22.6.1 Dekontaminationsverfahren
Die Dekontamination umfasst ein breites Spektrum von Maßnahmen zur Beseitigung oder Verringerung der radioaktiven Kontamination in oder an Materialien, Strukturen und Geräten. Die teilweise oder vollständige Dekontamination von Strukturen oder Systemen zur Verringerung der Dosisleistung vor der Anwendung von Rückbautechniken ist ein üblicher Ansatz bei der Behandlung von NFC-Anlagen. Die Dekontaminierung der Oberflächen an Ort und Stelle kann mit herkömmlichen Werkzeugen und Methoden wie Schleif- und Poliermaschinen, Staubsaugern und feuchten Tüchern anstelle von teuren ferngesteuerten oder robotergestützten Manipulatoren durchgeführt werden. Die bei der Demontage erforderliche persönliche Schutzausrüstung kann kostengünstiger und komfortabler sein, wenn der Verschmutzungsgrad vor der Demontage deutlich reduziert wird. Die Wahl zwischen manuellen, ferngesteuerten oder halb ferngesteuerten Anwendungen unterliegt daher einer Kosten-Nutzen-Analyse.
Mechanische Dekontaminationsverfahren werden normalerweise für Komponenten mit einfacher Geometrie und leicht zugänglichen Oberflächen angewandt, während chemische Dekontaminationsverfahren für Geräte mit schwer zugänglichen Oberflächen eingesetzt werden können.
Mechanische Dekontaminationsverfahren wie die Entfernung von Oberflächenschichten durch Schleifen, Strahlen mit Strahlmitteln, Dampfreinigung und Brechen sind in vielen Fällen erfolgreich angewandt worden. Einige der auf dem Markt erhältlichen Geräte sind in Abb. 22.1-22.5 dargestellt.
22.1. Scherschleifer zum Entfernen von Verunreinigungen der festen Oberfläche von Beton.
22.2. Schermaschine zur Entfernung von oberflächlichen und tiefer liegenden Verunreinigungen aus Beton. Hinweis: Das eingebaute Vakuumsystem und das Abfalltrommelsystem halten die Verunreinigungen in der Luft und begrenzen die Exposition.
22.3. Hochdruck-Wasserstrahl zum Entfernen von Oberflächenverunreinigungen von Geräten.
22.4. Mini elektrohydraulische Hämmern Handheld-Gerät wird verwendet, um tief eingedrungene Verschmutzung spots.
22.5. Bohnerwachs, das auch zur aggressiveren Entfernung von Oberflächenverschmutzungen verwendet werden kann.
Die Anwendung chemischer Dekontamination vor der Demontage ist etwas eingeschränkt. Es wurden verschiedene Chemikalien und Dekontaminationsgels entwickelt, die angewendet werden können, während die Geräte noch zusammengebaut sind. Chemische Dekontaminationsverfahren wie das Beizen in Säure oder die Nassreinigung mit Dekontaminationsflüssigkeit sind sehr erfolgreich, werden aber nicht unbedingt an Ort und Stelle durchgeführt. Demontierte Anlagen können zur Behandlung, Räumung oder eingeschränkten Wiederverwendung zu einer chemischen Dekontaminationsanlage transportiert werden. In einer Schmelzanlage werden die Geräte nicht wiederverwendet, aber das dekontaminierte geschmolzene Metall könnte recycelt werden. In Necsa wurde die chemische Reinigungsanlage, die während des Baus der Urananreicherungsanlage genutzt wurde, zu einer Dekontaminationsanlage umfunktioniert, als 1995 die Stilllegung der Urananreicherungsanlage begann (Smith et al., 1995).
Der Hauptvorteil der Dekontaminierung (selbst wenn die Ausrüstung nicht wiederverwendet werden kann) ist die Minimierung der radioaktiven Abfälle und in einigen Fällen die Umklassifizierung eines großen Teils der Abfälle in eine handhabbare Abfallklasse mit einem national verfügbaren Endpunkt, z. B. oberflächennahe Endlagerung für schwach radioaktive Abfälle.
Bei der Stilllegung der Wiederaufbereitungsanlage Eurochemic in Belgien wurde ein halbindustrielles Demonstrationsprogramm zur Dekontaminierung von Komponenten durch Trocken- oder Nassstrahltechniken gestartet. Die Demonstration ergab, dass die trockene Dekontaminierung von Bauteilen bis zur Unbedenklichkeit einer Abfallkonditionierung und Entsorgung ohne vorherige Dekontaminierung wirtschaftlich vorzuziehen ist. Die Ergebnisse der Nassstrahltechniken waren nicht zufriedenstellend, da bei der Dekontamination große Mengen an Sekundärabfällen anfielen. Eine auf dem Markt erhältliche automatische Trockenstrahlanlage wurde installiert. Die Erfolgsquote der Dekontaminierung war überwältigend, und die Oberflächen wurden zweimal von der Physikabteilung kontrolliert, um die Einhaltung der Reinigungskriterien zu gewährleisten. Die Geräte, die aufgrund ihrer Form und der Unmöglichkeit, alle Oberflächen zu messen, nicht gereinigt werden konnten, wurden eingeschmolzen und in einer kontrollierten Schmelzanlage freigegeben (Walthéry et al., 2009a und 2009b).
Die Dekontamination ist kein Allheilmittel. Bevor eine Dekontaminationstechnik ausgewählt wird, sollte eine Bewertung ihrer Wirksamkeit und ihres Potenzials zur Verringerung der Gesamtexposition durchgeführt und mit Faktoren wie der kommerziellen Verfügbarkeit, der Erzeugung von handhabbarem Sekundärabfall und möglichen Umweltauswirkungen verglichen werden. Die zusätzlichen Kosten und sonstigen Risiken, die mit Dekontaminationsverfahren verbunden sind, rechtfertigen nicht unbedingt die Verringerung der Abfallmengen und der Exposition der Arbeitnehmer. Darüber hinaus könnten sicherheitsrelevante Systeme beeinträchtigt werden, wenn sie nicht mit den Dekontaminationsverfahren kompatibel sind.
Die Reinigung und Dekontamination von Ausrüstungen und Gebäuden mit Dampf oder einer anderen Technik mit hoher Energiequelle wird mit einer hohen Erfolgsquote bei Ausrüstungen und Gebäuden aus U M/M-Anlagen und Uranumwandlungsanlagen angewandt. Die Ausrüstung wird in zwei Kategorien eingeteilt: (a) Ausrüstungen, die für eine uneingeschränkte Nutzung und die Räumung des stillgelegten Standorts geeignet sind, und (b) Ausrüstungen, die für eine eingeschränkte Nutzung an einem anderen Bergbau- und Verarbeitungsstandort geeignet sind. Bei der Stilllegung der Uranumwandlungsanlage in Korea wurde die metallische Ausrüstung demontiert und in kleine Teile zerlegt. Die metallischen Oberflächen wurden mit mechanischen und chemischen Methoden dekontaminiert, wobei ein Dampfstrahler und/oder eine chemische Ultraschallreinigung eingesetzt wurde. Über 70 % des gesamten metallischen Abfalls aus rostfreiem Stahl wurden bis zur Freigabe dekontaminiert (Choi et al., 2009). Die kontaminierten Ausrüstungen, die in Uranumwandlungsanlagen demontiert werden, können mit chemischen Dekontaminationsverfahren sowie mit Ultraschall- und Dampfreinigung erfolgreich dekontaminiert werden, wenn die Ausrüstungen aus rostfreiem Stahl oder Aluminium bestehen und nicht lackierte, nicht korrodierte Oberflächen haben. Dies ist jedoch nicht der Fall, wenn die Geräte über lackierte und/oder korrodierte Oberflächen aus Kohlenstoffstahl verfügen. In Necsa erwies sich die Dekontaminierung von mit UF6 kontaminierten Geräten aus Kohlenstoffstahl als erfolglos, und das Uran wurde nach einiger Zeit weiterhin ausgewaschen. Die Dekontamination von Geräten mit lackierten Oberflächen führte zur Kontamination der chemischen Reinigungsbäder in der Dekontaminationsanlage und dazu, dass die Genauigkeit der Messungen nach der Dekontamination nicht nachgewiesen werden konnte, da Farbreste auf den Geräten verblieben. Andere Dekontaminationsmethoden wie das Einschmelzen sollten dann im Rahmen der Stilllegungsplanung untersucht werden. Wenn keine Schmelzanlage zur Verfügung steht, könnte die Installation einer solchen Anlage in Betracht gezogen werden (WISE, 2010). Im Allgemeinen sind die Öffentlichkeit und die Regulierungsbehörden besorgt über den Betrieb von Schmelzanlagen und die Genehmigung neuer CO2-Erzeugungsanlagen. Die Genehmigung einer solchen Dekontaminationsanlage kann erhebliche Auswirkungen auf den Zeitplan und die Kosten der Stilllegung haben, selbst wenn die gesamte benötigte Ausrüstung von der Stange gekauft werden kann.
Kontaminierte Ausrüstung aus U M/M-Anlagen, die nicht wiederverwendet oder gereinigt werden kann, kann je nach den nationalen Abfallannahmekriterien und der behördlichen Genehmigung in der Bergehalde, im Untertagebau, im Tagebau oder in einer Ad-hoc-Grube entsorgt werden (IAEA, 1994).
Die bei der Stilllegung von Urananreicherungsanlagen angewandten Dekontaminationsverfahren sollten bewertet werden, um sicherzustellen, dass sie kein unangemessenes Kritikalitätsrisiko mit sich gebracht haben. Das Einbringen großer Mengen von Neutronenmoderator durch die Anwendung von Nassschleifdekontaminationsverfahren könnte zu einem Kritikalitätszwischenfall führen.
Die Verwendung von Mineralsäuren bei der Dekontamination von Brennstoffwiederaufbereitungsanlagen hat sich als sehr erfolgreich erwiesen. Bei der Stilllegung der Eurochemic-Wiederaufbereitungsanlage wurden die Abfalllagerbehälter unmittelbar nach ihrer Entleerung und Verglasung des Inhalts gespült und dekontaminiert. Es wurde beschlossen, die Lagerbehälter für die Lagerung ähnlicher Abfälle wieder zu verwenden. Die anfängliche Dekontaminationsflüssigkeit wurde verdünnt und an die Verglasungsanlage weitergeleitet. Bei der weiteren Prüfung dieser Option stellte sich heraus, dass die Lagerbehälter für die Lagerung nicht geeignet waren, und es wurde ein aggressiveres chemisches Dekontaminationsverfahren eingeführt, was zu erheblichen Mengen an Dekontaminationsflüssigkeit führte, die bis zur Verarbeitung gelagert werden mussten. Die Vermischung verschiedener Lösungen führte außerdem zu übermäßigen Ausfällungen in einem horizontalen Tank und zu großen Mengen an feinkörnigem Aktivsalz, das sich überall auf dem Tankboden absetzte. Obwohl die chemische Spülung im Lagertank als erfolgreich angesehen wurde, waren die Dosisleistungen immer noch zu hoch, um eine manuelle Stilllegung zu ermöglichen, ohne zuvor ein Ferndekontaminationsverfahren durchzuführen (Walthéry et al., 2009a und 2009b).