Способы дезактивации и локализации радиоактивных загрязнений

Радиоактивные вещества, загрязняя поверхности предметов, воздух и жидкости, могут находиться в твердом, жидком и газообраз­ном виде. Попадая на различные объекты, они закрепляются на их по­верхностях. Различают поверхностное и глубинное загрязнение (в воздухе и жидкостях - объемное загрязнение).

В условиях поверхностного загрязнения радионуклиды нахо­дятся лишь на наружной части предмета. В случае глубинного радио­активного загрязнения радионуклиды проникают вглубь материала. Поэтому при обеззараживании не ограничиваются удалением радио­активных веществ только с внешней стороны поверхности, их нужно извлечь еще из глубины.

На рис. 3.1 показаны различные варианты глубинного загрязне­ния.

Рис.3.1. Глубинные радиоактивные загрязнения

Радиоактивные вещества в виде жидкостей проникают в тре­щины и выемы поверхности (1). Мелкие частицы, размеры которых меньше выемов, проникают внутрь и закрепляются там (2). Радионук­лиды в виде молекул и ионов способны самопроизвольно проникать внутрь материалов (З).Этот процесс называют диффузией. Бели за­грязненный предмет имеет пористую структуру (кирпич, бетон, песок, сыпучие материалы), то радионуклиды, растворенные в жидкости, способны проникать на значительную глубину через поровое про­странство (4). Ориентировочно можно считать, что глубина проник­новения составляет: для некоторых металлов - до 1 мм, лакокрасоч­ных покрытий, бетона и кирпича - до 5 мм, грунта - до 7 см.

Различают первичное и вторичное загрязнения. Первичным на­зывают те, которые образовались непосредственно в процессе аварий и взрывов ядерных боеприпасов в виде радиоактивных осадков на территориях, различных объектах и в водоемах.

Вторичными загрязнениями считают переход радиоактивных веществ с ранее загрязненного объекта территорий на чистый или за­грязненный, но в меньшей степени. Вторичное загрязнение может происходить в результате переноса радионуклидов обувью, одеждой, а также железнодорожным составом.

Эффективность удаления РВ с поверхности различных объек­тов оценивается при помощи коэффициента дезактивации (КДЗ), а снижение опасности облучения людей - при помощи коэффициента снижения (КС) мощности дозы.

КДЗ показывает, во сколько раз снизилось в результате дезак­тивации радиоактивное загрязнение поверхности объекта, т.е.

(3.1)

где ДЗн - начальное (до дезактивации), а ДЗк - конечное (после дезак­тивации) радиоактивное загрязнение.

В формуле (3.1) начальное и конечное загрязнение может быть выражено в виде удельной и объемной активности или плотности по­тока, соответственно Бк/кг, Бк/л и Бк/см².

КС мощности дозы (Д) определяет, во сколько раз уменьши­лась опасность облучения людей:

(3.2)

где Д_н ~ начальная и Д_к - конечная (после дезактивации) мощ­ность дозы у загрязненного об;ьекта.

По значениям коэффициентов КДЗ и КС оценивается эффек­тивность проводимой дезактивации. Однако по этим значениям нельзя окончательно определить достигнута или нет цель дезактивации, то есть снижены ли уровни загрязнений и мощности доз излучения до безопасных значений, установленных нормами радиационной безо­пасности.

Выводы о достижении цели дезактивации могут быть сделаны путем сравнения значений КДЗ и КС со значениями требуемых пока­зателей эффективности дезактивации КДЗтр и КСф, которые опреде­ляются по формулам:

(3.3)

(3.4.)

Где ДЗф и Дтр - соответственно требуемые (нормативные) уровни дезактивации поверхностей и мощности доз излучения на ме­стности.

Например: В результате дезактивации территории в одной из деревень Брянской области (путем снятия слоя грунта грейдером тол­щиной 7-10 см) удалось снизить уровень загрязнения с 30 мр/ч* до 10 мр/ч. Требуемый уровень дезактивации ДЗ-ф был установлен, равным 5 мр/ч.

Так как КДЗ-^КДЗц,, то цель дезактивации не была достигнута. Необ­ходимо было увеличить толщину срезаемого слоя грунта или приме­нить другой способ дезактивации, обеспечив условие КДЗ > КДЗтр

На рис. 3.2 приведена классификация основных способов обез­зараживания по агрегатному состоянию дезактивирующей среды и особенностям проведения дезактивации.

Иногда осуществляют комплексную дезактивацию - обработку одного и того же объекта различными способами. Способы дезакти­вации можно разделить на две группы - основные (приведены на рис.3.2) и вспомогательные (протирание загрязненной поверхности щетками или ветошью, при помощи ультразвука, пескоструйной об­работкой, шлифованием и др.)

Процесс дезактивации проходит две стадии (рис.3.3). Первая заключается в преодолении связи между носителями радиоактивных загрязнений и поверхностью обрабатываемого объекта (16).

В случае глубинного радиоактивного загрязнения сначала про­изводят извлечение глубинных загрязнений на поверхность (1а), после этого загрязнение переходит из глубинного в поверхностное и затем удаляется. Вторая стадия заключается в транспортировке радиоактив­ных загрязнений с обрабатываемого объекта (2) (рис.3.3).

* Раньше в качестве внесистемной единицы измерения уровня радиоактивного загрязне­ния поверхностей использовали - мр/ч

Рис.3.2. Классификация способов дезактивации

Если вторая стадия прово­дится не в полной мере или отсутствует, то происходит вторичное загрязнение в процессе самой дезактива­ции, т.е. происходит пере­распределение загрязнений на поверхности, а не их уда­ление (стадия 3). При дезак­тивации снятием верхнего загрязненного слоя две ста­дии процесса происходят одновременно.

Рис.3.3. Стадии процесса дезактивации

Процесс дезактивации может осуществляться на основе незамк­нутого и замкнутого циклов (рис.3.4).

Дезактивирующий раствор (1) подается насосом (2) через уст­ройство (3) на обрабатываемую загрязненную поверхность (4). Обра­батывающая рецептура (5),содержащая РВ, в ходе второй стадии про­цесса попадает на предметы, расположенные рядом (рис.3.4а). По су­ществу происходит обеззараживание одного объекта и загрязнение другого.

Рис. 3.4. Схема процесса дезактивации с незамкнутым (а) и замкнутым (б) циклом

Дезактивация с незамкнутым циклом допускается при относи­тельно небольших уровнях радиоактивных загрязнений, когда РВ раз­бавляются большой массой дезактивирующей среды (водой или воз­духом). Тогда окружающая территория будет загрязнена ниже допус­тимых уровней.

При замкнутом цикле осуществляется (рис.3.46) сбор (6) отра­ботавших дезактивирующих сред. Они могут либо очищаться от ра­диоактивных загрязнений (7) и использоваться вторично для после­дующей дезактивации, либо транспортироваться в могильники (8) для захоронения.