將安全帶晾干后測(cè)量,工作收尾;[7]

3.5.7 對(duì)去污后污染測(cè)量結(jié)果不合格,但接近合格標(biāo)準(zhǔn)(按照本底值5 倍設(shè)定)的安全帶重復(fù)步驟2-5 進(jìn)行二次去污。

4 結(jié)論及建議

4.1 通過(guò)去污技術(shù)探究發(fā)現(xiàn),采用最終去污工藝流程去污效果明顯, 對(duì)去污后安全帶進(jìn)行污染測(cè)量, 發(fā)現(xiàn)去污合格率接近50%。其它50%去污不合格安全帶直接測(cè)量不合格,但經(jīng)表面污染間接法測(cè)量(試紙擦拭測(cè)量)均合格。其中部分污染安全帶的固定污染水平略高于環(huán)境本底值水平, 滿足輻射控制區(qū)內(nèi)污染安全帶復(fù)用的要求。本文所述最優(yōu)去污方法對(duì)中低污染的安全帶有良好效果,但是對(duì)污染程度高的安全帶去污效果略差。主要原因是高污染安全帶, 其放射性污染物質(zhì)已經(jīng)浸入到安全帶絲織物本體內(nèi)部,通過(guò)抽吸、浸泡、刷洗等手段難以將織物深處污染物質(zhì)轉(zhuǎn)移出來(lái)。

4.2 建議安全帶的污染防護(hù)還是從安全帶產(chǎn)品材料設(shè)計(jì)考慮。如安全帶的最外層使用防水防油的密封材料,這樣可以有效避免污染物附著和浸入,從而降低污染幾率。即便被污染,放射性物質(zhì)也僅僅附著在表面,而表面污染也較易去除,如此將極大提高安全帶重復(fù)使用率,從而減少放射性廢物產(chǎn)生量,幫助電廠降本增效。

4.3 建議在污染風(fēng)險(xiǎn)較高的場(chǎng)所使用安全帶時(shí),根據(jù)輻射防護(hù)三原則對(duì)安全帶外表面進(jìn)行包裹,盡可能采用干式作業(yè),避免其受濕污染,從而提高安全帶的復(fù)用率。

4.4 建議發(fā)現(xiàn)安全帶沾污后,首先對(duì)安全帶污染點(diǎn)位用膠帶進(jìn)行包裹,并盡快去污。污染安全帶存放時(shí),盡量不要堆放,以免造成交叉污染,增加后續(xù)去污難度。