Az alkalmazott modellrendszerek műveleti paramétereinek

A bázistechnológia továbbfejlesztésével nyert eljárások laboratóriumi hatáselemzésének technológiai paramétereit a IV.5-6. táblázatokban foglaltam össze. A kiszakaszolható berendezések a GF-ők dekontaminálására egy három belső ciklusból álló (10 lépéses), míg az 1.VT esetén két belső ciklusból álló (7 lépéses) eljárást fejlesztettünk ki. A két technológia előoxidációs lépésében a permangánsav koncentráció egyaránt 1 g⋅dm^-3, azonban a GF-re kifejlesztett technológiában a savas pH beállításához a HNO₃ adagolása pH mérés alapján történt, míg az 1. VT esetén számított mennyiségű HNO₃ hozzáadásával valósítottuk meg.

Az oxidoldási lépésben az oxálsav koncentráció mindkét esetben 5 g⋅dm^-3, a GF dekontaminálása esetén az oxálsav mellett 13 g⋅dm^-3 bórsavat is tartalmazott a dekontamináló oldat.

A kiszakaszolható berendezések totál dekontaminálására egy két belső ciklusból álló (7 lépéses) és egy 3 belső ciklusból álló (10 lépéses) eljárást fejlesztettünk ki. A két belső ciklusból álló technológiában a HMnO4-oldat koncentrációját 3,0 g⋅dm^-3-re, az oxálsav-oldatkoncentrációját 7 g⋅dm^-3-renöveltük. A három ciklusos eljárásnál az oldat koncentrációk megegyeznek az 1.VT technológiánál alkalmazott értékekkel, emellett minden technológiai lépésben a kontaktidőket 0,5 órára csökkentettük le.

A IV.5. táblázat adataiból látható, hogy a kiszakaszolható berendezésekre kifejlesztett eljárások technológiai paraméterei – a fent említett eltérésektől eltekintve – lényegében azonosak, kivétel a GF-k dekontaminálásánál alkalmazott kisebb hőmérséklet és térfogat/felület arány. A kémiai kezelések során a belső ciklusokat minden esetben 13 g⋅dm^-3bórsavas mosással zártuk. A kezelt ausztenites acél felületek passziválására a GF esetén a 9. műveleti lépésben, az 1.VT esetén a 6. lépésben a bórsav oldathoz 100 ppm H₂O₂-ot adagoltunk.

A teljes dekontaminációs ciklus végén – GF esetén a 10., az 1.VT és a két ciklusos totál dekontaminációs technológia esetén a 7. és a három ciklusos totál dekontaminációs technológia esetén a 9. lépésében – az acélfelületen maradt mobilis

oxidréteg maradványokat nagy sebességű 13 g·dm^-3 koncentrációjú bórsav oldattal távolítottuk el. A kémiai kezelések utolsó műveleti lépésében megválasztott áramlási sebesség a modellrendszerekben elérhető legnagyobb értékkel valósult meg, azaz GF esetén 2,5 m⋅s^-1, a többi kiszakaszolható technológiánál 1,5 m⋅s^-1.

Optimált technológiai

IV.5. táblázat: A kiszakaszolható primerköri berendezésekre kifejlesztett dekontaminációs technológiák műveleti paramétereinek összehasonlító táblázata

A kiszerelhető berendezésekre kifejlesztett dekontaminációs technológiák műveleti paramétereit a IV.6. táblázat tartalmazza. A kifejlesztett technológiák előoxidációs lépéseiben a totál dekontaminációs eljárásnál a permangánsav koncentrációt 3,0 g⋅dm^-3-re emeltük. A két eljárás oxidoldási lépéseiben csak az alkalmazott kontaktidőkben van különbség. A belső ciklusokat fél órás vizes mosással zártuk. Passziválási lépést csak az FKSZ dekontaminálásánál alkalmaztunk a 6.

lépésben. A technológiák záró lépéseként a felületeken maradt oxidmaradványok eltávolítására vizes mosást alkalmaztunk. A totál dekontaminációs kezelések után passziválási lépésre nincs szükség, mivel a dekontaminált szerkezeti anyagok nem kerülnek további erőművi felhasználásra. A technológiai paramétereket tekintve látható,

hogy az alkalmazott hőmérséklet, és az áramlási sebesség nagyobb volt a totál dekontaminációs eljárás során.

Optimált technológiai paraméterek FKSZ dekontaminálás

Vizes mosás Millipore víz Kontaktidő: 0,5óra

Térfogat/felület arány 14,0 14,0

Hőmérséklet (°C) 90(75°C) 85-90*

Áramlási sebesség 10^-3 m³⋅óra⁻¹ 36 m³⋅óra⁻¹

*kémiai kezelés során a hőmérséklet folyamatosan 85-90 °C volt

IV.6. táblázat: A kiszerelhető berendezésekre kifejlesztett dekontaminációs technológiák műveleti paramétereinek összehasonlító táblázata

A kiszakaszolható és kiszerelhető berendezéseken végrehajtott kémiai kezelések műveleti paramétereit összehasonlítva megállapítható, hogy alapvető különbség az alkalmazott térfogat/felület arányokban van. Az alkalmazott oldat térfogat (lásd. IV. 4.

táblázat) és vegyszer koncentráció együttesen a dekontamináló oldat hatóanyag tartalmát adja meg, amely jelentősen befolyásolja adott technológia hatékonyságát.

IV.2.4. Vizsgálati eljárások

E fejezetben ismertetem a kifejlesztett technológiák hatékonyságának meghatározására szolgáló vizsgálati módszereket, illetve a dekontaminációs kezelést megelőzően, és azt követően a felületek korróziós és felületkémiai állapotát reprezentáló eljárásokat.

IV.2.4.1. A kémiai dekontaminálások hatékonyságának vizsgálata γγγγ-spektrommetriás módszerrel

A dekontaminációs kezelést megelőzően, illetve azt követően a vizsgált hőátadó acélcsőminták felületén megkötődött radionuklidok által emittált γ-sugárzás intenzitását Oxford-Tennelec n-típusú HpGe félvezető detektorral (14% relatív hatásfok, 1,85 KeV felbontás 1332,5 KeV-nél, felület: 50 mm², vastagság: 5 mm) és sokcsatornás amplitúdó-analizátorral (Oxford Instruments Inc., típus: PCA-Multiport (8k)) határoztuk meg.

A mért intenzitás adatokból először kiszámítottuk a nuklidonkénti dekontaminációs faktorokat (DFi). A (DFi) -értékek meghatározása a következő

(DFi): az i-dik radionuklid dekontaminációs faktora

(Ii)1: az i-dik radionuklid aktivitásával arányos intenzitás a kémiai kezelést megelőzően

(Ii)2: az i-dik radionuklid aktivitásával arányos intenzitás a kémiai kezelést követően.

A (DFi) értékek nuklidonkénti meghatározása mellett kiszámítottuk a vizsgált csőmintára jellemző kumulatív dekontaminációs faktorokat (DF):

( ) ( )

A dekontaminációs technológia hatékonyságának analízisét elsősorban a fenti (8) összefüggés alapján számolt DF-értékek összehasonlításával végeztem. Meg kell jegyeznem, hogy a hatékonyság megállapítására szolgáló kumulatív dekontaminációs faktor egy arányszám. Mivel a felületi oxidrétegekben akkumulálódott radionuklidok eloszlása inhomogén, így a különböző mértékben szennyezett minták aktivitásával arányos intenzítás értékekből meghatározott kumulatív dekontaminációs faktor értékek akár azonos nagyságrendű értékeket is képviselhetnek. Ennek tükrében hatékonyságok

jellemzésére a számolt DF faktorok összehasonlításánál, elsősorban a nagyságrendbeli eltéréseket érdemes figyelembe venni.

IV.2.4.2. A dekontamináló oldatokba bejutó korróziós termékek mennyiségének meghatározása ICP-OES módszerrel

A technológia fejlesztés során a különböző modellrendszerben a dekontamináló reagensek hatására a csőminták felületéről az oldatfázisba beoldódó fő ötvöző komponensek (Fe, Cr, Ni) mennyiségét ICP-OES módszerrel mértük. A PE Analitikai Kémia Intézeti Tanszék ICP-OES készülékének típusa és kimutatási határa a IV.1.3.4.

fejezetben található.

Az oldatfázisba beoldódott ötvöző komponensek koncentrációjának mérése alapján becslést végeztünk az acélcsövek felületéről átlagosan beoldódott felületi rétegvastagságra (d) vonatkozóan. A beoldódott ötvöző komponensek mennyiségéből meghatározott becsült átlagos felületi rétegvastagságot a IV.1.3.4. fejezetben található (6.) összefüggés alapján határoztuk meg.

Meg kell jegyeznem, hogy az említett összefüggés alapján számolt felületi rétegvastagság egy becsült érték, amely mintafelületen jelenlévő oxidréteg inhomogenításából, illetve a mintafelületeken a kristályos oxidlerakódások eltérő eloszlásából adódóan nem minden esetben ad értékelhető eredményt. A dekontaminációs technológiák alkalmazása során az eltávolított oxidréteg vastagságok megállapítására elsősorban a mintákról készített keresztmetszeti csiszolatok SEM-felvételeit használtam fel.

IV.2.4.3. A dekontaminált szerkezeti anyagok elektrokémiai és felületkémiai vizsgálata

Összehasonlító voltammetriás vizsgálatokat végeztem annak eldöntésére, hogy a hőátadó acélcső próbatestek korróziós állapota (passzivitása) szignifikáns változásokat szenved-e a különböző mérőrendszerekben végrehajtott dekontaminációs kezeléseket követően. Az eredeti és a dekontaminált acélcsőminták felületének passzív állapotát a lineáris voltammetriás módszerrel a IV.1.3.1. fejezetben leírt módon végeztem el.

A próbatestekből a modellrendszerekben végrehajtott teljes dekontaminációs ciklust megelőzően, illetve azt követően levágott 20 mm hosszúságú csőszakaszok

egyik negyedének belső felületén kialakult oxidréteg morfológiáját és kémiai összetételét pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM), illetve elektrongerjesztésű energia-diszperzív röntgenanalitikai (EDX) módszerrel a PE Anyagmérnöki Intézetében tanulmányoztam. Kiegészítésképpen elkészítettem (a IV.1.2. fejezetben leírtak szerint) a vizsgált hőátadó acélcső minták metallográfiai csiszolatait is, amelyeket szintén SEM-EDX módszerrel a IV.1.3.2. fejezetben részletezett módon vizsgáltam.