核電廠放射性污染安全帶去污技術探究

崔向前

（中國輻射防護研究院，山西 太原030006）

核電站大修期間由于人員工作方式、環境限制、技術限制等諸多不確定因素,以致產生數量較多的放射性污染的安全帶。由于安全帶材質和結構設計的原因,造成其去污難度大。調查了解發現, 目前大多數核電站針對該類物品采取的處理方式為直接報廢,然而這種處置方式會導致電站產生較多放射性廢物。為最大程度的降低電站檢修放射性廢物產生量和放射性廢物處理成本,增加安全帶復用率,我們專門對污染安全帶的去污技術進行了研究和實驗。

1 安全帶特征

1.1 安全帶結構特征

目前核電站現場主要用到墜落懸掛式安全帶, 根據GB6095-2009[1]安全帶標準規定,墜落懸掛式安全帶用于高處作業或登高人員發生墜落時,將作業人員安全保護的安全帶。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 規定, 帶體需采用高強度滌綸織帶或更高強度纖維材質加工而成的。金屬配件表面應光潔,無麻點和裂紋,且經過48 小時鹽霧實驗無腐蝕。配件均采用鍛造和沖壓,無焊接。安全帶具有強度大、耐磨、耐用、耐霉爛、耐酸堿,簡易輕便,安全適用等特點[2]。

1.2 安全帶污染點位特征

選取20 條污染安全帶作為樣品進行放射性污染測量發現,約80%安全帶污染點位主要集中在前胸帶體,且污染水平較高,因為身體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致; 安全帶緩沖包暫未發現有污染情況。

2 放射性核素污染機制

安全帶放射性核素污染機制主要有以下三種:

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物理吸附或化學附著、離子交換結合在物體表面[3],較難去污。

2.3 強固定性污染:織物組織形成的阻礙層,使放射性污染進入帶體內部,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位,使用3M牌6969 膠帶, 利用膠帶粘力將污染物質從安全帶表面粘除,達到去污目的。實驗結果如表1:

表1 污染安全帶粘附去污前后數據表

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位,使用電廠常用的大功率吸塵器(凱馳NT65) 對準安全帶污染點進行抽吸,吸除安全帶表面及淺表層污染物,使污染物與安全帶分離,達到去污目的[4]。實驗結果如表2:

表2 污染安全帶抽吸去污前后數據表

3.3 浸泡刷洗去污法

通過浸泡分解安全帶表面污染油污,同時刷洗使污染物與安全帶分離,達到放射性去污的目的。

3.3.1 去污試劑的種類及其性質

HAKNEUTRAL 中性去污劑:

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

對于輕度表面污染的物品可配制5%;[5]

對于中度表面污染的物品可配制10%;[5]

對于污染嚴重的可配制15%。[5]

HAKUPUR 堿性去污劑:

HAKUPUR 主要包括無泡沫非離子表面活化劑、組份劑,一般用于蒸汽噴洗設備及超聲波清洗箱內物品去污, 在使用時無泡沫出現。該去污劑是用來清除各種易溶于溶劑的表面腐蝕物。在實踐性操作中,該產品要與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,可直接用HAKUPUR 去污,但是必須保證去污時間至少為10 分鐘。之后,被溶解的污垢和清潔劑殘渣再用水清洗。其用于普通物件去污時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:SL-611,分子式或主要成分:五氧化二磷和和游離堿;該產品為無磷洗滌粉,屬堿性產品。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。化學品用途: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 條材質及污染水平相近的安全帶用3.3.1 所述三種去污試劑進行了實驗。通過比對去污結果,擇優作為最終去污工藝所用的去污劑。具體實驗數據如下:

表3 不同去污劑浸泡刷洗去污前后數據

3.4 結果分析

3.4.1 根據表1 數據分析,粘附去污法雖然有一定的去污效果,但無法完全粘除安全帶表面的污染物質,去污率較低。故在后續去污工藝設定上不予考慮。

3.4.2 根據表2 數據分析,真空抽吸去污法去污效果相對良好,尤其是對于表面松散污染嚴重的,去污率基本在80%以上。故在后續去污工藝設定推薦考慮。

3.4.3 根據表3 數據分析,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CPO;洗衣粉去污效果中等,3 條安全帶有2 條可過CPO;HAKUPUR 堿性去污劑效果最差, 僅1 條可過CPO。故在后續去污流程中直接使用HAKNEUTRAL 中性去污劑作為實驗去污劑。

3.5 最優去污工藝流程

3.5.1 對選好的50 條放射性污染安全帶污染情況進行前期測量標識,并做好測量記錄;

3.5.2 采用抽吸法對選好的安全帶進行去污, 做好測量、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 將安全帶晾干后測量,工作收尾;[7]

3.5.7 對去污后污染測量結果不合格,但接近合格標準(按照本底值5 倍設定)的安全帶重復步驟2-5 進行二次去污。

4 結論及建議

4.1 通過去污技術探究發現,采用最終去污工藝流程去污效果明顯, 對去污后安全帶進行污染測量, 發現去污合格率接近50%。其它50%去污不合格安全帶直接測量不合格,但經表面污染間接法測量(試紙擦拭測量)均合格。其中部分污染安全帶的固定污染水平略高于環境本底值水平, 滿足輻射控制區內污染安全帶復用的要求。本文所述最優去污方法對中低污染的安全帶有良好效果,但是對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, 其放射性污染物質已經浸入到安全帶絲織物本體內部,通過抽吸、浸泡、刷洗等手段難以將織物深處污染物質轉移出來。

4.2 建議安全帶的污染防護還是從安全帶產品材料設計考慮。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使用率,從而減少放射性廢物產生量,幫助電廠降本增效。

4.3 建議在污染風險較高的場所使用安全帶時,根據輻射防護三原則對安全帶外表面進行包裹,盡可能采用干式作業,避免其受濕污染,從而提高安全帶的復用率。

4.4 建議發現安全帶沾污后,首先對安全帶污染點位用膠帶進行包裹,并盡快去污。污染安全帶存放時,盡量不要堆放,以免造成交叉污染,增加后續去污難度。