核电厂放射性污染安全带去污技术探究

崔向前

（中国辐射防护研究院，山西 太原030006）

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。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:

表1 污染安全带粘附去污前后数据表

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:

表2 污染安全带抽吸去污前后数据表

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:

表3 不同去污剂浸泡刷洗去污前后数据

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。

3.4.2 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。

3.4.3 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。

4.2 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。

4.3 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。

4.4 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。