Procedimiento para la descontaminación de superficies contaminadas radioactivamente.

Procedimiento para la descontaminación química de superficies contaminadas radioactivamente de uncomponente metálico de centrales nucleares,

en el que

en una primera etapa de tratamiento se desprende de la superficie del componente la capa de óxido que se haformado sobre dicho componente por la corrosión del material del mismo, con ayuda de una primera solución detratamiento acuosa que contiene un ácido orgánico descontaminante, y

en una subsiguiente segunda etapa de tratamiento, conectada a aquella, la superficie liberada, como mínimoparcialmente, de la capa de óxido, es tratada con una segunda solución de tratamiento acuosa que contiene uncomponente activo para eliminar las partículas adheridas a la superficie, estando el componente activo compuestode al menos un tensioactivo aniónico del grupo formado por ácidos sulfónicos, ácidos fosfónicos, ácidos carbónicosy sales de estos ácidos, y en la que se hace pasar la segunda solución de tratamiento por un intercambiador deiones, a lo más tardar, una vez terminada la segunda etapa de tratamiento.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/051957.

Solicitante: AREVA NP GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: PAUL-GOSSEN-STRASSE 100 91052 ERLANGEN ALEMANIA.

Inventor/es: GASSEN, RAINER, SCHWEIGHOFER, WERNER, ZEILER,BERTRAM, SEMPERE BELDA,LUIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G21F9/00 SECCION G — FISICA.G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR.G21F PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES CORPUSCULARES O BOMBARDEOS DE PARTICULAS; TRATAMIENTO DE MATERIALES CONTAMINADOS POR LA RADIACTIVIDAD; DISPOSICIONES PARA LA DESCONTAMINACION (protección contra las radiaciones por medios farmacéuticos A61K 8/00, A61Q 17/04; en los vehículos espaciales B64G 1/54; asociada con un reactor G21C 11/00; asociada con un tubo de rayos X H01J 35/16; asociada con un aparato de rayos X H05G 1/02). › Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad; Disposiciones a este efecto para la descontaminación.
  • G21F9/28 G21F […] › G21F 9/00 Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad; Disposiciones a este efecto para la descontaminación. › Tratamiento de sólidos.
  • G21F9/30 G21F 9/00 […] › Tratamientos.

PDF original: ES-2397256_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la descontaminación de superficies contaminadas radioactivamente La invención se refiere a un procedimiento para la descontaminación de superficies de centrales nucleares contaminadas radioactivamente. En el caso de una central nuclear a la que, a continuación, se hará referencia a título de ejemplo, durante el funcionamiento se les aplica agua caliente con una temperatura de hasta aproximadamente 350º C como refrigerante sobre las superficies de componentes del sistema de refrigeración, de modo que, incluso aceros de CrNi y aleaciones de Ni que están clasificados como resistentes a la corrosión sufren a un cierto grado de oxidación. Sobre las superficies de los componentes se forma una capa de óxido que contiene iones de oxígeno y de metal.

Durante el funcionamiento del reactor llegan iones de metal provenientes de la capa de óxido en forma disuelta o como parte integrante de partículas de óxido al agua de refrigeración y son transportados por ésta a la vasija de presión del reactor en la que se encuentran los elementos combustibles. Debido a las reacciones nucleares que se desarrollan en los elementos combustibles se produce una radiación de neutrones que transforma una parte de los iones de metal en elementos radioactivos. A partir del níquel de los materiales mencionados anteriormente se forma, por ejemplo cobalto-58 radioactivo. Durante las reacciones nucleares que tienen lugar en el combustible nuclear se generan elementos transuránicos que emiten rayos alfa tales como, por ejemplo, Am-241 que llegan al medio refrigerante como óxidos, a través de fugas de las barras de combustible que acogen el combustible nuclear. Los elementos radioactivos son distribuidos en el circuito primario por el agua de refrigeración que está en circulación y vuelven a ser depositados en la capa de óxido de las superficies de componentes, por ejemplo sobre las superficies de las tuberías del sistema de refrigeración, o bien son incorporados en la capa de óxido. A medida que aumenta el tiempo de funcionamiento, aumenta la cantidad de los nucleídos radioactivos depositados y/o incorporados y, por consiguiente, aumenta la radiación radioactiva en el entorno de los sistemas y los componentes del circuito primario. Si se quiere reducir la misma, por ejemplo en el caso de proceder a un desmantelamiento de una central nuclear, habrá que eliminar esencialmente toda la capa de óxido mediante medidas de descontaminación.

Por el documento DE-A-198 51 852 se conoce la descontaminación de superficies de acero mediante ácidos orgánicos. Los iones que se forman son ligados en intercambiadores de iones.

La eliminación de la capa de óxido sobre superficies de componentes se realiza por ejemplo, porque las superficies de los componentes entran en contacto con una solución de tratamiento que contiene un ácido orgánico, y en el caso de un sistema de refrigeración porque el mismo es llenado con la solución mencionada. El ácido orgánico es del tipo de los que forman compuestos complejos solubles al agua con los iones de metal existentes en la capa de óxido. En algunos casos, la aleación de la que está hecho el componente contiene cromo. En este caso, una capa de óxido existente sobre el componente contiene óxidos de cromo (III) difícilmente solubles. Para convertir éstos a una forma soluble, las superficies son tratadas con un medio fuertemente oxidante, tal como permanganato de potasio o ácido permangánico, antes de proceder al tratamiento mencionado con ácido. Los óxidos de cromo (III) son convertidos en óxidos de cromo (VI) que se disuelven más fácilmente. Independientemente de si tiene lugar un pretratamiento oxidativo o no, la solución de limpieza agotada que contiene los elementos de la capa de óxido en forma disuelta es evaporada hasta una cantidad residual, o bien se hace pasar por intercambiadores de iones. En este último caso, los elementos de la capa de óxido que están presentes en forma iónica son retenidos por el intercambiador de iones y, de esta manera, son eliminados de la solución de limpieza. El material intercambiador de iones que está cargado de elementos iónicos en parte radioactivos, y la cantidad residual de la solución de limpieza que queda después de la evaporación, son llevados de forma adecuada a un almacenamiento transitorio o final.

En un tratamiento de descontaminación de este tipo, realizado por ejemplo durante revisiones rutinarias del sistema de refrigeración, se detectan esencialmente sólo nucleídos que emiten una radiación gamma tales como Cr-51 y Co

60. Estos nucleídos están mayoritariamente presentes en forma de sus óxidos, por ejemplo incorporados en una capa de óxido de un componente, pudiendo los mismos ser disueltos de forma relativamente fácil por las sustancias activas de soluciones de descontaminación convencionales como, por ejemplo, ácidos formadores de complejos. Los óxidos de los elementos transuránicos tales como, por ejemplo, el Am-241 ya mencionado anteriormente, son más difíciles de disolver que los óxidos formados a partir de metales y sus nucleídos radioactivos. Las partículas de óxido presentes al final de un tratamiento de descontaminación y, en especial, las que están adheridas en superficies de un componente que ya había sido liberado de una capa de óxido, y que no son visibles a simple vista están, por lo tanto, enriquecidas de emisores de radiación alfa en comparación con la capa de óxido inicial de los componentes. Las partículas en cuestión están adheridas solamente de forma suelta en la superficie de los componentes, de manera que se pueden eliminar parcialmente con un paño, por ejemplo durante una prueba de limpieza.

Cuando se desmantela una central nuclear, los componentes del sistema de refrigeración deben ser reciclados o, en todo caso, se han de poder manipular sin medidas de protección costosas. Las partículas en cuestión que están adheridas a las superficies de componentes se pueden desprender fácilmente y pueden llegar al cuerpo humano a través de las vías respiratorias, lo cual sólo se puede evitar mediante medidas de protección respiratoria muy costosas. La radioactividad medida en un componente en lo que se refiere a la radiación gamma y beta, así como en lo que se refiere a la radiación alfa, ha de mantenerse, por lo tanto, por debajo de los valores límite predeterminados para que los componentes ya no estén sometidos a las limitaciones de la protección contra las radiaciones.

Una problemática que acompaña prácticamente toda descontaminación de superficie es el tratamiento posterior o la eliminación de la solución de descontaminación agotada que contiene los elementos radioactivos de la capa de óxido desprendida. Tal como ya se ha mencionado anteriormente, un camino viable consiste en hacer pasar una solución de descontaminación agotada por un intercambiador de iones para eliminar los elementos cargados contenidos en la misma.

A partir de esto, el objetivo de la invención consiste en liberar una superficie de partículas radioactivas con la ayuda de un componente activo presente en una solución acuosa y, concretamente, de tal manera que las partículas pueden ser eliminadas fácilmente de la solución.

Este objetivo se resuelve mediante la reivindicación 1, entre otras cosas porque la superficie es tratada con una solución acuosa que contiene un componente activo para la eliminación de partículas adheridas en la superficie, estando formado el componente activo por, al menos, un tensioactivo aniónico del grupo que contiene ácidos sulfónicos, ácidos fosfónicos, ácidos carbónicos, así como sales de los mismos.

Sorprendentemente, se ha mostrado que los tensioactivos mencionados, por un lado, son capaces de desprender especialmente partículas de óxido de metal con un grado de eficacia elevado especialmente de superficies metálicas, y que las partículas se adhieren junto con el tensioactivo en un intercambiador de aniones o un intercambiador de iones de lecho mixto, una combinación de intercambiador de aniones y cationes. Si se utiliza una solución que no contiene otras sustancias químicas a excepción de al menos un tensioactivo, lo que es deseable, estará garantizada una eliminación muy sencilla, una vez realizada la descontaminación, dado que no se requiere ni una desintegración de otras sustancias, por ejemplo con la ayuda de luz ultravioleta, ni su eliminación con la ayuda de un intercambiador de iones, lo que significaría una cantidad adicional de resina intercambiadora de iones a eliminar. En las reivindicaciones dependientes se dan a conocer otras realizaciones ventajosas.

A continuación se explicará la invención más detalladamente.

El material de las muestras utilizadas para los siguientes ejemplos o ensayos... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la descontaminación química de superficies contaminadas radioactivamente de un componente metálico de centrales nucleares, en el que en una primera etapa de tratamiento se desprende de la superficie del componente la capa de óxido que se ha formado sobre dicho componente por la corrosión del material del mismo, con ayuda de una primera solución de tratamiento acuosa que contiene un ácido orgánico descontaminante, y en una subsiguiente segunda etapa de tratamiento, conectada a aquella, la superficie liberada, como mínimo parcialmente, de la capa de óxido, es tratada con una segunda solución de tratamiento acuosa que contiene un componente activo para eliminar las partículas adheridas a la superficie, estando el componente activo compuesto de al menos un tensioactivo aniónico del grupo formado por ácidos sulfónicos, ácidos fosfónicos, ácidos carbónicos y sales de estos ácidos, y en la que se hace pasar la segunda solución de tratamiento por un intercambiador de iones, a lo más tardar, una vez terminada la segunda etapa de tratamiento.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado porque se utilizan aquellos tensioactivos que poseen un resto orgánico con 12 a 22 átomos de carbono.

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, caracterizado por la utilización de tensioactivos con un resto orgánico con 14 a 18 átomos de carbono.

4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda etapa de tratamiento se lleva a cabo a una temperatura de 25º C a menos de 100º C.

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, caracterizado por una temperatura de tratamiento de más de 50º C.

6. Procedimiento, según la reivindicación 4, caracterizado por una temperatura de tratamiento de más de 80º C.

7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por una temperatura de tratamiento como máximo de 95º C.

8. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante la segunda etapa de tratamiento se mantiene el valor de pH de la segunda solución de tratamiento que resulta de la presencia de al menos un tensioactivo.

9. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se modifica el valor de pH que resulta de la presencia de al menos un tensioactivo en la segunda solución de tratamiento.

10. Procedimiento, según la reivindicación 9, caracterizado porque el valor de pH es aumentado.

11. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la segunda solución de tratamiento se establece un valor de pH de 3 a 9.

12. Procedimiento, según la reivindicación 11, caracterizado porque el valor de pH de la segunda solución de tratamiento es de 6-8.

13. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el componente activo está contenido en la segunda solución de tratamiento en una concentración de 0, 1 g/l hasta 10 g/l.

14. Procedimiento, según la reivindicación 13, caracterizado por una concentración de 0, 1 g/l hasta 3 g/l.

15. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque a la segunda solución de tratamiento no se le añaden otras sustancias químicas a excepción de al menos un tensioactivo y, en su caso, un medio alcalinizante o acidificante.

16. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se obtiene la segunda solución de tratamiento a partir de la primera solución de tratamiento, eliminando de dicha primera solución de tratamiento al menos un ácido o varios ácidos descontaminantes que sirven para que se desprenda la capa de óxido existente en la superficie de un componente.

17. Procedimiento, según la reivindicación 16, caracterizado porque se expone la primera solución de tratamiento a luz ultravioleta para descomponer un ácido descontaminante en dióxido de carbono y agua.

18. Procedimiento, según la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque se hace pasar la primera solución de tratamiento por al menos un intercambiador de iones para eliminar los iones de metal contenidos en la misma.

19. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera o la segunda soluciones de tratamiento están dispuestas en un recipiente y porque un componente a tratar es sumergido en la correspondiente solución.

20. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque una superficie a tratar del componente es la superficie interior de un recipiente y/o de un sistema de tuberías, estando el recipiente o el sistema de tuberías llenado con la primera o la segunda soluciones de tratamiento.

21. Procedimiento, según la reivindicación 20, caracterizado porque se aplica en el sistema de refrigeración de una 10 central nuclear.


 

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