Дезактивация

Дезактивация — это что? Как, какими средствами и методами проводится дезактивация ртути или радиации?

Радиоактивные вещества являются продуктами распада некоторых химических элементов. Они не только оказывают вредное воздействие на организм человека, но и оставляют свой след в атмосфере на многие года. Ярким примером радиоактивного распада является взрыв атомной электростанции в Чернобыле.

Несмотря на давность случая, близ этого города до сих пор страдает экология. В связи с воздействием радиоактивных частиц рождаются дети с аномалиями развития, многие люди заражаются лучевой болезнью. Для того чтобы избежать страшных последствий, необходимо проводить дезактивацию.

Она может производиться во всех средах (в воздухе, в воде), на поверхностях предметов, на теле человека и т. д.

Дезактивация – это что?

С латинского языка слово переводится как «бездействие». И всё же многим остаётся непонятно, дезактивация – это что такое. Термин употребляется во многих сферах, тем не менее он напрямую связан с радиоактивными веществами. Так что же обозначает данное слово? Дезактивация – это процесс счищения радиоактивного вещества с чего-либо. Оседать вредные частицы могут в любом месте.

Обычно они попадают на поверхность воды, деревьев, домов, на кожные покровы и т. д. Основное место скопления радиации – воздух, по которому молекулы переносятся на всё остальное. Исходя из этого, дезактивация – это обеззараживание окружающей среды.

Помимо радиоактивных веществ, к средствам, загрязняющим атмосферу, могут быть отнесены и вредные для здоровья химические элементы, например ртуть.

Проводить процесс обеззараживания можно различными способами.

Несмотря на то что этот метод используется чаще, применять его не всегда безопасно. Проводить механическую дезактивацию стоит с особой осторожностью, при этом затрачивая как можно меньше времени.

Это связано с тем, что человек вступает в непосредственный контакт с вредными веществами, которые опасны не только при попадании на кожу, но даже в воздухе, который ими наполнен.

Вторым методом является физико-химическая дезактивация. Она осуществляется так же, как и в первом случае, но имеет небольшое отличие. При её проведении используются специальные растворы, позволяющие быстрее и качественнее удалить вредные частицы.

Что необходимо для проведения дезактивации?

Чтобы осуществить обеззараживание окружающей среды, необходим специальный инвентарь. Средства дезактивации подбираются в зависимости от её вида. При механическом способе для удаления вредных частиц используются предметы, необходимые для уборки дома.

Очистить поверхность мебели, пола и стен можно с помощью пылесоса, тряпок, веника, различных щёток и губок. Для удаления вредных веществ с одежды используется проточная вода.

При проведении физико-химической дезактивации используют порошки, поваренную соль, щавелевую или серную кислоту, пищевую соду, перекись водорода, а также другие обеззараживающие растворы. Следует помнить, что, независимо от того, какое вредное вещество попало в окружающую среду, дезактивировать его нужно в специальной одежде.

На руках должны быть прочные резиновые перчатки, на лице – противогаз или респиратор. При отсутствии этого необходимо надеть марлевую повязку, состоящую из нескольких слоёв. Поверх одежды нужно накинуть специальный комбинезон или халат. Пригодятся также резиновые сапоги.

Что такое дезактивация радиоактивных веществ?

Наиболее распространёнными вредными частицами считаются продукты распада химических элементов. Они обладают пагубным действием на организм благодаря тому, что имеют способность к радиоактивному излучению. Эти вещества способны существовать в атмосфере многие годы, при этом их повреждающее действие сохраняется.

Своевременная и качественная дезактивация радиации необходима для того, чтобы избежать лучевой болезни. Необходимо помнить, что обеспечить полную очистку в короткий срок не удастся, поэтому в первую очередь требуется эвакуировать людей, находящихся в опасной зоне.

Чтобы удалить их из воздуха, требуется проветривание через окна, двери, наличие отдушин, установка специальных фильтров.

Обеззараживание воды

Попадание вредных агентов на поверхность жидкости может происходить первично или вторично. Если вода была заражена изначально, то распространение в ней радиоактивных веществ неравномерно, поэтому необходимо определять их уровень в нескольких местах.

Вторичное попадание вредных агентов происходит из воздуха, в этом случае вредные агенты находятся на всей поверхности. Дезактивация воды осуществляется с помощью отстаивания, перегонки, фильтрования и коагулирования. Первый способ является наиболее простым, но позволяет удалить лишь нерастворимые вещества.

При коагулировании глиной, фосфатами или кальцинированной содой последующее отстаивание будет более продуктивным. Значительного очищения можно достичь путём фильтрования воды с помощью песка, гравия или почвы. Самым качественным способом является перегонка, которая осуществляется через ионообменную смолу.

Этот метод позволяет полностью очистить воду от вредных частиц.

Обеззараживание ртути

Вредными свойствами обладает множество химических веществ. Ртуть является одним из распространённых заражающих агентов, так как присутствует практически в каждом доме. Она используется в медицинских приборах, таких как градусник или тонометр (в настоящее время редко). Если предмет, содержащий ртуть, разбился, необходимо немедленно собрать и удалить вредные частицы.

Следует помнить, что подметать или смывать её тряпкой запрещено, так как она измельчится на более мелкие шарики. Дезактивация ртути требует собрать ее кисточкой на белую бумагу, после чего поместить в герметичную посуду. Поверхность, на которой было вещество, необходимо промыть раствором перманганата калия и соляной кислоты. После этого помещение проветривают.

Лучше всего вызвать специалистов по дезактивации.

Как удалить вредные вещества с кожи?

Иметь представление о том, что такое дезактивация кожи и как её провести, должен каждый. При попадании токсических веществ на открытые участки (руки, лицо) обеззараживание нужно провести не позднее чем через 6 часов.

Для этого используется проточная вода под большим напором, мыло, твёрдая мочалка или щётка. Нельзя применять спиртовые растворы, так как они только усугубят положение. Волосы и слизистую оболочку рта необходимо ополоснуть раствором лимонной кислоты.

Глаза промывать от внутреннего угла к наружному.

Чем опасно несвоевременное проведение дезактивации?

При попадании вредных веществ на любые объекты окружающей среды необходимо их срочно обеззаразить. Отсутствие или запаздывание дезактивации ведёт к тяжёлым последствиям для организма.

Радиоактивные частицы вызывают такое состояние, как лучевая болезнь, полное излечение от которого невозможно до сих пор. Помимо этого, вредные вещества могут повлиять на здоровье потомства.

Испарение ртути также токсично для организма, оно приводит к поражению всех органов и систем. По этим причинам своевременное проведение дезактивации крайне важно.

Дезактивация

Технологии Для атомной энергетики

Дезактивация — процесс очистки от радиоактивных загрязнений. Дезактивации могут подвергаться поверхности деталей, ёмкостей, сооружений и т. п.

, а также сыпучие вещества (грунт) и жидкости, так или иначе контактировавшие с радиоактивными веществами.

Здесь речь пойдёт исключительно о дезактивации твёрдых радиоактивных отходов (твёрдых РАО, ТРО) и грунтов, поскольку она является разновидностью ультразвуковой очистки, в разработке технологий которой мы весьма преуспели.

задача дезактивации — снизить активность объектов до значений, безопасных для человека и окружающей среды[1]. Для ТРО задача решается максимально глубокой очисткой поверхности с использованием специальных моющих средств и оборудования (есть ещё наведённая активность, не связанная с поверхностными загрязнениями, но это отдельная тема, здесь мы её касаться не будем).

Проблема

Чехлы для ОТВС на ПВХ в Губе Андреева

Проблема дезактивации ТРО остро стоит в атомной энергетике. За десятилетия эксплуатации ядерных реакторов (на АЭС, на флоте, в научных учреждениях) образовалось огромное количество радиоактивно загрязнённых отходов, в основном металлических (МРО).

Они зачастую хранятся в бассейнах выдержки при АЭС и в пунктах временного хранения в безлюдных местах на Севере, вызывая озабоченность экологов и общественности.

С другой стороны, хранимый металл (а это, главным образом, высококачественная нержавеющая сталь) сам по себе весьма ценен, и его переработка с возвращением в производственный цикл экономически привлекательна.

Отдельно стоит проблема грунтов, получивших радиоактивные загрязнения в результате техногенных катастроф и стихийных бедствий, сопровождавшихся выбросами радионуклидов.

Они проникают в почву, делая огромные территории малопригодными для жизни и какой-либо деятельности в течение десятилетий.

Дезактивация таких грунтов — задача масштабная, трудоёмкая и технически сложная, однако решаемая, как показывает опыт.

Дезактивация твёрдых радиоактивных отходов (ТРО, МРО)

Интенсивная ультразвуковая очистка радиоактивно загрязнённой поверхности в жидкой моющей среде — эффективный способ дезактивации.

При этом радионуклиды переходят с поверхности в раствор, который затем цементируется и отправляется на захоронение, а очищенное изделие после проверки переходит из разряда ТРО в разряд обычных отходов (например, металлолома) и подлежит утилизации обычными методами.

Исследования, которые мы проводили совместно с нашими партнёрами из МЦЭБ, НИКИЭТ им. Доллежаля, ВНИИНМ им. Бочвара, МосНПО «Радон» показали высокую эффективность ультразвуковой дезактивации в сравнении с более традиционными методами.

Проводилась дезактивация фрагментов нержавеющих труб, специально загрязнённых радиоактивными изотопами цезий-137 и стронций-90 (представляющими наибольшую опасность для здоровья).

Тогда было показано[2], что применение ультразвука существенно, в разы, увеличивает коэффициент дезактивации.

МО-42

В следующем, 2008 году упомянутая установка МО-42 отправилась на испытания в один из пунктов временного хранения РАО — губу Андреева на Кольском полуострове. Дезактивации подвергались чехлы для отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) ядерных реакторов. Были получены следующие результаты:

• Загрязнение образцов: исходное — 500—16000 частиц/(см²⋅мин), после дезактивации — 16 частиц/(см²⋅мин)
• Средний коэффициент дезактивации: 850
• Образуются только твёрдые РАО (на 25 тонн): две бочки по 200 л с цементным компаундом и один 200-литровый фильтр-контейнер
• Объём РАО сокращается в 35 раз
• Не образуется никаких жидких РАО
• Затраты на дезактивацию 1 кг нержавеющей стали: 11,8 руб. в ценах 2008 года[3]

НО-145

В 2010 году на Белоярской АЭС проводились испытания другой нашей установки — ультразвукового модуля НО-145, который использовался для дезактивации фрагментов металлических ТРО, хранившихся в бассейне выдержки при станции. Образцы были покрыты слоем ржавчины, который в основном и содержал радиоактивные загрязнения.

Фрагменты ТРО Белоярской АЭС до и после дезактивации

Испытания показали увеличение скорости дезактивации в 20—50 раз и увеличение коэффициента дезактивации. Кроме того, они показали, что дезактивацию можно проводить в технологических пеналах с толщиной стенки до 2 мм, а это существенно снижает объём образующегося радиоактивного раствора.

Изменение активности ТРО Белоярской АЭС

Дезактивация грунта (почвы)

НО-180

Для дезактивации радиоактивно загрязнённых грунтов важно отделить фракцию, содержащую наибольшее количество активных загрязнений. Это, как правило, самая мелкая фракция.

Таким образом задача сводится к отмывке крупных частиц от связанных с ними мелких, которая логично разбивается на две подзадачи: собственно отмывка (разрушение связей) и сепарация (разделение).

Для интенсификации обоих процессов мы имеем хорошо разработанные технологии: ультразвуковую очистку и ультразвуковое просеивание.

В 2010 году по заказу НИКИЭТ им. Доллежаля мы разработали опытную установку НО-180 для дезактивации грунта. Испытания показали что применение ультразвука позволяет значительно интенсифицировать процесс реагентной дезактивации грунта и повысить ее эффективность.

Очистка хранилищ ЖРО

Длительное и даже кратковременное хранение жидких радиоактивных отходов (ЖРО), в особенности с высоким содержанием солей, приводит к образованию труднорастворимых осадков в форме кристаллогидратов.

Кроме того, ёмкости-хранилища ЖРО, как правило, содержат в осадках ионообменные смолы, перлиты, всевозможные продукты коррозии и загрязнения, и, как правило, с самого начала своей эксплуатации работают без оснащения аэролифтами, эжекторными насосами или пневматическими пульсационными системами перемешивания осадков в режиме: заполнение — отстой твердой фазы — удаление осветленной части ЖРО.

При достижении определенного уровня накопления ёмкости-хранилища подлежат освобождению не только от осветленной части ЖРО, но и от осадков, чтобы обеспечить их дальнейшую безопасную эксплуатацию[4].

Наличие радиоактивных шламовых отложений приводит к увеличению дозовых нагрузок на персонал при обслуживании хранилищ и к ускорению коррозии конструкционных материалов облицовки ёмкостей, а, следовательно, к потенциальным неконтролируемым протечкам ЖРО.

К тому же наличие шламовых отложений осложняет или делает невозможным контроль состояния внутренних поверхностей и сварных швов ёмкостей-хранилищ, а также в значительной мере усложняет переработку (кондиционирование) ЖРО с целью перевода их в твердое состояние.

Штатные системы переработки (кондиционирования) ЖРО, дополненные механическими устройствами для размыва донных отложений, не в полной мере выводят донные осадки и шламы.

НО-201 В 2011 году мы, совместно с РАОТЕХ и МосНПО «Радон», провели эксперименты в рамках опытной работы «Проведение испытаний установки растворения осадков в емкостях кубового остатка АЭС с использованием ультразвуковых излучателей». Эксперименты показали, что растворение осадка при помощи УЗ происходит значительно интенсивнее.

Разработанная опытная установка (НО-201) может стать прототипом устройств для удаления прочных шламовых отложений в ёмкостном оборудовании с использованием ультразвука и их эффективного удаления для дальнейшего кондиционирования.

Примечания

ДЕЗАКТИВАЦИЯ

ДЕЗАКТИВАЦИЯ — удаление радиоактивных веществ с поверхности различных объектов или сред. Д. является одним из основных мероприятий по противорадиационной защите.

Радиоактивное загрязнение объектов окружающей среды и человека может произойти в результате аварий на ядерных установках и устройствах, использующих радиоактивные источники, при транспортировке, удалении и хранении радиоактивных отходов (см.); вследствие нарушений техники безопасности при работе с радиоактивными веществами (см.), в результате ядерных взрывов и применения атомного и термоядерного оружия.

На предприятиях и в учреждениях, где персонал имеет контакт с радиоактивными материалами, Д. является плановым мероприятием. Обнаружение радиоактивного загрязнения и его количественная оценка производятся с помощью дозиметрической и радиометрической аппаратуры (см. Дозиметрия ионизирующих излучений, дозиметры; Радиоизотопные диагностические приборы).

Условно различают три вида радиоактивного загрязнения: поверхностное, объемное и структурное (напр., наведенная радиоактивность почвы в результате нейтронного излучения ядерного взрыва).

Поверхностное радиоактивное загрязнение характеризуется наличием радиоактивных веществ на поверхности различных предметов и оборудования, кожных покровов и т. д.

Под объемным загрязнением понимают гомогенное распределение радиоактивных веществ в жидкой, газовой или в твердой средах.

Теория и практика

Теория и практика Д. основаны на знании закономерностей радиоактивного загрязнения и физ.-хим. процессов, лежащих в его основе. Характер взаимодействия и прочность связи радиоактивных веществ с объектом загрязнения обусловлены процессами адгезии, абсорбции и адсорбции, хемосорбции, комплексообразования и ионного обмена. Напр.

, при попадании радиоактивных веществ на поверхность кожи может происходить адгезионное взаимодействие радиоактивных частиц с поверхностью, адсорбция их поверхностными структурами кожи, хемо-сорбция, комплексообразование и ионный обмен с участием активных радикалов водно-жировой пленки, покрывающей кожу, и биохим, компонентов этого органа. Роль каждого из этих процессов определяется агрегатным состоянием и физ.-хим. свойствами радиоактивных веществ и их носителей и особенностями объекта загрязнения. При прочих равных условиях прочность связи радиоактивного загрязнения за счет физ. сил сцепления меньше, чем вследствие хим. взаимодействия. Поэтому удаление радиоактивного загрязнения в твердой фазе (напр., в виде пыли) достигается легче, чем Д. загрязнения радиоактивными р-рами. Радиоактивные вещества, находящиеся в р-рах, не содержащих изотопных носителей, более прочно фиксируются на поверхностях и труднее дезактивируются, чем радиоактивные вещества в виде р-ров с носителями и балластными солями.

Сорбция радиоактивных веществ на поверхностях зависит от их хим. состояния в р-рах и ионного потенциала элемента. Прочность связи многих элементов увеличивается при значениях pH загрязняющего р-ра, близких к значениям pH перехода радионуклида в коллоидное состояние и с возрастанием его ионного потенциала.

В результате диффузии и других процессов радиоактивные вещества могут частично проникать в глубь покрытий из полимерных материалов и в стекло. На металлических поверхностях этому способствует коррозия и образование окисной пленки. Эффективность Д. снижается с увеличением времени контакта радиоактивных веществ с объектами.

Радиоактивные вещества в зависимости от их природы и физ.-хим. свойств могут находиться в поверхностных водах в ионодисперсном (молекулярном), псевдоколлоидном (коллоидном) и грубодисперсном (частицы > 0,1 мкм) состояниях. На преобладание той или иной формы в свою очередь оказывает влияние хим.

состав воды и наличие в ней органических примесей.

Методы дезактивации

Для Д. применяют механический, физ.-хим. и биол, методы; чаще всего используют комбинацию первых двух. Арсенал способов и средств Д. весьма обширен. Механический метод Д. предусматривает удаление поверхностного слоя радиоактивного загрязнения путем срезания, соскабливания, обработки с помощью пескоструйных аппаратов и т. д. Физ.-хим.

методы основаны на разбавлении, перегонке (дистилляции), осаждении, ионообменном поглощении радиоактивных веществ из р-ров, на использовании специальных фильтрующих материалов для очистки воздуха, применении различных дезактивирующих р-ров и т. п. Биол, метод Д. основан на сорбции радиоактивных веществ почвой, активным илом, планктоном и перифитоном.

С этой целью используют биологические фильтры (см.), аэротенки. Биол, метод применяется в основном для Д. сточных вод (см. Биологическая очистка).

При загрязнении короткоживущими радиоактивными веществами в ряде случаев используют пассивный метод, который сводится к выдержке объекта загрязнения (без какой-либо обработки) в течение определенного периода, необходимого для естественного распада радиоактивного вещества до безопасного уровня. Этим методом пользуются для Д.

загрязненного воздуха (выдерживая его в специальных емкостях — газгольдерах), а также некоторых видов оборудования, сточных вод перед сбросом в канализацию и т. д. Выбор методов Д. зависит от объекта Д. и характера загрязнения. При ликвидации последствий аварий организация, объем и очередность работ по Д., в том числе выбор методов Д., определяются масштабами загрязнения и характером сложившейся обстановки.

Средства и способы дезактивации

Для Д. различных поверхностей и оборудования, средств индивидуальной защиты и кожных покровов чаще применяют жидкостную обработку. Основная ее цель — разрушение связи радиоактивных ионов (или носителей) с поверхностью и предотвращение повторной сорбции радиоактивных веществ. Различают простые и сложные дезактивирующие средства.

Простые состоят из одного ингредиента (разбавленные к-ты, комплексообразователи, окислители, некоторые мыла, поверхностно-активные вещества и др.

); сложные средства — многокомпонентные смеси или специально подобранные рецептуры, механизм действия которых носит комплексный характер и складывается из особенностей действия каждого компонента.

К числу таких средств относят синтетические моющие средства (см.), которые в свою очередь сочетают с комплексообразующими агентами, твердыми наполнителями и т. д.

В качестве пленкообразующих составов используют водорастворимый латекс в сочетании с детергентами (см.), поливинилацетатную эмульсию и др. Такие составы наносят на поверхность различных объектов и оборудования перед началом ремонтных работ и после их окончания.

Затем оба слоя покрытий снимают и направляют в места захоронения радиоактивных отходов.

Вследствие высокой скорости проникновения радиоактивных веществ в глубь кожи, особенно находящихся в органических растворителях, Д. кожных покровов должна осуществляться в возможно более ранние сроки после загрязнения.

Гладкая эластичная кожа, покрытая водно-жировой пленкой, легче очищается, чем грубая, покрытая волосами кожа с трещинами. Микротравмы кожи резко (в десятки, сотни раз) увеличивают всасывание радиоактивных веществ. Средства Д.

кожи должны быть высокоэффективными, не усиливать перкутанную резорбцию веществ и не оказывать вредного влияния на организм при длительном применении.

Простым и рентабельным способом очистки кожи от радиоактивного загрязнения является мытье теплой водой и мылом с помощью щетки. Однако при высоких плотностях загрязнения эта процедура не обеспечивает надлежащей Д.

Наиболее полно указанным требованиям отвечают дезактивирующие средства, в рецептуру которых входят поверхностно-активные вещества (ПАВ), комплексообразователи, адсорбенты и другие твердые наполнители.

Молекулы и ионы ПАВ, адсорбируясь на границе раздела, понижают поверхностное натяжение р-ра, способствуя диспергированию и стабилизации загрязнения в р-ре. Комплексообразователи связывают радиоактивные ионы в прочные водорастворимые и труднодиссоциируемые соединения.

Специальные твердые наполнители, выполняя функции механического фактора мытья, способствуют также адсорбции или ионообменному поглощению радиоактивных веществ из р-ра.

кожи от полония, радиоактивных изотопов ртути и висмута могут быть использованы 1—3% р-ры соляной и лимонной к-т, комплексообразователей, а также 5% р-ры унитиола или оксатиола.

Однако применение этих агентов должно быть ограниченным из-за их раздражающего действия на кожу при длительном употреблении и способности усиливать перкутанную резорбцию. По этой причине не рекомендуется применять органические растворители. Обработка кожных покровов должна продолжаться не более 10—12 мин.

; дальнейшая очистка не влияет на удаление прочно фиксированного радиоактивного загрязнения. При употреблении высокоэффективных дезактивирующих средств в большинстве случаев указанного времени достаточно для полного удаления радиоактивных веществ.

Д. пневмокостюмов, комбинезонов, халатов, обуви и т. д. производится в специально оборудованных механизированных прачечных. Выбор режимов Д. определяется характером и степенью загрязнения, а также видом материала, из к-рого они изготовлены.

Средства индивидуальной защиты из полимерных материалов обрабатывают щавелевокислыми р-рами, содержащими натриевые соли сульфожирных к-т или сульфанол. Для Д. хлопчатобумажной одежды применяют р-ры, содержащие комплексообразующие соединения. Их применяют или совместно с мылом, или с синтетическими моющими средствами.

В отдельных случаях при высоких уровнях загрязнения для Д. используют кислые р-ры (pH