УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕЗАКТИВАЦИИ ЛОМА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ
STAINLESS STEEL SCRAP DEACTIVATION UNIT

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к устройствам для удаления радиоактивного загрязнения с металлических поверхностей, и может найти применение для дезактивации поверхностей отходов свинца, углеродистых и нержавеющих сталей, образующихся при ремонте и демонтаже оборудования радиохимических лабораторий и производств.
Известна установка для получения гипохлорита натрия (Патент РФ 2349682, C25B9/06, опубл. 20.03.2009 г.). Установка включает не менее двух проточных электролизеров, в корпусе которых размещены по несколько электролитических ячеек, электродный модуль, состоящий из монополярных и биполярных пластинчатых электродов, узел подачи воды на разбавление поваренной соли и емкость приготовления раствора поваренной соли, которая соединена с насосом-дозатором подачи раствора поваренной соли в первый электролизер, выход которого соединен с входом второго электролизера. Недостатком известной установки является невозможность удаления шлама, осыпающегося с поверхности катода, отсутствие возможности использования электродов сложной формы, отличной от пластины, исключена возможность периодического действия электролизера, электроды закреплены стационарно и для их замены требуется разборка электролизной ячейки, отсутствует возможность поддержания оптимальной рабочей температуры.
Известна установка для электрохимической дезактивации металлических поверхностей (Патент РФ 2448380, G21F9/28, опубл. 20.04.2012 г.), выбранная в качестве прототипа. Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к устройствам для удаления радиоактивного загрязнения с металлических поверхностей, и может найти применение для дезактивации поверхностей отходов свинца, углеродистых и нержавеющих сталей, образующихся при ремонте и демонтаже оборудования радиохимических лабораторий и производств. Установка содержит катодное устройство, выполненное из коррозионностойкого токопроводящего материала, например нержавеющей стали, в виде прямоугольного герметичного полого корпуса, основанием которого является прямоугольный фланец из нержавеющей стали, с внешней стороны которого герметично закреплена резиновая прокладка, в корпусе расположен, по крайней мере, один штуцер для подачи электролита из емкости для электролита и штуцер для вакуумирования полости прямоугольного герметичного полого корпуса катодного устройства, удаления шлама и электролита; токоподводы с отрицательным и положительным полюсами источника тока; емкость для электролита; насос, который является вакуумным; сборник электролита, служащий для накопления и возврата электролита в емкость для электролита, который представляет собой герметичную емкость из нержавеющей стали, оснащенную в нижней части шаровым краном для слива шлама и уровнемером; брызгоотделитель, выполненный в виде герметичной емкости из нержавеющей стали, в верхней части которого установлен вакуумметр, причем все элементы установки смонтированы на подвижной платформе.
Недостатком указанного прототипа является то, что в процессе дезактивации происходит загрязнение электролита продуктами растворения материала дезактивируемой поверхности, в том числе радионуклидами, в связи с этим уменьшается срок службы электролита и необходима его частая замена. Необходимо обеспечение герметичного закрепления катодного узла на дезактивируемой поверхности, в связи с чем усложняется эксплуатация устройства и возрастают требования к качеству обработки и геометрии дезактивируемой поверхности.
2
Задачей настоящего изобретения является разработка устройства, позволяющего эффективно проводить процесс дезактивации, с возвращением металла в народное хозяйство. Поверхностное загрязнение менее 20 частиц/см*мин. Использование дезактивированной поверхности в качестве катода позволяет избежать электрорастворения металла этой же поверхности, увеличивается срок службы электролита, уменьшается потеря металла.
Для осуществления заявленного изобретения используется режим, когда отмываемая деталь является катодом, а роль анода выполняет вспомогательный графитовый электрод. Такой режим, называемый катодным, воспроизводит процессы в диафрагменном электролизере. Оксидная пленка, насыщенная радионуклидами и покрывающая металлическую поверхность, разделяющая анодное и катодное пространства, хорошо смачивается и пропитывается электролитом. В этих условиях в электролите, при концентрации хлорида натрия 40-150 г/л, в катодном пространстве между металлом и оксидной пленкой активизируется процесс разложения воды с образованием водорода. Водород образует пузырьки, давление в которых оказывается достаточным, чтобы преодолеть силу сцепления пленки с металлом, и пленка отслаивается. При использовании графитового анода, устойчивого к электрорастворению, значительно увеличивается срок службы электролита за счет отсутствия его загрязнения материалом анода, подвергшимся электрорастворению.
Установка для дезактивации лома нержавеющей стали включает токоподвод к обрабатываемой поверхности, соединенный с источником тока, емкость для электролита, насос, сборник электролита, служащий для накопления и возврата электролита в емкость для электролита. Но в отличие от прототипа в устройстве используется анодное, устройство выполненное из неэлектрорастворимого материала в виде коаксиально расположенного самоцентрирующегося электрода и соединенное стационарно с верхним токопроводом выше уровня электролита, распределенным по окружности электрода и фрагмента, соединенного с отрицательным полюсом источника тока при помощи сменных струбцин, закрепляемых таким образом, чтобы верхняя часть струбцины с кабелем находилась выше уровня электролита, уровень электролита должен быть выше торца дезактивируемого фрагмента на 30-40 мм, открытый электролизер, снабженный кольцевым отсосом для хлора, имеется рубашка с теплоносителем для поддержания температурного режима теплоносителя, в нижней части установлена опорная плита с отверстиями 30 мм для установки подставки под корзину для дезактивируемого фрагмента и электрода, на подставку устанавливается корзина, оснащенная устройствами для фиксации и центровки дезактивируемого фрагмента, внутрь фрагмента размещается самоцентрирующийся электрод, дно аппарата коническое, снабженное двумя шиберными затворами для выгрузки мелкодисперсного шлама. Подставка представляет собой цилиндр с верхним и нижним фланцами для придания устойчивости при установке на опорную плиту и удержания корзины с дезактивируемым фрагментом и электродом, внутри подставки смонтирована сетчатая корзина с ячеей 10 мм с открывающимся дном для сбора радиоактивного шлама.
Установка работает следующим образом (см. чертеж).
3
Необходимо вынуть наборный электрод (1) из корзины (2). В корзину поместить дезактивируемый фрагмент (3). Произвести заправку аппарата дезактивации ≈3 м раствора хлорида натрия. Произвести загрузку корзины с фрагментом кран-балкой в аппарат дезактивации, предварительно выполнив подключение фрагмента к отрицательному полюсу выпрямителя. Кабели должны распределяться на фрагменте равномерно в обозначенных местах. Далее необходимо снять траверсу (9) с корзины, опустить наборный электрод в центр фрагмента, выполнить его центрирование и выполнить заполнение аппарата дезактивации приготовленным раствором. Включить силовую цепь выпрямителя с пульта управления, после чего произвести плавное увеличение тока до требуемых величин (4000-4500 А). Осуществить визуальный контроль протекания процесса, а также температуры рубашки бака аппарата дезактивации. В случае нормального протекания процесса выдержать установленные параметры в течение 20-30 минут, осуществляя непрерывный контроль за концентрациями хлора и водорода, а также за протоком и температурой воды, охлаждающей выпрямитель. После установленного периода времени процесса «отмывки» (20-30 минут) ручкой регулятора на пульте управления произвести плавное снижение тока до 0 и выключить выпрямитель кнопкой «Откл.». Приподнять корзину над баком таким образом, чтобы струбцины токоподвода (6) находились на высоте 1 метра над уровнем пола площадки. Снять струбцины с фрагмента, установив их на специальные держатели около перил. Увести корзину с фрагментом и обмыть проточной водой фрагмент и корзину, произвести визуальный контроль внутренней поверхности фрагмента. Извлечь дезактивируемый фрагмент из корзины. При замене электролита или опорожнении аппаратов необходимо произвести выгрузку шлама. Для этого полностью открыть верхний шибер (7) и закрыть его после заполнения дозатора-накопителя для мелкого шлама (8). Для опорожнения дозатора-накопителя - нижний шибер (10) при закрытом верхнем, после сброса порции шлама закрыть нижний шибер. Операцию повторить несколько раз, до тех пор, пока не пойдет электролит, свободный от шлама. Для опорожнения аппарата дезактивации от электролита необходимо открыть верхний шибер, затем нижний шибер. После сброса электролита извлечь подставку (4) и произвести опорожнение сетчатого бункера от крупных частиц шлама (5). При необходимости произвести очистку опорной решетки (8) аппарата дезактивации.