22.6.1 Decontamination techniques
Decontamination omvat een breed scala van activiteiten gericht op de verwijdering of vermindering van radioactieve besmetting in of op materialen, structuren en apparatuur. Gedeeltelijke of volledige decontaminatie van de structuren of systemen om de doses te beperken vóór de toepassing van ontmantelingstechnieken is een gebruikelijke aanpak bij NFC-faciliteiten. Ontsmetting van oppervlakken ter plaatse kan worden bereikt door gebruik te maken van conventionele gereedschappen en methoden zoals slijpmachines, polijstmachines, stofzuigers en afvegen met natte doeken in plaats van dure op afstand bediende of gerobotiseerde manipulatoren. De persoonlijke beschermingsmiddelen die tijdens de demontage nodig zijn, kunnen goedkoper en comfortabeler zijn in het gebruik als de verontreinigingsniveaus vóór de demontage aanzienlijk worden verlaagd. De keuze tussen manuele, op afstand bediende of semi-manipulerende toepassingen is dus afhankelijk van een kosten-batenanalyse.
Mechanische decontaminatietechnieken worden gewoonlijk toegepast voor onderdelen met een eenvoudige geometrie en gemakkelijk toegankelijke oppervlakken, terwijl chemische decontaminatiemethoden kunnen worden gebruikt voor apparatuur met slecht toegankelijke oppervlakken.
Mechanische decontaminatietechnieken zoals het verwijderen van oppervlaktelagen door slijpen, stralen met schuurmiddelen, reinigen met stoom en breken zijn in vele gevallen met succes toegepast. Enkele van de op de markt verkrijgbare apparaten zijn afgebeeld in Fig. 22.1-22.5.
22.1. Afschuifmachine gebruikt voor het verwijderen van vaste-oppervlakteverontreiniging van beton.
22.2. Schaarmachine gebruikt voor het verwijderen van vastzittende en dieper doordringende verontreiniging uit beton. Opmerking: het gemonteerde vacuümsysteem en het afvalsysteem om de verontreiniging in de lucht in te dammen en de blootstelling te beperken.
22.3. Hogedrukwaterstraal die wordt gebruikt om oppervlakteverontreiniging van apparatuur te verwijderen.
22.4. Mini elektrohydraulische hamerhandapparatuur wordt gebruikt om diep doordringende verontreinigingsvlekken te verwijderen.
22.5. Vloerpolijstmachine die ook kan worden gebruikt voor agressievere verwijdering van oppervlakteverontreiniging.
De toepassing van chemische decontaminatie vóór demontage is enigszins beperkt. Er zijn verschillende chemicaliën en decontaminatiegels ontwikkeld, die kunnen worden toegepast terwijl de apparatuur nog in elkaar zit. Chemische ontsmettingsprocédés zoals beitsen in zuur of nat reinigen met ontsmettingsvloeistof zijn zeer succesvol, maar worden niet noodzakelijk ter plaatse uitgevoerd. Ontmantelde apparatuur kan worden vervoerd naar een chemische ontsmettingsinstallatie voor behandeling, opruiming of beperkt hergebruik. In een smelterij wordt de apparatuur niet hergebruikt, maar het ontsmette gesmolten metaal zou kunnen worden gerecycleerd. Bij Necsa werd de chemische reinigingsinstallatie die tijdens de bouw van de uraniumverrijkingsinstallatie werd gebruikt, heringericht als decontaminatiefaciliteit toen in 1995 met de ontmanteling van de uraniumverrijkingsinstallatie werd begonnen (Smith et al, 1995).
Het belangrijkste voordeel van decontaminatie (zelfs als de apparatuur niet kan worden hergebruikt) is de minimalisering van radioactief afval en, in sommige gevallen, de herclassificatie van een groot deel van het afval in een hanteerbare afvalklasse met een nationaal beschikbaar eindpunt, b.v.Tijdens de ontmanteling van de opwerkingsfabriek Eurochemic in België werd een semi-industrieel demonstratieprogramma gestart om onderdelen te decontamineren met behulp van droge of natte straaltechnieken. De conclusie van de demonstratie was dat het economisch de voorkeur verdient componenten droog te decontamineren tot vrijgaveniveaus in plaats van afval te conditioneren en te verwijderen zonder voorafgaande decontaminatie. De resultaten van de nat-straaltechnieken waren niet bevredigend vanwege de grote hoeveelheden secundair afval die bij de decontaminatie vrijkwamen. Er werd een geautomatiseerde droogstraalinstallatie geïnstalleerd die op de markt verkrijgbaar was. Het succespercentage van de decontaminatie was overweldigend en de oppervlakken werden tweemaal gecontroleerd door de natuurkundige dienst om na te gaan of aan de vrijgavecriteria was voldaan. De apparatuur die niet kon worden gezuiverd, vanwege de vorm en het onvermogen om alle oppervlakken te meten, werd gesmolten en vrijgegeven in een gecontroleerde smeltinstallatie (Walthéry et al., 2009a en 2009b).
Decontaminatie is geen wondermiddel. Voordat een decontaminatietechniek wordt gekozen, moeten de doeltreffendheid en het potentieel om de totale blootstelling te verminderen, worden geëvalueerd en vergeleken met factoren zoals de commerciële beschikbaarheid, de productie van beheersbaar secundair afval en de mogelijke milieueffecten. De extra kosten en andere risico’s die aan ontsmettingsprocédés verbonden zijn, rechtvaardigen niet noodzakelijk de vermindering van de hoeveelheid afval en de blootstelling van de werknemers. Bovendien kunnen veiligheidsgerelateerde systemen in het gedrang komen indien zij niet compatibel zijn met de ontsmettingsmethoden.
Het reinigen en ontsmetten van apparatuur en gebouwen met gebruikmaking van stoom of een andere hoogenergetische brontechniek wordt met een hoog succespercentage toegepast op apparatuur en gebouwen die afkomstig zijn van U M/M-faciliteiten en uraanconversiefaciliteiten. De apparatuur wordt in twee categorieën verdeeld: (a) apparatuur die geschikt is voor onbeperkt gebruik en opruiming van de ontmantelde locatie, en b) apparatuur die geschikt is voor beperkt gebruik op een andere mijnbouw- en winningslocatie. Tijdens de ontmanteling van de uraniumconversie-installatie in Korea werd de metalen uitrusting ontmanteld en in kleine stukken gesneden. De metalen oppervlakken werden ontsmet met mechanische en chemische methoden waarbij gebruik werd gemaakt van een stoomstraal en/of ultrasone chemische reiniging. Meer dan 70% van al het roestvrijstalen metaalafval werd ontsmet tot vrijgaveniveaus (Choi et al., 2009). De verontreinigde apparatuur die in uraniumconversie-installaties wordt ontmanteld, kan met succes worden ontsmet met chemische ontsmettingsprocedés en met ultrasone en stoomreiniging, als de apparatuur van roestvrij staal of aluminium is gemaakt en niet-geverfde, niet-gecorrodeerde oppervlakken heeft. Dit is echter niet het geval wanneer de apparatuur geverfde en/of gecorrodeerde koolstofstalen oppervlakken heeft. In Necsa bleek de ontsmetting van met UF6 besmette koolstofstalen apparatuur geen succes te zijn en bleef er na enige tijd uranium uitlogen. De ontsmetting van apparatuur met geverfde oppervlakken resulteerde in de verontreiniging van de chemische reinigingsbaden in de ontsmettingsinstallatie en het onvermogen om de nauwkeurigheid van de metingen na ontsmetting aan te tonen, als gevolg van verfresten die op de apparatuur achterbleven. Andere ontsmettingsmethoden, zoals smelten, moeten dan worden onderzocht als onderdeel van de planning van de ontmanteling. Indien er geen smeltinstallatie beschikbaar is, kan de installatie van een dergelijke installatie worden overwogen (WISE, 2010). In het algemeen maken het publiek en de regelgever zich zorgen over de exploitatie van smelters en het verlenen van vergunningen voor nieuwe installaties voor de productie van CO2. De vergunningverlening voor dergelijke ontsmettingsapparatuur kan een grote impact hebben op het ontmantelingsschema en de ontmantelingskosten, zelfs als alle vereiste apparatuur off-the-shelf kan worden aangeschaft.
Gecontamineerde apparatuur die afkomstig is van U M/M-installaties en niet kan worden hergebruikt of geruimd, kan voor verwijdering in de afvalstortplaats, ondergrondse mijn, open groeve of ad-hocgroeve worden geplaatst, afhankelijk van nationale afvalaanvaardingscriteria en wettelijke goedkeuring (IAEA, 1994).
Decontaminatietechnieken die worden toegepast bij de ontmanteling van uraniumverrijkingsinstallaties moeten worden geëvalueerd om ervoor te zorgen dat zij geen buitensporig kriticiteitsrisico hebben doen ontstaan. De introductie van grote hoeveelheden neutronenmoderator door de toepassing van natte schurende decontaminatietechnieken zou kunnen resulteren in een criticaliteitsincident.
Het gebruik van minerale zuren bij de decontaminatie van splijtstofopwerkingsinstallaties is zeer succesvol geweest. Bij de ontmanteling van de opwerkingsinstallatie van Eurochemic werden de opslagvaten voor afval onmiddellijk na het legen en verglazen van de inhoud gespoeld en gedecontamineerd. Besloten werd de opslagvaten opnieuw te gebruiken voor de opslag van soortgelijk afval. De initiële decontaminatievloeistof werd verdund en naar de verglazingsinstallatie gestuurd. Na verdere evaluatie van deze optie werden de opslagvaten niet geschikt bevonden voor opslagdoeleinden en werd een agressiever chemisch decontaminatieprocédé ingevoerd, wat resulteerde in aanzienlijke hoeveelheden decontaminatievloeistof die moesten worden opgeslagen totdat verwerking mogelijk was. Het mengen van verschillende oplossingen veroorzaakte ook overmatige neerslag in één horizontale tank en grote hoeveelheden fijnkorrelig actief zout sloegen neer over de hele tankbodem. Hoewel de chemische spoeling in de opslagtank als succesvol werd beschouwd, waren de doses nog steeds te hoog om manuele ontmanteling mogelijk te maken zonder eerst een of ander proces van ontsmetting op afstand uit te voeren (Walthéry et al., 2009a en 2009b).