Дезактивация оборудования РХП окислительно-восстановительным способом

Одним из основных материалов радиохимических производств (РХП) является аустенитная нержавеющая сталь. Поэтому широко применяется окислительно-восстановительный способ, который заключается в обработке загрязненной поверхности сначала раствором KМnO₄ в щелочной среде, затем – кислым восстановительным раствором. В частности, применяется следующая рецептура:

1. 0.5% KМnO₄ + 5% NaOH; 3-4 ч, Т~95⁰С.

2. 5% HNO₃ + 0.2% H₂C₂O₄ + 0.2% NaF; 5-8 ч, Т~95⁰С. (F^– ­выступает в качестве иона-активатора)

В щелочной среде создаются благоприятные условия для перехода в анионную форму многих радионуклидов. В концентрированной щелочи происходит гидратация застарелых оксидов и солей, их переход в гидроксиды:

Fe₂O₃ =^OH- FeO(OH);

LaF₃ =^OH- La(OH)₃ + 3NaF;

Al₂O₃ =^OH- Na₃[Al(OH)₆]

В щелочах растворяются соединения кремниевой кислоты, присутствующие в осадках (SrSiO₃ Sr(OH)₂ + Na₂SiO₃).

Таким образом, широкую применимость щелочных растворов можно объяснить протеканием этих реакций, повышающих эффективность дезактивации. Окислительные щелочные растворы за счет окисления и гидратации подготавливают поверхность к дальнейшему действию кислого восстановительного раствора.

Еще раз подчеркнем роль KМnO₄ – окисление радионуклидов, перевод их в анионную форму, что положительно влияет на их десорбцию. Возможно применение и других окислителей (например, персульфата).

С двухвалентными катионами (Sr²⁺) KМnO₄ взаимодействует с образованием растворимых манганитов.

Продукт восстановления KМnO₄ – МnO₂ – имеет ярко выраженную сорбционную способность. Адсорбция катионов происходит быстро, равновесие достигается уже через несколько минут. Так, при правильном подборе рН, можно почти полностью адсорбировать нуклиды ⁹⁵Zr–⁹⁵Nb, ¹⁴⁴Ce, ⁹¹Y, ⁶⁵Zn, ¹⁰⁶Ru. При последующем восстановлении MnO₂ эти радионуклиды переходят в раствор.

При дезактивации поверхностей, долгое время находившихся в контакте с радиоактивной средой, особенно при повышенной температуре, необходимо растворение металла на глубину 5-10 мкм.

При дезактивации нержавеющей стали от соединений полония и плутония используют кислые растворы перманганатов (NP) и бихроматов. В этом случае после окислительных растворов также следует обработка восстановительными растворами.

Для дезактивации на РХП отдельно применяются рецептуры, содержащие щавелевую кислоту Н₂С₂О₄ (самостоятельно, а не в качестве второй " ванны" окислительно-восстановительного способа). В этом случае поверхность обрабатывают, например, растворами, содержащими щавелевую кислоту (концентрация выше 1% масс.) в комбинации с NaF и HF и HNO₃. Однако здесь требуются более высокие концентрации реагентов, чем в двухванном способе.