Procedimiento para descontaminación de superficies.

Procedimiento para la descontaminación química de una superficie que presenta una capa de óxido de una piezao sistema metálico de una central nuclear con varios ciclos de limpieza,

que comprende, como mínimo, una etapa deoxidación, en el que la capa de oxidación es tratada con una solución acuosa que contiene un medio de oxidación yuna etapa subsiguiente de descontaminación, en el que la capa de óxido es tratada con una solución acuosa de unácido, en el que, como mínimo, se llevan a cabo una etapa de oxidación en solución ácida y, como mínimo, unaetapa de oxidación en solución alcalina, de manera que se utiliza, como mínimo, un medio de oxidación del grupoO3, S2O82- y un compuesto cer-IV en la etapa de oxidación.

Procedimiento para descontaminación de superficies La invención se refiere a un procedimiento para la descontaminación de superficies de piezas o sistemas de una central nuclear, por ejemplo, de un reactor de agua a presión (DWR) . El núcleo de una central nuclear es un recipiente de presión del reactor en el que están dispuestos los elementos combustibles que contienen la materia combustible. En el recipiente de presión del reactor está conectado un sistema de tubos que constituye el circuito del medio de refrigeración que, en el caso de un DWR, está unido, como mínimo, a una bomba de medio de refrigeración y a un generador de vapor.

En las condiciones de trabajo bajo potencia de un reactor nuclear con temperaturas hasta 288ºC, incluso los aceros austeníticos inoxidables FeCrNi, de los que está construido, por ejemplo, el sistema de tubos del circuito de medio de refrigeración de un DWR, las aleaciones de Ni de las que están construidas, por ejemplo, los tubos de los 15 intercambiadores de los generadores de vapor y otras piezas realizadas para bombas de medio de refrigeración que contienen, por ejemplo, cobalto, presentan una determinada solubilidad en el agua. Los iones metálicos desprendidos de las aleaciones mencionadas llegan con la corriente de medio de refrigeración al recipiente de presión del reactor, donde son transformados parcialmente en nucleídos radioactivos por la radiación de neutrones que existe en el mismo. Los nucleídos son distribuidos nuevamente por la corriente de medio de refrigeración en la totalidad del sistema de refrigeración y se depositan en capas de óxido, que se forman durante el funcionamiento, sobre las superficies de las piezas del sistema del medio de refrigeración. Al prolongarse el tiempo de funcionamiento, se suman las cantidades de nucleídos activados desprendidos, de manera que aumenta la radioactividad o bien la potencia de la dosis en las piezas que constituyen el sistema del medio de refrigeración. Las capas de óxido contienen, según el tipo de las aleaciones utilizadas para las piezas, óxido de hierro como componente principal, con hierro de dos y tres valencias u otros óxidos de otros metales, ante todo cromo y níquel, que existen en los componentes de aleación de los aceros antes citados. En ellos, el níquel se encuentra en forma bivalente (Ni2+) , el cromo en forma trivalente (Cr3+) .

Antes de que se puedan llevar a cabo trabajos de control, mantenimiento, reparación y de desmantelamiento en el sistema de medio de refrigeración, es necesaria una reducción de la radiación radioactiva de las piezas o bien de los componentes correspondientes para reducir la potencia de la radiación sobre las personas. Esto tiene lugar de manera que la capa de óxido que se encuentra sobre las superficies de las piezas es retirada de la manera más completa posible durante un procedimiento de descontaminación. En una descontaminación de este tipo se llena, o bien el conjunto del sistema de medio de refrigeración, o bien una parte separada del mismo mediante válvulas, con 35 una solución acuosa de limpiezas, o bien se tratan las piezas individuales del sistema en un recipiente separado que contiene la solución de limpieza. La capa de óxido es tratada en primer lugar en las piezas que contienen cromo, por ejemplo, en el caso de un reactor de agua a presión, de forma oxidante (etapa de oxidación) y finalmente se elimina la capa de óxido en condiciones ácidas. Esta etapa del procedimiento, que a continuación será designada como etapa de descontaminación (por ejemplo de forma abreviada, etapa decont) se realiza además de manera frecuente en condiciones reductoras. El medio de oxidación utilizado anteriormente en la etapa de oxidación es, por lo tanto, eliminado o neutralizado, tal como se explicará más adelante de modo adicional. El tratamiento oxidante de la capa de oxidación es necesario porque los óxidos de cromo III y los óxidos mixtos que contienen cromo trivalente, ante todo de tipo espinela, se disuelven difícilmente en los medios ácidos de descontaminación que entran en consideración en una descontaminación, por ejemplo, ácido oxálico. Para aumentar la solubilidad, se trata en primer

lugar la capa de óxido con una solución acuosa de un medio oxidante, tal como Ce4+, HMnO4, H2S2O8, KMnO4 ó O3. El resultado de este tratamiento es que el cromo III es oxidado a cromo VI, que se disuelve en forma de CrO42-. La solución de limpieza resultante al final de un tratamiento oxidante es eliminada o preparada de manera tal que puede ser utilizada en la etapa decont. En este último caso, se debe eliminar todavía un residuo existente de medio de oxidación mediante un medio de reducción, o bien debe ser neutralizado por dichos medios, de manera que se utiliza, por ejemplo, un residuo correspondiente de ácido de descontaminación.

Etapa de descontaminación que sigue a la oxidación sirve para disolver la capa de óxido previamente tratada de forma oxidante con ayuda de un ácido o de mezclas de ácidos orgánicos formadores de complejos. Este ácido de descontaminación puede servir simultáneamente, tal como se ha explicado anteriormente, también para la 55 neutralización del medio de oxidación utilizado en la etapa de oxidación. No obstante, es también posible utilizar un medio de oxidación, tal como, por ejemplo, HMnO4, con ayuda de un medio de reducción añadido al ácido de descontaminación, por ejemplo, ácido ascórbico, ácido cítrico o peróxido de hidrógeno, a efectos de reducción o bien de neutralización. De esta manera, se reduce también el Cr-VI generado en la etapa de oxidación nuevamente en Cr-III. Al final de una etapa de descontaminación se encuentran en la solución de limpieza, entre otros, Cr-III, Fe-II, Fe-III, Ni-II, y además isótopos radiactivos, por ejemplo Co-60. Estos iones metálicos pueden ser eliminados de la solución de limpieza con un cambiador de iones.

Habitualmente se llevan a cabo varios ciclos de tratamiento que comprenden una etapa de oxidación y una etapa de descontaminación para conseguir un resultado satisfactorio de la limpieza, es decir, para conseguir un factor de 65 descontaminación lo más elevado posible. El factor de descontaminación es la relación del valor inicial medido antes de la realización de un ciclo de limpieza, y el valor final existente de las radiaciones radioactivas al final del ciclo de limpieza que se generan de la superficie de una pieza o del sistema, o bien de la capa de óxido existente sobre aquellas.

Es un objetivo de la invención dar a conocer un procedimiento que presenta una mejor efectividad para la 5 descontaminación de superficies.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento del tipo indicado en la parte inicial que corresponde a la reivindicación 1, en el que se llevan a cabo, como mínimo, una etapa de oxidación en solución ácida y, como mínimo, una etapa de oxidación en una solución alcalina. Se ha demostrado que un cambio de este tipo, del valor del pH de la solución de oxidación de ácido a valores alcalinos o inversamente, un cambio de este tipo se designará a continuación como cambio del valor del pH, provoca un aumento del factor de descontaminación. El cambio del valor del pH puede tener lugar en este caso en un único ciclo de limpieza. No obstante, de modo preferente, en un ciclo de limpieza, se llevará a cabo una etapa de oxidación en solución ácida o en solución alcalina y en un ciclo de limpieza a continuación se llevará a cabo una etapa de oxidación en medio alcalino o bien en solución ácida. Si después de un cambio del valor del pH se conservan las condiciones ácidas o alcalinas en las siguientes etapas de oxidación, se observa un aumento significativo del factor de descontaminación. Ello es también el caso cuando en una etapa de oxidación siguiente tiene lugar un cambio del valor del pH. Se alcanza un aumento especialmente sensible del factor de descontaminación después de un cabio del valor del pH cuando en el caso de oxidación ácida se mantiene un valor del pH de menos de 6, preferentemente de menos de 4, y en la oxidación alcalina un valor del pH de más de 8, preferentemente de más de 10.

Como medio de oxidación, se utilizan preferentemente O3, en forma disuelta o en forma gaseosa, S2O82-, por ejemplo, como sal Na y compuesto de Cer-IV, ante todo no obstante (preferentemente nitrato sódico) en una solución ácida de HMnO4, así como KMnO4 y una solución alcalina de KMnO4, en especial con NaOH, como medio de alcalinización.

La invención será explicada a continuación en base a un ejemplo de realización y teniendo en cuenta el diagrama que se ha adjuntado.

En un procedimiento del tipo de la invención, se elimina, por lo menos parcialmente, tal como se ha descrito al principio,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la descontaminación química de una superficie que presenta una capa de óxido de una pieza o sistema metálico de una central nuclear con varios ciclos de limpieza, que comprende, como mínimo, una etapa de oxidación, en el que la capa de oxidación es tratada con una solución acuosa que contiene un medio de oxidación y una etapa subsiguiente de descontaminación, en el que la capa de óxido es tratada con una solución acuosa de un ácido, en el que, como mínimo, se llevan a cabo una etapa de oxidación en solución ácida y, como mínimo, una etapa de oxidación en solución alcalina, de manera que se utiliza, como mínimo, un medio de oxidación del grupo O3, S2O82- y un compuesto cer-IV en la etapa de oxidación.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por un valor del pH < 6 de la solución ácida y un valor del pH > 8 de la solución alcalina.

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, caracterizado por un valor del pH < 4 de la solución ácida y un valor del pH > 10 de la solución alcalina.

4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para la etapa de oxidación en solución ácida se utilizan HMnO4 ó HMnO4 con HNO3 ó KMnO4 con HNO3 como medio de oxidación. 20

5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para la etapa de oxidación en solución alcalina se utiliza KMnO4 junto con un medio de alcalinización.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, caracterizado porque se utiliza NaOH como medio de alcalinización. 25