放射性气溶胶雾化固定技术的相关探讨

董 迁 陈 凌 党云博

（中国原子能科学研究院，中国 北京 102413）

在核设施退役后，对于放射性气溶胶的控制一直是人们急需解决的严峻问题。因为，核设施的退役会产生大量的气溶胶悬浮在空气中，当气溶胶中的颗粒直径不大于10 μm，极易被人们吸入到人体对工作人员造成身体上的危害。国内外一直都在对如何控制放射性气溶胶此类污染物做出研究，目前，国内外常常用的主要方式是通过喷涂涂料、油漆等方式来对表面松散的污染物进行固定，用来阻碍区域内气溶胶的产生，这种方式操作起来比较简单，但也有着很直接的缺点。此方式需要工作人员进入到污染区域内，而且在油漆、涂料的喷涂过程中会较大的扰动被处理的表面，造成污染物的悬浮，使得悬浮物在污染区域内的密度更大，工作人员在进行此项作业时很容易吸入大量的气溶胶，受到比较高的内照射，对身体造成损害。为了确保工作人员的人身安全，一般在进入污染区域时都有着一定的防护措施，例如使用呼吸器具等，这不仅降低了工作人员的工作效率，同时因为防具的费用还会增加退役的成本投入。本文中，笔者所探讨的气溶胶雾化技术，是一种通过让悬浮在空气中的污染物固定，进而对气溶胶的产生起到抑制作用的技术。这种技术主要适用于区域内的密闭空间，同时也可被运用与某些开放的作业环境中，例如管道的拆除和切割过程中，能有有效的控制对空气的污染，为人员创造更好的工作环境。

雾化固定技术最早见于美国，1995年由Master Lee Decontamination System研发，1996年首次在工程中进行使用。我国在“十一五”期间开始跟踪调研此技术，并将此技术加以改进。就目前来看，我国对于此项技术的配方及装置的研发工作都已经完成，并在项目和实际中进行了运用，经过实践表明，此项技术对于控制气溶胶有着很好的效果。

1 雾化固定技术的原理

通过超声雾化工艺的运用，雾化固定技术能够将特定配方的固定剂溶液进行雾化处理，使其形成密集细小的雾滴，并将雾滴输送到需要进行处理的环境中。带有一定粘性的雾滴悬浮在空气中，同需要被处理的环境中的气溶胶颗粒不断的接触，会将气溶胶颗粒捕获，与之粘在一起，经过多次的碰撞粘连，由雾滴与气溶胶颗粒组成的颗粒会不断的变大变重，进而逐渐的沉降，从而使得被处理环境空气中气溶胶悬浮物减少，起到降低环境中气溶胶浓度的作用。雾滴在空气中运动的过程中，不仅能够与气溶胶颗粒产生碰撞，有些也会粘附在墙壁、设备等表面，这样就会在这些地方形成具有粘性的保护层，如果墙壁、设备等表面有松散的污染物质，就会通过保护层使其固定，阻碍其悬浮在空气中。

2 雾化固定技术的工艺流程

该技术的工艺流程大致分为四个部分，即固定剂制备、固定剂雾化、对处理区域的沉降/固定处理，以及尾气处理。

（1）固定剂制备。将固定剂主料及相关添加剂分别加入固定剂配制槽，搅拌，充分混合后待用。

（2）固定剂雾化。将制备好的固定剂按所需量加入雾化发生装置，通过雾化发生装置将其雾化生成粒径微小的雾滴。

（3）对处理区域的沉降/固定处理。将雾化生成的雾滴喷入待处理区域，这些雾滴将与气溶胶微粒凝聚而发生沉降，并在区域表面生成一层粘性膜，将表面的松散污染物固定。

（4）尾气处理。雾化固定结束后，通过尾气处理系统对尾气进行净化处理，后排入大气。

3 雾化固定技术的配方

雾化固定技术中的固定剂有很多不同的配方，通常主要有四种：

（1）糖类混合物；（2）以丙三醇为基础的配方；（3）以亚麻油为基础的配方；（4）其它组成较为复杂的配方。在着四种配方中，糖类混合物以及丙三醇的应用比较普遍。此外，在特定的情况下，还可以有针对性的在配方中加入其它物质，来增强配方的作用或者处理有毒害的物质。同时为了方便直观的观察污染处理的效果检查是否有没有处理到的地方，可以在配方中加入些许的染料等。

4 雾化固定技术的优点

雾化固定技术在处理气溶胶等松散物污染方面同以往传统技术相比有着以下优点。

（1）能够减少工作人员在被污染区域的暴露。在采用雾化固定技术处理气溶胶的过程中，工作人员和设备不需要进入到被污染区域，就可以完成作业。在雾化结束后，经处理区域内的气溶胶含量已经大大降低，因此能够大大的减轻工作人员的工作量，同时对工作人员的安全也有更好的保障。

（2）能够适用于多种场合的作业。雾化固定技术能够适用于钚、铀、铅、石棉、铍或其它放射性粉尘污染的密闭空间，同时还能够在一些开放性的场合使用，适用范围更加广泛。

（3）对处理区域扰动小，且均匀性好。雾化固定技术是采用超声雾化工艺，产生雾滴时几乎不产生湍流，且生成的气溶胶的液滴尺寸较小，性质“温和”，可以静静地充满处理区域，对需要避免扰动的区域尤为有效。

（4）劳动强度小。如雾化固定技术在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室进行验证时，验证对象是一面积为1，288ft2的污染工号(污染核素为钚及超铀核素)，前期准备工作需配几名相关专业人员，进行装置的安装/调试、软管的连接等工作，雾化一旦开始且运行正常后，只需 1名技术人员负责监控雾化过程的平稳运行和固定剂的添加等工作即可。

（5）固定剂雾化操作简单持久。雾化固定技术所使用的固定剂具有很好的粘性，在经过雾化设备后，可以直接的输入到需要处理的环境中，而且可以持续长久的工作。

（6）降低对防护设备的需求。通过运用雾化固定技术，人们对防护设备的依赖性有所降低，同时也有效减少了人员保护而产生的放射性废物，同时雾化固定技术对人员的保护要由于防护器具。

（7）产生废物少。在运用雾化固定技术处理放射性气溶胶的过程中，产生二次废物量很少，因此能够达到废物最少化的需求。

5 结语

雾化固定技术能够起到降低区域空间空气中内放射性气溶胶密度的作用，进而能够使得工作人员的作业环境得到改善，让人们拜托防护器具的限制，从而降低工作的成本投入，有效的提高工作人员的工作效率。而且在运用此项技术对污染区域进行处理的过程中，不需要工作人员和设备进入到被污染的环境中，而且对污染区域的扰动很小，能够有效降低二次废物的产生。所以，此项技术能够有效的帮助人们解决核退役后造成的气溶胶污染问题，能够为工作人员提供更加安全的作业环境，在降低资金投入的情况下有着很好的社会效益。

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