22.6.1 Techniki dekontaminacji
Dekontaminacja obejmuje szeroki zakres działań ukierunkowanych na usunięcie lub ograniczenie skażenia radioaktywnego w lub na materiałach, strukturach i urządzeniach. Częściowe lub całkowite odkażanie struktur lub systemów w celu zmniejszenia dawek przed zastosowaniem technik demontażu jest powszechnym podejściem w przypadku obiektów NFC. Odkażanie powierzchni in situ można osiągnąć poprzez stosowanie konwencjonalnych narzędzi i metod, takich jak szlifierki, polerki, odkurzacze i wycieranie mokrymi ściereczkami, zamiast kosztownych zdalnie sterowanych lub zrobotyzowanych manipulatorów. Środki ochrony osobistej wymagane podczas demontażu mogą być tańsze i wygodniejsze w użyciu, jeśli poziom zanieczyszczeń zostanie znacznie zredukowany przed demontażem. Wybór pomiędzy aplikacjami ręcznymi, zdalnymi lub półmechanicznymi zależy zatem od analizy kosztów i korzyści.
Mechaniczne techniki odkażania są zwykle stosowane w przypadku komponentów o prostej geometrii i łatwo dostępnych powierzchniach, natomiast chemiczne metody odkażania mogą być stosowane w przypadku sprzętu o słabo dostępnych powierzchniach.
Mechaniczne techniki odkażania, takie jak usuwanie warstwy wierzchniej poprzez szlifowanie, obróbkę strumieniowo-ścierną, czyszczenie parą i łamanie, zostały z powodzeniem zastosowane w wielu przypadkach. Niektóre z urządzeń dostępnych na rynku pokazano na Rys. 22.1-22.5.
22.1. Szlifierka ścinająca stosowana do usuwania zanieczyszczeń powierzchni stałych z betonu.
22.2. Maszyna do cięcia używana do usuwania stałych zanieczyszczeń powierzchniowych i głębiej penetrowanych z betonu. Uwaga: zamontowany system próżniowy i system zbierania odpadów w celu ograniczenia zanieczyszczenia powietrza i ekspozycji.
22.3. Wysokociśnieniowy strumień wody stosowany do usuwania zanieczyszczeń powierzchniowych z urządzeń.
22.4. Mini młotek elektrohydrauliczny ręczny stosowany jest do usuwania głęboko wnikających miejsc zanieczyszczeń.
22.5. Polerka do podłóg, która może być również używana do bardziej agresywnego usuwania zanieczyszczeń powierzchni.
Zastosowanie dekontaminacji chemicznej przed demontażem jest nieco ograniczone. Opracowano różne środki chemiczne i żele dekontaminacyjne, które można stosować, gdy sprzęt jest jeszcze zmontowany. Procesy chemicznego odkażania, takie jak trawienie w kwasie lub czyszczenie na mokro przy użyciu płynu odkażającego, są bardzo skuteczne, ale niekoniecznie są wykonywane na miejscu. Zdemontowany sprzęt może zostać przetransportowany do zakładu dekontaminacji chemicznej w celu przetworzenia, oczyszczenia lub ograniczonego ponownego użycia. W hucie sprzęt nie jest ponownie wykorzystywany, ale odkażony stopiony metal może zostać poddany recyklingowi. W Necsa, zakład oczyszczania chemicznego wykorzystywany podczas budowy zakładu wzbogacania uranu został przebudowany na zakład dekontaminacji, gdy w 1995 r. rozpoczęto likwidację zakładu wzbogacania uranu (Smith i in., 1995).
Główną zaletą dekontaminacji (nawet jeśli sprzęt nie może być ponownie wykorzystany) jest minimalizacja odpadów radioaktywnych oraz, w niektórych przypadkach, przeklasyfikowanie dużej części odpadów na dającą się zarządzać klasę odpadów z dostępnym w kraju punktem końcowym, np.
Podczas likwidacji zakładu przerobu Eurochemic w Belgii uruchomiono półprzemysłowy program demonstracyjny dotyczący dekontaminacji komponentów przy użyciu technik suchego lub mokrego śrutowania. W wyniku demonstracji stwierdzono, że ekonomicznie korzystniejsze jest przeprowadzenie suchego odkażania komponentów do poziomu oczyszczenia niż kondycjonowanie i usuwanie odpadów bez uprzedniego odkażania. Rezultaty zastosowania technik mokrego ścierniwa nie były zadowalające z powodu dużej ilości odpadów wtórnych generowanych podczas dekontaminacji. Zainstalowano zautomatyzowaną instalację do obróbki strumieniowo-ściernej na sucho, która była dostępna na rynku. Wskaźnik skuteczności odkażania był przytłaczający, a obszary powierzchni były dwukrotnie monitorowane przez dział fizyki w celu zapewnienia zgodności z kryteriami oczyszczania. Sprzęt, którego nie można było oczyścić ze względu na kształt i niemożność zmierzenia wszystkich powierzchni, został stopiony i uwolniony w zakładzie kontrolowanego topienia (Walthéry i in., 2009a i 2009b).
Dekontaminacja nie jest panaceum. Przed wyborem jakiejkolwiek techniki dekontaminacji należy przeprowadzić ocenę jej skuteczności i potencjału w zakresie ograniczenia całkowitego narażenia oraz porównać ją z takimi czynnikami, jak dostępność handlowa, wytwarzanie możliwych do zagospodarowania odpadów wtórnych i ewentualne oddziaływanie na środowisko. Dodatkowe koszty i inne zagrożenia związane z procesami dekontaminacji mogą niekoniecznie uzasadniać zmniejszenie ilości odpadów i narażenia pracowników. Ponadto systemy związane z bezpieczeństwem mogą być zagrożone, jeśli nie są kompatybilne z metodami dekontaminacji.
Czyszczenie i dekontaminacja sprzętu i budynków przy użyciu pary lub innej techniki wykorzystującej źródło wysokiej energii jest stosowana z dużym powodzeniem w przypadku sprzętu i budynków pochodzących z zakładów U M/M i zakładów konwersji uranu. Sprzęt jest podzielony na dwie kategorie: (a) sprzęt nadający się do nieograniczonego wykorzystania i usunięcia z likwidowanego obiektu oraz (b) sprzęt nadający się do ograniczonego wykorzystania w innym miejscu wydobycia i mielenia. Podczas likwidacji zakładu konwersji uranu w Korei wyposażenie metalowe zostało zdemontowane i pocięte na małe kawałki. Powierzchnie metalowe zostały odkażone metodami mechanicznymi i chemicznymi przy użyciu strumienia pary i/lub ultradźwiękowego czyszczenia chemicznego. Ponad 70% wszystkich odpadów metalowych ze stali nierdzewnej zostało odkażonych do poziomu dopuszczalnego (Choi et al., 2009). Zanieczyszczony sprzęt zdemontowany w zakładach konwersji uranu może być z powodzeniem odkażany w procesach dekontaminacji chemicznej oraz za pomocą czyszczenia ultradźwiękowego i parowego, jeśli sprzęt ten jest wykonany ze stali nierdzewnej, aluminium i ma niepomalowane, nieskorodowane powierzchnie. Jednakże, nie jest tak w przypadku, gdy sprzęt posiada malowane i/lub skorodowane powierzchnie ze stali węglowej. W Necsa dekontaminacja sprzętu ze stali węglowej skażonego UF6 okazała się nieskuteczna, a uran po pewnym czasie nadal był wypłukiwany. Odkażanie sprzętu o malowanych powierzchniach spowodowało zanieczyszczenie kąpieli do czyszczenia chemicznego w zakładzie odkażania i niemożność udowodnienia dokładności pomiarów po odkażeniu, ze względu na pozostałości farby, które pozostały na sprzęcie. W ramach planowania likwidacji należy zatem zbadać inne metody dekontaminacji, takie jak topienie. Jeżeli nie ma dostępnej instalacji do topienia, można rozważyć zainstalowanie takiej instalacji (WISE, 2010). Ogólnie rzecz biorąc, opinia publiczna i organy regulacyjne są zaniepokojone funkcjonowaniem hut i wydawaniem zezwoleń na nowe instalacje wytwarzające CO2. Wydawanie zezwoleń na takie urządzenia do dekontaminacji może mieć duży wpływ na harmonogram i koszt likwidacji, nawet jeśli wszystkie wymagane urządzenia można zakupić z półki.
Zanieczyszczone urządzenia pochodzące z zakładów U M/M, które nie mogą być ponownie wykorzystane lub oczyszczone, można umieścić w składowisku odpadów przeróbczych, kopalni podziemnej, kopalni odkrywkowej lub w wyrobisku ad hoc w celu ich unieszkodliwienia, w zależności od krajowych kryteriów akceptacji odpadów i zatwierdzenia regulacyjnego (MAEA, 1994).
Techniki dekontaminacji stosowane podczas likwidacji zakładów wzbogacania uranu powinny być oceniane w celu zapewnienia, że nie spowodowały one nadmiernego ryzyka krytyczności. Wprowadzenie dużych ilości moderatora neutronowego poprzez zastosowanie technik mokrego odkażania ściernego mogłoby spowodować incydent krytyczności.
Zastosowanie kwasów mineralnych do odkażania zakładów przerobu paliwa okazało się bardzo skuteczne. Podczas likwidacji zakładu przerobu Eurochemic zbiorniki do magazynowania odpadów zostały przepłukane i odkażone natychmiast po ich opróżnieniu i zeszkleniu zawartości. Podjęto decyzję o ponownym wykorzystaniu zbiorników magazynowych do magazynowania podobnych odpadów. Płyn do wstępnego odkażania został rozcieńczony i przesłany do instalacji do witryfikacji. Przy dalszej ocenie tej opcji stwierdzono, że zbiorniki magazynowe nie nadają się do celów magazynowania i wprowadzono bardziej agresywny proces chemicznego odkażania, w wyniku czego uzyskano znaczne ilości płynu dekontaminacyjnego, który wymagał magazynowania do czasu, gdy możliwe było jego przetworzenie. Mieszanie różnych roztworów spowodowało również nadmierne wytrącanie się osadu w jednym z poziomych zbiorników i osadzanie się dużych ilości drobnoziarnistej soli aktywnej na całym dnie zbiornika. Chociaż płukanie chemiczne w zbiorniku magazynowym uznano za udane, dawki były nadal zbyt wysokie, aby umożliwić ręczną likwidację bez uprzedniego przeprowadzenia zdalnego procesu odkażania (Walthéry i in., 2009a i 2009b).