Többlépéses technológiák

A korrózióálló acélok felületét védő oxidréteg króm tartalma +3 oxidációs állapotban van, és a felület passzív állapotát alapvetően meghatározó rosszul oldódó vegyületeket képez. Az előoxidációs folyamat [84] elsődleges célja, hogy a felületi oxidréteg ezen oldhatatlan, magas Cr és Ni tartalmú komponenseinek (spinellek) Cr^III tartalmát vízoldható Cr^VI-á oxidálja. A Cr oxidációja történhet savas és lúgos közegben is az alábbi egyenletek alapján:

Savas közegben

2Cr³⁺ + 7H2O → Cr2O72- + 14H⁺ + 6e^- (6)

Lúgos közegben

Cr(OH)3 + 5OH^- → CrO42- + 4H2O + 3e^- (7)

A dekontaminációs eljárások legelterjedtebben alkalmazott előoxidáló lépései a permanganát vegyületek savas vagy lúgos közegben történő felhasználásán alapulnak.

Lúgos kálium-permanganátot előoxidáló szerként alkalmazó technológiák: AP/CAN-DECON, AP/CAN-DEREM, CAN-DEREM, APAC, Alkáli perszulfát-Citrox, AP-Sul, AP-NHN, MOPAC, AP-LOMI, APACE, APOX, AP-NOX, AP-Citrox, OZOX, POD-Lúgos, PNS-Citrox.

Savas kálium-permanganátot előoxidáló szerként alkalmazó technológiák: NP-NOx, NP-OX, NP-LOMI, POD-Savas, HOP, EMMA, EMMAC.

Permangánsavat előoxidáló szerként alkalmazó technológiák: HP/CORD, HP/CORD UV (lásd 1. Függelék)

II.1.2.2.2. Oxidoldás

A korróziós rétegek eltávolításának meghatározó lépése. Az oxidoldás mechanizmusa lehet savas vagy reduktív jellegű. A savas oxidoldás alapfolyamata az oxidréteg destabilizálása H⁺ ionokkal [85]. A kémiai dekontaminációs eljárások ásványi vagy szerves savakat használnak. Az oldódási sebesség növeléséhez ezen vegyületek nagy koncentrációban történő alkalmazása szükséges.

Annak érdekében, hogy alacsony koncentrációjú reagensek esetén a felületoldás reakciósebességét növeljük redukálószert kell alkalmaznunk. Az alkalmazott redukálószer az oxidrétegben lévő Fe³⁺-ionokat Fe²⁺-ionokká redukálja, ami az oxidréteg destabilizációjához vezet.

Az ipari dekontaminációs technológiák során leggyakrabban alkalmazott oxidoldó szerek a következők:

Oxálsavat oxidoldó reagensként alkalmazó technológiák: AP/CAN-DECON, HP/CORD, HP/CORD UV, MOPAC, APOX, AP-NOx, NP-NOx, NP-Ox, OZOX, POD-Savas, POD-Lúgos, HOP.

Egyéb vegyületeket oxidoldó reagensként alkalmazó technológiák: APAC, Alkáli perszulfát-Citrox, AP-Sul, AP-LOMI, NP/LOMI, LOMI, APACE, EMMAC (lásd 1.

Függelék)

II.1.2.2.3. Passziválás

A passziválás a kémiai dekontaminációs technológia meghatározó lépése, amelyben a kezelt fémfelületen kialakítjuk a termodinamikai szempontból stabil védő-oxidréteget az oxidoldást követően. A passziválás történhet híg oxidálószerrel (pl.:

HNO3), de a védőoxid réteg kialakulása spontán módon oxigéntartamú környezetben (pl. vizes oldatban) is végbemegy. A passziválás folyamatának legfőbb paraméterei az idő, hőmérséklet és a passzíválószer koncentrációja [86].

Az irodalmi források ritkán részletezik az egyes dekontaminációs eljárások során alkalmazott passziválási módszereket. Ismertebb passziválási eljárások:

1. 20%-50% HNO3 (20-50⁰C-on 20-120 perc, nem nukleáris ipari alkalmazás) [86],

2. AP-CITROX technológia: 1g dm^-3 hidrogén-peroxid (60 perc, 70-90°C), majd 1g dm^-3 ammónia-oldat azonos hőmérsékleten 30 percen keresztül [87-88],

3. HP/CORD-UV technológia: Az oxálsav maradványok elbontása hidrogén-peroxiddal (60⁰C), illetve az anionok és kationok eltávolítása ioncserélővel (spontán passziválódás) [40].

II.2. A paksi atomerőműben alkalmazott kémiai dekontaminációs technológiák hatáselemzése

II.2.1. A technológiák bemutatása

A paksi atomerőműben a korábbi évek során két kémiai dekontaminációs technológia teljes vagy részleges alkalmazása történt meg. A következő alfejezetekben tematikusan áttekintem az AP-CITROX és a CORD-UV technológia főbb jellemzőit. A II.2.2. fejezetben a kémiai eljárások ismertetése mellett részletesen foglalkozom a

technológiák fő lépéseivel (előoxidáció, oxidoldás, passziválás), elemzem ezek előnyeit és alkalmazásuk kockázati tényezőit.

II.2.1.1. AP-CITROX eljárás [88]

Nagy koncentrációjú, több lépéses kémiai dekontaminációs technológia. Főként primerköri főberendezések és azok kiszerelhető elemeinek (leggyakrabban főkeringtető szivattyú forgórészek) dekontaminálására használják fűthető, nagytérfogatú, recirkulációs szivattyúval és levegő befúvatási lehetőséggel ellátott dekontamináló kádakban. A nem kiszerelhető (kiszakaszolt) berendezések (pl. gőzfejlesztők) dekontaminálására dekontamináló berendezést használnak. A paksi atomerőműben az 1-3. blokk gőzfejlesztőinek kémiai dekontaminálásra alkalmazták az 1993-2001. közötti időszakban, összesen 24 alkalommal.

A technológia főbb lépései:

Előoxidálás

Az AP-CITROX dekontaminációs technológia előoxidációs lépésében (lúgos kezelés) a spinell-oxidréteg oxidatív megbontása a cél. Ezt 10 g⋅dm^-3 nátrium-hidroxidot és 5 g⋅dm^-3 kálium-permanganátot tartalmazó oldattal (AP – „Alkaline Permanganate”) végzik 70-90°C-on, 3 órán keresztül. Ezzel a lépéssel az oxidrétegben jelenlevő és rosszul oldódó Cr^III-at jól oldódó Cr^VI-tá oxidálják. A reakció a (2) egyenlet szerint játszódik le. A reakció során a pH változás csekély, mert a kémiai rendszer önpufferoló hatású. Azonban hosszú kezelési idő esetén a lúgos oldat karbonátosodási reakciójából eredő pH csökkenéssel számolni kell. A technológia bevezető lépéseként, illetve az egyes lépések között és a kezelés végén 30 perces tisztakondenzátumos öblítést végeznek, a laza valamint az oldott lerakódások és a vegyszernyomok eltávolítására.

Az említett szerves savak alkalmazása során a spinell-szerkezetű oxidrétegek oldódásának kinetkai és mechanisztikus problémáit, illetve kockázati tényezőit a II.2.2.2. fejezetben részletesen ismertetem.

A kezelt felület passziválása

A felület passziválása során 1 órán keresztül 70-90°C-on 1 g⋅dm^-3 hidrogén-peroxid oldatot, majd 30 percen át ugyanezen a hőmérsékleten 1g⋅dm^-3 koncentrációjú ammónia oldatot használnak. A hidrogén-peroxid oldat a felület passziválása mellett az oxálsav-maradék eltávolítását is elvégzi.

II.2.1.2. CORD-UV eljárás [40]

A SIEMENS által kifejlesztett CORD-UV eljárást PWR- és BWR-típusú atomerőművekben alkalmazták teljes primer hűtőkör, valamint primerköri főberendezések és alrendszerek dekontaminálására. A CORD-UV eljárás (Chemical Oxidation Reduction Decontamination) permangánsavat és oxálsavat alkalmaz a fontosabb technológiai lépésekben. A dekontaminálás hatékonysága széles tartományban változik. A paksi atomerőműben 2003-ban került sor a 2. blokkból kirakott fűtőelem kazetták külső tartályos tisztítására a FRAMATOME ANP CORD-UV alacsony koncentrációjú technológiájának oxidoldási változatával.

A technológia több lépésből áll. Fontosabb lépései a következők:

Előoxidálás

Az alacsony koncentrációjú (kb. 300 ppm) permangánsav oldat kb.

100 ⁰C-on a Cr^III-at jól oldódó Cr^VI-tá oxidálja az alábbi reakcióegyenlet szerint:

O H CrO

H Mn

O H O

Cr

HMnO₄ 5 _{2 3} 12 ₃ 6 ² 10 _{2 4} 11 ₂

6 + + +→ ⁺+ + (8)

A permangánsav alkalmazása lehetővé teszi, hogy a dekontaminációs ciklus (oxidáció, redukció és dekontamináció) egymást követően történjen a közbenső tisztítás, semlegesítés és mosás elhagyásával.

Redukció, dekontaminálás

A permangánsav maradékának redukálására oxálsavat használnak. A rendszerben széndioxid fejlődésével kell számolni, ezért a dekontamináló oldatok alapos gáztalanítására van szükség. A redukciós lépést általában egyszerre hajtják végre a dekontaminálási lépéssel. Ezért a dekontamináló lépésben szükséges savmennyiséghez képest oxálsav felesleget alkalmaznak.

O H CO

Mn O

H O C H

HMnO₄ 5 _{2 2 4} 4 ₃ 2 ² 10 ₂ 12 ₂

2 + + ⁺ → ⁺+ + (9)

Miután a permangánsav elfogyott, a maradék oxálsav végzi a radioaktívan szennyezett oxidréteg eltávolítását. Az oxálsav koncentráció ebben a lépésben kb. 2000 ppm, azaz 22.2 mmól/kg. Az alkalmazott hőmérséklet:

95°C. A felületi oxidokat alkotó fémionok, elsősorban Fe²⁺, Fe³⁺, Mn²⁺, Ni²⁺ és Co²⁺ komplex formában oldott állapotba kerülnek. Az oldatban lévő kationok és anionok eltávolítását regeneratív módon, ioncserélő oszlopok alkalmazásával oldják meg.

A reagens maradék bontása, a kezelt felület spontán passziválása

Amíg oxálsav van a rendszerben, addig a vas- ill. króm-oxalát komplexek is jelen lesznek. Mivel ezek negatív töltéssel rendelkeznek, nem lehet őket kationcserélő-gyantával eltávolítani. A gazdaságos hulladékfeldolgozás szempontjából ugyanakkor nem célszerű anioncserélő gyantákat alkalmazni. E mellett az oxálsav maradék elbontása a kezelt korrózióálló acélfelület spontán passziválódása érdekében is szükségesszerű. Az oxálsav maradék elbontása történhet:

a) Ismételt permangánsav adagolással az oxálsav CO2-dá és vízzé bomlik, b) A hőmérséklet 120°C fölé emelésével (termikus bontás),

regeneratív alkalmazását követően is több lehetőség kínálkozik a dekontamináló oldatok feldolgozására is. Ezek a módszerek a vegyszerek maradékának szén-dioxiddá ill. vízzé történő redukálásán alapulnak.

A CORD-UV technológia esetén alkalmazható hulladékkezelési eljárások a következők:

a) Bepárlás

A reagensek maradványai teljesen lebomlanak a kezelés alatt a bepárló alján a szükséges vegyszerek számított mennyiségének adagolása (elegyítése) mellett.

b) Tisztítás ioncserélőn nedves oxidációval

Az oxálsav maradványa lebomlik permangánsav adagolásával. Az ioncserélő feladata eltávolítani az oldott korróziós termékeket és a mangán-dioxidot az oldatból.

c) Tisztítás ioncserélőn fotokémiai-reakcióval

A dekontamináló oldat elbomlását intenzív fotokémiai-reakcióval (UV-fény alkalmazásával) érjük el. Az eljárás során - a csapadékképződés (Fe^II-oxalát kiválás) miatt - viszonylag kis mennyiségű kationcserélő gyanta szükséges a korróziós termékek eltávolítására.

II.2.2. A főbb technológiai lépések tematikus elemzése

Jelen fejezetben az AP-CITROX és a CORD-UV kémiai dekontaminációs technológia főbb lépéseinek elemzésével foglalkozom. Bemutatom az egyes technológiai folyamatok előnyeit és kockázati tényezőit, amelyek ismerete döntően befolyásolja az ipari alkalmazásukat.

II.2.2.1. Előoxidáció

A paksi atomerőműben alkalmazott AP eljárás előnye a rövid alkalmazási idő, a viszonylag kedvező dekontaminációs faktor, valamint az a tény, hogy a rendszerben esetlegesen előforduló zsíros-olajos szennyeződések is eltávolíthatók a segítségével. Az erőművi tapasztalatok, valamint laboratóriumi vizsgálatok azonban igazolták, hogy alkalmazása – a nagy mennyiségű hulladék keletkezése mellett – több hátránnyal jár.

Egyrészt a kezelés során a lúgos előoxidációt (pH=12-13) követően az oxidoldás savas (pH=2-4) tartományába visszük át a dekontamináló oldat pH-ját, ami a dekontaminált fémes szerkezeti anyag felületek számára előnytelen. Másrészt az eljárást levegőre

nyitott rendszerben hajtjuk végre, ami – a NaOH oldat karbonátosodási reakciója miatt – a pH csökkenését eredményezi. Ennek következtében – nehezen kontrollálható módon – MnO2 válik ki a felületeken [60]. Fontos kérdés: Mely pH-értéknél kezdődik meg a MnO2 kiválása? A kritikus pH-értéket a vonakozó irodalmi források nem határozzák meg egyértelműen. Ugyanakkor bizonyos, hogy pH≤13 tartományban számolni kell a MnO2 megjelenésével a felületeken. A lerakódott MnO2 réteg gátolja a további oxidációs reakciók lejátszódását. Ennek következménye egyrészt az, hogy az előoxidáció hatékonysága nem kielégítő, másrészt a következő – oxidoldási – lépés kezdeti szakaszában nem oxidokat, hanem a MnO2 lerakódást kell eltávolítani. Mindez korlátozza a dekontaminációs technológia hatékony megvalósítását.

A permangánsavas előoxidáció hatékonysága minden bizonnyal összevethető a lúgos KMnO4-éval, ugyanis a szakirodalmi adatok pozitívan értékelik a HP/CORD-UV technológiához kifejlesztett előoxidációs lépést. Mivel a permangánsav hosszú idejű tárolása nem megoldott, előállítására közvetlenül a felhasználás helyszínén, az alkalmazást megelőzően, ioncserélő oszlopon történik. A fényérzékeny oldat rövid idejű tárolása során a tárolóeszköz anyagának megfelelő kiválasztása döntően befolyásolja a hatékony alkalmazhatóságot. A tárolónak célszerűen fényzáró, nem fém alapanyagból (pl. polietilén vagy polipropilén) kell készülni. A permangánsav alkalmazásával összefüggésben fontos az optimális koncentráció – korróziós és oldatkémiai szempontok alapján történő – meghatározása. Problémát okoz, hogy a savas permanganátok alkalmazása során szinproporcionálódási reakcióval (lásd (10) egyenlet) MnO2 válik ki a kezelt felületen. A MnO2 lerakódás kedvezőtlen hatásait a lúgos KMnO4 alkalmazásával összefüggésben korábban részletesen tárgyaltuk. A MnO2

kiválás visszaszorítható az oldat kémiai adalékanyagokkal történő stabilizálásával, erről azonban a vonatkozó szakirodalomban nem találtam információt. A kémiai adalékanyag alkalmazása felveti azt a kérdést, hogy az oldat hatékonysága nem csökken-e ennek hatására. A kérdés megválaszolása laboratóriumi hatásvizsgálatokkal lehetséges (lásd részletesebben: II.3.3.1. fejezet). Az előoxidációs folyamat hatékonyságát az oldat

pH-2 MnO4- + 3 Mn²⁺ + 2 H2O → 5 MnO2 + 4 H⁺ (10) II.2.2.2. Oxidoldás

A radioaktívan szennyezett felületi oxidrétegek eltávolítására hatékony lehetőséget kínálnak az oxálsav bázisú technológiák. Az oxálsav alkalmazás kockázati tényezőit (optimális oldatösszetétel és koncentráció, komplexképződési folyamatok, Fe^II-oxalát kiválása, oxidoldási folyamatok kinetikája és mechanisztikus problémái stb.) azonban nem szabad figyelmen kívül hagyni.

Figyelembe véve az oxálsav alkalmazására vonatkozó szakirodalmi adatokat, oldatkémiai szempontból reálisan feltételezhető, hogy a citromsav/oxálsav megfelelő arányú keveréke a tiszta oxálsavnál hatékonyabban képes a felületi oxidréteg komponenseinek (elsősorban a vasnak) oldására, illetve oldatfázisban tartására. Az optimális oxálsav/citromsav arányt egyértelműen definiáló, számításokkal és vizsgálati eredményekkel alátámasztott irodalmi adatot nem találtam. Így oldategyensúlyi számításokat, valamint laboratóriumi dekontaminációs, illetve felületkémiai (korróziós) alap- és alkalmazott kutatásokat végeztünk. Az oxálsav-citromsav elegyek alkalmazásán alapuló technológia korlátainak és kockázati tényezőinek alaposabb megismerése érdekében a Pannon Egyetem Általános és Szervetlen Kémia Tanszékén elemezték a Fe²⁺-oxálsav-citromsav és Fe³⁺-oxálsav-citromsav egyensúlyi vizes oldat rendszereket.

Modellszámításokkal tanulmányozták továbbá a Fe^III/Fe^II arány, valamint az oxálsav/citromsav arány hatását a csapadékkiválás szempontjából fontos Fe^II-oxalát koncentrációjára. A számítások eredményeiről jelentés [89] készült, amelynek összefoglalását a II.3.3. fejezetben ismertetem.

Optimális oxálsav/citromsav arány meghatározása esetén sem szabad figyelmen kívül hagyni az oxálsav alkalmazásának további potenciális kockázati tényezőit:

Az ausztenites korrózióálló acélok felületét borító, radioaktívan szennyezett Fe-oxidok (elsősorban Fe3O4 (magnetit), Fe2O3 (hematit), NixFe3-(x+y)CryO4, ill. NixFe^II 1-xFe^III2O4 összetételű spinellek)) oldódása oxálsavat tartalmazó dekontamináló oldatban savas vagy reduktív mechanizmussal játszódhat le [4, 33, 90].

Magnetites lerakódás esetén az oldás folyamatait az alábbi egyenletekkel írhatjuk le:

Savas oldás:

Fe3O4 + 8H⁺→ Fe²⁺ + 2 Fe³⁺ + 4 H2O (11) Reduktív oldás:

Fe3O4 + 8H⁺ + 2e^-→ 3 Fe²⁺ + 4 H2O (12) Valamennyi felsorolt korróziós termék Fe-oxid savas oldódása már pH ≤ 4 oxálsav oldatban lejátszódik [4, 33]. Tekintettel azonban arra a tényre, hogy a Fe^III-O kötés rendkívül stabil az oldódás sebessége még tiszta (nem szubsztituált) magnetit és hematit esetén is rendkívül lassú és Fe(C2O4)33- anionok (oxalátok) keletkezését eredményezi [33, 90].

A Fe-oxidok reduktív oldásának sebessége lényegesen gyorsabb. A reduktív oldás feltétele ugyanakkor oxálsav oldatokban a megfelelő pH (pH ≤4), a kellően negatív korróziós potenciál (lehetőleg negatívabb, mint a Fe →Fe²⁺ reakció egyensúlyi potenciálja), valamint az autokatalitikus redukció lejátszódásának (megfelelő Fe 2+-koncentráció az oldatban és/vagy fényhatás) biztosítása [23, 33, 52, 90]. A CORD-UV és AP-CITROX technológiánál alkalmazott oxálsav koncentráció (c ≤ 10 g dm^-3) termodinamikai szempontból lehetőséget biztosítanak a felsorolt oxidok reduktív oldásához [33]. A reduktív oldódás dominanciája azonban valamennyi korróziótermék esetén kinetikai és mechanisztikus okokból gátolt. Részletezve:

(a) Magnetit és hematit lerakódások oxálsavas oldása – az alkalmazott technológiák jellegéből fakadóan – döntően fénymentes körülmények között, Fe^II -specieszeket nem tartalmazó dekontamináló oldatokkal történik. Ez azt jelenti, hogy az autoreduktív oldódás beindításához nélkülözhetetlen Fe^II-oxalátok nem, vagy csak lassan keletkezhetnek a Fe^II kioldódás, illetve a Fe(C2O4)33- anionok fotolitikus redukciója révén az oldatfázisban. Tehát a reduktív oldódási mechanizmus ez esetben nem, vagy csak számottevő indukciós időt követően válhat meghatározóvá.

(b) A Ni-el és Cr/Ni-el különböző mértékben szubsztituált magnetit (spinell,

Ha keletkezik Fe^II-oxalát, további kockázati tényezőt jelent oldhatósága a dekontamináló oldatban. Figyelembe véve a Fe^II-oxalát korlátozott oldhatóságát meleg vízben belátható, hogy a Fe^2+-ionok koncentráció szabályozásának hiányában jelentős mennyiségű Fe^II-oxalát válhat ki a mentesített felületekre [3-4, 23, 36, 101-103]. Ezek oxigén/vízgőz jelenlétében amorf Fe^III-hidroxidokká alakulnak és az oxidréteg maradványaival „hibrid” szerkezetű, vastag, mobilis réteget alkotnak [2-3,36, 39, 101-103].

A Fe^II és Fe^III-oxidok oldódása során keletkező anionos komplexet ( Fe(C2O4)22-, Fe(C2O4)34-, Fe(C2O4)33-[23, 33]) tartalmazó oldat kezelése is nehézséget jelent. Bár ezen komplexek kiválóan oldódnak, kinyerésük anioncserélők alkalmazását feltételezi.

Esetleg mód van elbontásukra (pl. fotolitikus redukcióval), azonban ez utóbbi a Fe^II -oxalátnál jelzett oldhatósági problémák kiküszöbölését feltételezi.

A PE Radiokémiai Intézeti Tanszékén korábban végzett vizsgálatok eredményei [2, 111] igazolják, hogy a felsorolt tényezőket figyelmen kívül hagyva nem kívánt morfológiai, illetve korróziós elváltozások következhetnek be a kezelt acélfelületen. E megállapítást a két vizsgált technológia vonatkozásában egy-egy példával kívánom alátámasztani. A CORD-UV technológia oxálsavas oxidoldási lépésének nem egyensúlyi körülmények között történő végrehajtása során például, a Fe^II-oxalátok kiválását követően oxigénnel telített atmoszférában amorf Fe^III-hidroxidok jelentős mennyisége keletkezik acélfelületen. Valószínűsíthető, hogy az oxidoldási eljárás hatására az eredetileg magnetit formában kötött Fe egy része átalakul amorf Fe(OH)3-á, és a felületen marad [2, 111]. Példaként említhetjük továbbá a paksi atomerőműben AP-CITROX technológiával végzett gőzfejlesztő dekontaminálások hatáselemzése, illetve a hőátadó csövek korróziós állapotfelmérése keretében több acélcsőminta korróziós és metallográfiai jellemzőinek vizsgálatára során mért eredményeket. Az üzemi minták elemzése igazolta, hogy a nem dekontaminált hőátadó csőminták belső felületén kristályos Fe-oxid lerakódással borított vékony passzív réteg található. A korábban dekontaminált acélcsövek belső felületén ugyanakkor általában vastag és „hibrid”

szerkezetű oxidréteg alakult ki. A képződött „hibrid” réteg – kialakulását követően – lazán kötött (mobilis) szerkezetet alkot, és a bórsavas hőhordozóba jutva jelentősen befolyásolhatja a radioaktív kontamináció, illetve a korróziótermék lerakódás mértékét a teljes primer hűtőkörben. [2, 111.]

II.2.2.3. Passziválás

A potenciálisan alkalmazható passziválási lépések hatékonyságának vonatkozásában korlátozott szakirodalmi ismeretekkel rendelkezünk. A passziválás alapvető feladata, hogy a dekontaminált, védő-oxidrétegétől részben vagy teljes egészében megfosztott fémfelületen új, homogén szerkezetű passzív oxidréteget alakítsunk ki. A korábban tárgyalt bázis-eljárások közül felületkémiai (metallográfiai) és hulladékkezelési szempontból kétség kívül a HP/CORD-UV technológiánál bevezetett megoldás (az oxálsav és korróziótermék mentes acélfelület spontán passziválódása) tekinthető optimálisnak, szemben az AP-CITROX eljárásnál alkalmazott felületkezeléssel (1 órán keresztül 70-90°C-on 1 g⋅dm^-3 hidrogén-peroxid oldat, majd 30 percen át ugyanezen a hőmérsékleten 1g⋅dm^-3 koncentrációjú ammónia oldat). A passziválás hatékonyságát természetesen alapvetően befolyásolja az azt megelőző felülettisztítás. Nem tökéletesen tisztított felület esetén a felületen maradt fémoxidok,

-hidroxidok eleve passzív réteget képeznek; így a kémiai szempontból stabil oxidréteggel borított felületet passziválni értelmetlen.

Összefoglalva megállapítható, hogy az AP-CITROX technológia paksi atomerőműben alkalmazott változata oldat- és felületkémiai, valamint korróziós szempontból nem megfelelően kidolgozott, s nagy korrózióálló acélfelültek dekontaminálására lényegében alkalmatlan. Mindezek tükrében szükségessé vált egy hatékonyabb, kevesebb radioaktív hulladékot termelő és kisebb sugárterhelést eredményező kémiai dekontaminációs technológia kifejlesztése, amelynek esetleges alkalmazása javíthatja egyes nukleáris energetikai berendezések (elsősorban a GF-ek) dozimetriai és korróziós állapotát.

II.3. Nagy acélfelületek dekontaminálására alkalmas kémiai dekontaminációs technológia fejlesztése

meghatározó elemeit, amelyek elemzésére a következő alfejezetben részletesen kitérek.

A nagy korrózióálló acélfelületek (pl. GF hőátadó csövek) kémiai dekontaminálására alkalmas technológia fejlesztési folyamatát és „paksi atomerőmű-specifikus”

szempontrendszerét a II.1. ábrán foglaltam össze.

II.3.2. A technológia fejlesztés fontosabb szempontjai [117, 120]

II.3.2.1. A radioaktív kontamináció mértéke és jellege

Az „ideális” atomreaktorban a legfontosabb potenciális szennyező radionuklidok, azaz a hasadványtermékek és aktinidák nem juthatnak ki a fűtőelemekből. A reaktorok működése során azonban – normál üzemmenet esetén is – számolnunk kell olyan független folyamatokkal, amelyek következtében radionuklidok lépnek ki a reaktortartályból és bizonyos mértékű kontaminációt okoznak a teljes hűtőrendszerben. A radioaktív szennyeződést munkavédelmi és környezetvédelmi szempontból egyaránt kívánatos minimális szintre csökkenteni, illetve megszüntetni. A könnyűvizes atomreaktorok hűtőkörében a radioaktív kontaminációnak legalább három fő forrása különböztethető meg [4, 91-92]:

a) A hasadványtermékek és aktinidák kilépése a hibás fűtőelemekből;

b) A hűtőközeg és szennyezőinek radioaktív termékei;

c) A szerkezeti anyagok és a hőhordozóba kerülő korróziós termékek felaktiválódása és transzportja.

Normál üzemmenet esetén (amikor nincs hasadványtermék kilépés a meghibásodott fűtőelemekből) a primer hűtőköri felületeken kialakuló radioaktív szennyezést elsődlegesen a radioaktív korróziós termékek keletkezése és transzportja okozza [4-5, 92-100]. A VVER típusú reaktorok esetén a hőhordozó bórsavas oldatba jutó

Normál üzemmenet esetén (amikor nincs hasadványtermék kilépés a meghibásodott fűtőelemekből) a primer hűtőköri felületeken kialakuló radioaktív szennyezést elsődlegesen a radioaktív korróziós termékek keletkezése és transzportja okozza [4-5, 92-100]. A VVER típusú reaktorok esetén a hőhordozó bórsavas oldatba jutó

In document Kémiai dekontaminációs technológia fejlesztése és laboratóriumi hatásvizsgálata (Pldal 21-0)