V. KÍSÉRLETI EREDMÉNYEK
V.2. A kémiai dekontaminációs bázistechnológia továbbfejlesztett változatainak
V.2.4. A kémiai dekontaminációs technológiák felületkémiai hatásainak,
V.2.4.2. Az 1-3 reaktorblokk gőzfejlesztőiből származó minták
Az 1-3 reaktorblokk gőzfejlesztőiből származó mintafelületek morfológiáját és dekontaminálásuk hatékonyságát az V.29. ábra és az V.7. táblázat szemlélteti. Az ábráról látható, hogy a négy különböző típusú felületen összesen ötféle kémiai kezelést hajtottunk végre.
A technológia fejlesztésnél alkalmazott hőátadó acélcső mintákat a korábbi években AP-CITROX eljárással dekontaminálták. Az eljárást követően mobilis oxidmaradványok hibrid szerkezetű, vastag rétege alakult ki a felületen. A rétegekben az amorf vas-oxidok (hidroxidok) és a kristályos, magasabb átlagrendszámú elemeket (Cr, Ni) tartalmazó fázisok (spinell és ausztenit) váltakozva fordulnak elő. Ennek megfelelően a hibrid szerkezetű rétegben a radionulidok eloszlása is inhomogén.
Mindez arra enged következtetni, hogy dekontaminációs technológia fejlesztésénél felhasznált minták felületének morfológiája és kémiai összetétele alapján az oxidrétegben akkumulálódott radionuklidok mennyiségét nem lehet egyértelműen megbecsülni. A vizsgálati eredmények alapján a következő megállapításokat tehetjük:
(1) A minták dekontaminálhatósága a felületi tulajdonságaik tükrében
A minták felületi tulajdonságait figyelembe véve elmondható, hogy az oxidrétegekben közel 24-32%-os krómdúsulás figyelhető meg (V.29. ábra). Az oxidréteg vastagságát tekintve a 8-11 µm vastagságú oxidréteg eltávolításával értünk el DF > 180 értéket, valamint a kvázi-statikus modellrendszerben végrehajtott totál dekontaminálásnál, ahol feltehetően már a tömbfázis felületközeli hányada is eltávolításra került. Mindez arra enged következtetni, hogy egy vastagabb hibrid szerkezetű oxidrétegben feltehetően több radionuklid akkumulálódik.
Bázistechnológia továbbfejlesztésével nyert dekontaminációs eljárások hatékonyságát – hasonlóan, mint a négyes blokki minták dekontaminálásánál – itt is elsősorban a 60Co radionuklid eltávolíthatósága szabja meg. Összességében megállapítható, hogy mindegyik – a korábbi években AP-CITROX eljárással dekontaminált – mintafelületen a 60Co radionuklid eltávolíthatósága 99%-os hatékonysággal valósítható meg.
V. 29. ábra: Az 1-3 reaktorblokk gőzfejlesztőiből származó minták SEM-felvételei az V.7. táblázatnak megfelelő sorrendben
2/1(2)GF 1/5(1)GF 2/2(1)GF 1/2(3)GF 1/2(3)GF 1/2(3)GF
− Frontális SEM-felvételek a dekontaminálás előtt N= 1000X
− A metallográfiai csiszolatok SEM-felvételei a dekontaminálás előtt N= 3000X
− A metallográfiai csiszolatok SEM-felvételei a dekontaminálás után N= 3000X
− A jelölt pontokban mért EDX pontanalízis eredményei
V. 7. táblázat:A bázistechnológia különböző változatainak hatékonysága az erőműben eredetileg dekontaminált mintafelületeken modellrendszer típusa dinamikus dinamikus kvázi-statikus kvázi-statikus dinamikus kvázi-statikus A minta származási helye
blokk/ GF (a minta sorszáma a GF adatbázisban)
A bázistechnológia kiszakaszolható és kiszerelhető berendezésekre kifejlesztett változatainak fontosabb technológia paraméterei
térfogat/felület arány 2,7 1,6 14 14,0 2,7 14,0
ciklusok száma 2 3 2 2 2 2
HMnO4 oldat koncentráció 1 g dm-3 1 g dm-3 1 g dm-3 1 g dm-3 3g dm-3 3 g dm-3
hőmérséklet 90°C 30°C 90°C 90°C 90°C 90°C*
áramlási sebesség 1,5 m⋅s-1 1,5 m⋅s-1 10-3 m3⋅óra−1 10-3 m3⋅óra−1 1,5 m⋅s-1 36 m3⋅óra−1 Megjegyzés: * A kémiai kezelés során belső fűtőspirál segítségével a hőmérséklet folyamatosan 85-90°C volt
(2) A dekontaminálás hatékonyságának növelése a technológiai paraméterek optimalizálásával
A technológiai paraméterek optimalizálása révén a dekontaminációs technológia hatékonyságának növelését az 1/2(3) GF minta alapján értelmezhetjük. Az V.7. táblázat adataiból láthatjuk, hogy a legjobb hatékonyságot a legnagyobb térfogat/felület aránnyal, a hőmérséklet állandó 90 °C értéken tartásával, illetve a nagyobb oldat koncentrációval értük el.
A kvázi-statikus rendszerben végrehajtott kémiai kezeléseket összehasonlítva megállapítható, hogy a fent említett technológiai paramétereken kívül az áramlási sebbesség is fontos hatékonyságnövelő paraméter.
A kvázi-statikus modellrendszerben végrehajtott dekontaminációs és a dinamikus rendszerben elvégzett totál dekontaminációs eljárások során hasonló hatékonyságokat értünk el, annak ellenére, hogy a totál dekontaminációs eljárásnál 1-2 µm vastagságú oxidréteg maradt a felületen. A dinamikus rendszerben alkalmazott kisebb térfogat/felület arány – még a nagyobb oldat koncentráció alkalmazása esetén – sem tette lehetővé a spinell oxidréteg homogén oldását. A nagyobb oldat koncentráció csak részlegesen bontotta meg a felületi oxidréteget, de arra elegendő volt, hogy az oxidrétegben akkumulálódott radionuklidok jelentős hányadát oldatfázisba vigye.
(3) A dekontaminációs technológiák felületkémiai és korróziós hatása
Az 1-3 reaktorblokk gőzfejlesztőiből származó mintafelületek morfológiája a kémiai kezelést követően jelentős mértékben megváltozott. Négy acélcső minta dekontaminálását követően a felületeken a teljes oxidréteg eltávolításra került és a kezelés után a felületek kémiai összetétele megfelel a tömbi acélfázis összetételének. A kezelt felületeken két esetben nem sikerült a teljes oxidréteget eltávolítani (V.29. ábra).
Az oxidréteg maradvány króm és oxigén tartalma jelentős. Feltehetően a minták felületén maradt oxidréteg maradványok kevésbé mobilisak. Ezt igazolják a 6.
függelékben összefoglalt dekontamináló oldatokban ICP-OES módszerrel meghatározott Fe, Cr és Ni koncentráció értékek. A kiszakaszolható berendezésekre kifejlesztett dekontaminációs technológiák utolsó lépésében alkalmazott nagy sebességű bórsavas mosás hatására kis mennyiségű oldott ötvöző komponens (< 2,51 mg⋅⋅⋅⋅dm-3)
mutatható ki az oldatfázisokban, amelyek minden esetben két nagyságrenddel kisebb, mint az előoxidációs lépésekben eltávolított fém mennyiségek. Az oxidoldási lépésekben eltávolított jelentős mennyiségű mangán arra utal, hogy a feleslegben alkalmazott oxálsav hatékonyan oldotta a felületeken lerakódott mangán-dioxidot. Ezt alátámasztja az a tény, hogy az EDX területanalízis eredmények alapján az acélcső minták felületén csekély mennyiségű felületi szennyező található. A kvázi-statikus modellrendszerben végrehajtott dekontaminációs eljárást követően kis mennyiségben vegyszer maradványok – mangán-dioxid (Mn = 1,29-2,11%) és szerves szén (C = 0,25-3,07%) – azonosíthatók a kezelt felületeken, azonban a mangán mennyisége egy nagyságrenddel kissebb, mint az AP-CITROX eljárás üzemi alkalmazását követően közvetlenül kivágott 3/4(1) GF hőátadó csőminta felületén azonosított érték (F.2.1.
függelék, Mn = 14,39%).
Az elektrokémiai eredmények figyelembevételével megállapítható, hogy a kezelt felületek passzív állapota nem romlott, a mintafelületek korróziós jellemzőiben kedvezőtlen tendencia a – kémiai eljárással összefüggésben – nem mutatható ki. A dekontaminált felületek átlagos korróziósebessége kisebb, mint 0,40 µm⋅év-1 (V.3-5.
táblázatok).