Основные способы дезактивации: перечисление, краткая характеристика.

Существующие способы дезактивации можно классифицировать по различным признакам, которые, с одной стороны, определяются особенностями РА загрязнения, а с другой – условиями проведения самой дезактивации, выбор которой диктуется спецификой РА загрязнения различных объектов.

На рисунке 2 приведена классификация основных способов обеззараживания. В ее основу положены агрегатное состояние дезактивирующей среды и особенности проведения собственно дезактивации. В зависимости от агрегатного состояния дезактивирующей среды все способы можно разделить на безжидкостные, жидкостные и комбинированные. Жидкостные могут быть основаны на использовании механического воздействия (например, за счет напора струи воды) или в результате обработки специальными растворами.

Желание повысить эффективность дезактивации привело к осуществлению обработки путем сочетания различных способов. Под комплексной дезактивацией следует понимать обработку одного и того же объекта различными способами. Например, в Чернобыле оборудование и помещения обезвреживались сначала при помощи пылесосов, а затем с помощью ДР.

Рис. 2. Классификация способов дезактивации

Такая же последовательность соблюдалась при дезактивации полимерных полов помещений после локальных аварийных РА загрязнений порошкообразным препаратом. В условиях массового загрязнения может возникнуть необходимость многократной очистки. В Чернобыле многократная дезактивация проводилась вынужденно в связи с множественным вторичным загрязнением одних и тех же объектов и недостаточной эффективностью одноразовой обработки

Не все способы применяются одинаково часто. По этой причине их можно условно разделить на две группы — основные и вспомогательные. На рис.2 приведены основные способы дезактивации, особенности которых будут более подробно рассмотрены в дальнейшем.' К вспомогательным следует отнести те, которые осуществляются без применения технических средств (протирание загрязненной поверхности щетками или ветошью) или при помощи ультразвука, с использованием энергии электрического поля, оплавлением верхнего загрязненного слоя, шлифованием. Последняя группа вспомогательных способов в системе не применяется.

Процесс дезактивации происходит в две стадии, рис. 3. Первая заключается в преодолении связи между носителями РА загрязнений и поверхностью обрабатываемого объекта (1-б). В случаях глубинного РА загрязнения сначала производят извлечение глубинных загрязнений, на поверхность (1-а). После этого загрязнение переходит из глубинного в поверхностное и затем удаляется.

Не менее важной является вторая стадия процесса дезактивации. Она заключается в транспортировке РА загрязнений с обрабатываемого объекта (2) рис. 3. Когда вторая стадия проводится не в полной мере, а тем более отсутствует, то происходит оседание РА загрязнений (3). А это значит, что мы встречаемся со вторичным загрязнением уже в процессе самой дезактивации. Фактически имеет место перераспределение загрязнений на поверхности, а не их удаление.

Подобное разграничение процесса дезактивации на две стадии несколько условно. Эта условность определяется тем, что обе стадии могут происходить одновременно, либо с преимуществом какой-либо из них. Исключение составляет дезактивация снятием верхнего загрязненного слоя, когда две стадии процесса происходят одновременно. Далее приведена краткая характеристика основных способов дезактивации.

Дезактивация струей газа (воздуха) и пылеотсасыванием. В первой стадии процесса дезактивации струей газа (воздуха) с поверхности удаляются РА загрязнения в виде жидкости, мелких частиц и структурированных масс; РА загрязнения переводятся во взвешенное или аэрозольное состояние. Для повышения эффективности используется воздушная струя с. введенным в нее порошка, обладающего абразивным действием и способного снять верхний слой, загрязнение которого вызвано проникновением РА веществ вглубь материала. Коэффициент дезактивации резко возрастает и может достигнуть 200, что гарантирует отличное качество обработки. Вторая стадия связана с удалением РА загрязнений с обрабатываемого объекта, когда эти загрязнения во взвешенном состоянии приобретают способность двигаться по инерции.

Данный способ можно использовать для дезактивации окрашенных металлических изделий и пористых материалов, например, бетона и кирпича, в случае глубинного загрязнения. Существенными недостатками является расход абразивного порошка, возникновение смеси РА загрязнений с отработавшим абразивным порошком, механическое повреждение обрабатываемых поверхностей, воздействие на человека аэрозолей. В связи с этим предпочтение следует отдать установкам, работающим на принципе замкнутого цикла.

При дезактивации пылеотсасыванием поток воздуха направлен не на обрабатываемую поверхность, а от нее. Фильтрация загрязненного потока позволяет улавливать удаленные частицы и осуществлять очистку на основе замкнутого цикла— в этом преимущество способа пылеотсасывания от дезактивацией струей газа или воздуха.

В процессе работы пылесосов загрязняются внутренние поверхности воздушного тракта и особенно пылесборник и фильтр. Это представляют опасность для персонала, а сама дезактивация пылесоса трудоемка и требует соблюдения особых мер безопасности.

Дезактивация снятием загрязненного слоя и изоляцией загрязненной поверхности. При снятии загрязненного слоя совмещаются две стадии процесса дезактивации. Этот способ может быть реализован в отношении местности, дорог, окрашенных изделий, строительных материалов и конструкций и т.п.

С учетом гарантии эффективной дезактивации, неровностей обрабатываемых поверхностей и грунта, неравномерности проникновения РН можно считать, что снимаемый верхний загрязненный слой должен быть в два раза толще глубины проникновения РН.

К недостаткам данного метода следует отнести сопутствующие процессы, связанные с транспортировкой снятого загрязненного материала, его захоронением, что оборачивается неизбежным вторичным РА загрязнением и требует проведения дополнительных дезактивационных работ. Весь процесс дезактивации снятием загрязненного слоя весьма трудоемок.

Изоляция загрязненной поверхности направлена, главным образом, на защиту от  гамма-излучения. В таблице 3 приведены расчетные значения толщины для среднего значения энергии гамма-излучения, составляющего 0,4 МэВ.

Дезактивация струей воды и паром. Является доступным и широко применяемым способом дезактивации оборудования, участков местности с твердыми покрытиями, транспортных и др. средств. Эффективность ее зависит от структуры струи, расхода воды и напора (давления) перед насадкой, генерирующей водную струю. Введение в низко- и средненапорные струи абразивных препаратов, использование импульсного режима обработки позволяет добиться сравнительно высокого значения КД.

Обработку транспорта, оборудования, аппаратуры, зданий и сооружений можно осуществлять струей пара, где он используется в качестве рабочего тела для непосредственной обработки загрязненной поверхности. КД может достигать в некоторых случаях 100 и более. Кроме  того пар применяют для эжектирования воды или дегазирующих растворов (ДР) из емкости.

Однако этот способ имеет ряд слабых сторон. Для генерации пара требуются специальные установки с относительно большой производительностью.

Применение и эксплуатация котлов требует значительных материальных затрат и расхода энергетических ресурсов. Кроме того, при работе с котлами, как с аппаратами под давлением, требуется строгое соблюдение многих правил техники безопасности. Снижение расхода пара при достаточной эффективности дезактивации достигается применением пароэмульсионного способа. Он предусматривает использование ДР, которые стойки к воздействию пара и не теряют дезактивирующей способности.

Дезактивация с помощью дезактивирующих растворов. Дезактивация значительной части объектов (транспорта, одежды, оборудования, зданий, помещений, дорог с твердым покрытием) осуществляется с применением. ДР различного состава и целевого назначения. Известны и используются сотни различных композиций ДР. Вне зависимости от их состава процесс дезактивации идет по следующей схеме: (Поверхность + РА загрязнения) + ДР —> Поверхность + (ДР + РА загрязнения). Эту схему можно интерпретировать следующим образом: для дезактивации ДР должны преодолеть связь РА загрязнений с поверхностью объекта (первая стадия процесса дезактивации) и удерживать эти загрязнения, предотвратив их возможность осаждения на уже обработанную поверхность. Затем создать условия для удаления загрязнений вместе с отработавшими ДР.

При использовании ДР, как и других жидкостных способов, не рекомендуется обработка пористых материалов, таких как кирпич, шифер, некоторые сорта бетона, древесина неокрашенная и некоторые другие, так как в водной среде усугубляется процесс проникновения РА загрязнений вместе с водой на еще большую глубину.

В зависимости от состава ДР можно разделить на три основные группы: ДР на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ), окислителей и сорбентов.

ДР на основе ПАВ применяют для дезактивации различных объектов путем орошения поверхности с одновременным протиранием щетками, механическое воздействие которых позволяет интенсифицировать процесс дезактивации, т.е. способствовать извлечению загрязнений и удалению их вместе с отработавшим ДР. КД повышается при введении 10-40% абразивного порошка и может достигать 80.

Некоторые ПАВ, могут быть использованы для дезактивации пеной. Пена позволяет обрабатывать авиационную технику, некоторые виды оптической, электронной и другой аппаратуры. Недостатки данного способа связаны с осуществлением второй стадии процесса дезактивации — транспортирующая способность пены незначительна. С течением времени пена гаснет, образуется очень тонкий и порой не сплошной слой жидкости, что дает возможность РА загрязнениям вновь вернуться на уже обработанную поверхность. Это обстоятельство предопределяет двухстадийную обработку: нанесение пены и ее выдержка (экспозиция) в течение определенного времени; затем происходит удаление пены струей воды, воздействием вакуума или механическим путем.

ДР растворы на основе окислителей многокомпонентны. В их состав входят кислоты (например, азотная и щавелевая), щелочи (едкий натр), а также некоторое количество ПАВ,. ДР на основе окислителей применяются для дезактивации замасленных, сильно загрязненных и подвергшихся коррозии металлических поверхностей, а также в случаях удаления глубинных РВ вместе с верхним загрязненным слоем. Растворы подобного типа являются одними из основных в атомной энергетике при дезактивации аппаратуры и главным образом внутренних контуров различных агрегатов, соприкасающихся с теплоносителем и подвергшихся коррозии.. Кроме того эти ДР используются при обеззараживании оборудования отработавших ЯЭУ. Обычно численные значения КД не меньше 30, что по шкале качества определяют как удовлетворительные.

Третью группу ДР составляют суспензии, т.е. такие системы, в водной среде которых распределены твердые частицы. Этими твердыми частицами являются сорбенты, о них более подробно будет рассказано в следующем пункте. В качестве сорбентов могут применятся бентонитовые глины, сульфитно-спиртовая барда, цеолиты и др. Суспензии этой группы применяются для дезактивации внутренних и внешних вертикально расположенных стен зданий.

Использование сорбентов и полимерных пленок. Сорбентами называют порошки, способные поглощать на своей поверхности различные вещества, в том числе и РН. Процесс поглощения веществ называют адсорбцией, в результате которой вещества самопроизвольно извлекаются из различной среды: жидкой и газообразной. Концентрация извлеченных на поверхность веществ в сотни и даже тысячи раз превышает их концентрацию в среде, окружающей сорбент.

Способность адсорбировать различные вещества придает им пористая структура поверхности. Многочисленные поры, резко увеличивают поверхность сорбентов, а следовательно способность адсорбировать. Такая способность определяется размерами пор и удельной поверхностью. Поры имеют очень небольшие размеры, порой соизмеримые с размерами молекул.

Удельная поверхность пор измеряется в м2/кг, она показывает размер поверхности сорбента с учетом пор, приходящих на 1 кг порошка. Удельная поверхность такого сорбента как глина превышает 10 000 м2/кг, активированного угля в сотни раз больше.

Сорбенты применяют для извлечения РН из газовой и водной сред в процессе очистки воды и воздуха, а также с различных поверхностей загрязненных объектов. Сорбенты, которые применяются для дезактивации, могут быть на основе минеральных веществ. К минеральным сорбентам относятся упомянутые ранее глины и цеолиты. Глинистые сорбенты (бентониты различного класса, монтмориллонит, каолин, гидрослюда) желательно подвергнуть активации, что увеличивает их адсорбционную способность. К минеральным сорбентам относятся также диатомиты, опоки, которые образовались из мельчайших микроорганизмов.

При использовании минеральных сорбентов помимо адсорбции, происходит набухание - процесс увеличения массы вещества путем поглощения воды, содержащей РН. Заметим, что сорбенты в результате адсорбции извлекают РН, находящиеся в молекулярной и ионной форме.

К угольным сорбентам относятся углеродные материалы, получаемые высокотемпературной обработкой различных ископаемых углей, древесных пород, торфа и других веществ, богатых углеродом. После обработки паром или инертными газами, которая необходима для очистки пор, вводят добавки, связывающие различные РН.

Процесс дезактивации при использовании сорбентов идет в две стадии, которые отличаются от стадий других способов дезактивации. Сначала имеет место движение РН к поверхности сорбента, а затем собственно их адсорбция на этой поверхности. Эти стадии процесса продолжительны по времени. Если струей воды, например, процесс дезактивации осуществляется за секунды, то в случае применения сорбентов он исчисляется десятками минут, а иногда и часами. Сорбенты способны избирательно поглощать различные РН (селективность).

Для образования  пленок применяются главным образом полимерные материалы, а также сорбенты. В зависимости от целевого назначения следует различать три группы пленок: изолирующие (аккумулирующие), дезактивирующие и локализующие. Изолирующие пленки предварительно (наносятся на чистую незагрязненную поверхность; в отличие от локализующих, которые наносят на поверхность уже подвергшуюся РА загрязнению. Действие дезактивирующих пленок заключается в закреплении их на поверхности объекта и проникновении РА загрязнений в глубь материала пленки. Дезактивирующие удаляются с поверхности объекта вместе с удерживаемыми ими РА загрязнениями. Срок действия изолирующих (неудаляемых) может исчисляться месяцами и даже годами. Локализующие в зависимости от объекта и целевого назначения могут быть как удаляемыми так и неудаляемыми.

Локализация радиоактивных загрязнений. Под локализацией РА загрязнений следует понимать, применение способов, предотвращающих переход РВ с загрязненной поверхности или из воздушной и водной среды на другие незагрязненные поверхности или в какую-либо среду, не содержащую радиоактивные вещества в опасных количествах. В связи с тем, что локализация осуществляется при помощи тех же технических средств и способов, что и дезактивация, уместно их рассмотреть в совокупности.

Локализация по существу есть предотвращение вторичного загрязнения объектов. Основными способами локализации считаются:

1. Изоляция загрязненной поверхности. Подвергаются загрязненные местности, дорога, сооружения, транспорт и одежда.

2. Пылеподавление. Относится главным образом к местности. Причем одновременно происходит изоляция загрязненной территории

3. Обваловка. Связана с закреплением грунта, обрамляющего акватории, и предотвращением распространения загрязнений течением рек, паводком, перемещением грунтовых и других вод.

4. Химико-биологическое задернение грунта. Направлено на рекультивацию земель, подвергшихся загрязнению с тем, чтобы исключить возможность поражения растений и животных

Дозовые пределы суммарного облучения за календарный год для различных категорий облучаемых лиц ( по НРБ-99).