超声波清洗在核设备去污中的应用

　　核电站在经过一个运行周期后,在电站进行停堆换料期间将对部分重要设备和部件进行检查和维修,包括反应堆冷却剂泵的叶轮、导叶、密封件,反应堆压力容器和反应堆冷却剂泵的主螺栓、螺母等。核设施中设备和部件所受的污染多种多样,其中包括放射性同位素,主要有60Co,58Co,54Mn,51Cr及59Fe等。由于放射性污染,在去污前,检修人员无法直接进入这些设施和设备内进行检修。

　　随着我国早期建设和服役的核设施已经或者将要进入退役期,如果这些退役核设施中受放射性污染的设备和部件处置不当,会对环境和后代产生影响。

　　1 核去污概述

　　为了避免这些放射性元素扩散并危害人体,在核电站等核工业领域中必须对受到放射性污染的工件进行清洗处理,使其辐射强度降至最低,以达到使人或环境能接受的放射性水平,并提高资源利用率。这个过程称为/核去污0[1]。核去污在核工业各单位,特别是核电站的正常运行维护中,具有十分重要的意义。

　　核去污是一门跨多学科的技术,由于污染程度各不相同,从而要求去污技术多样化,以便能对付复杂多样的放射性污染。选择去污技术时,必须考虑下列事项: 1)去污的效率; 2)设施、设备在去污后的完整性; 3)废物处理; 4)二次污染; 5)经济性。目前主流的去污技术有三类: 1)化学去污法; 2)电化学去污法; 3)机械(物理)去污法[2]。化学去污法采用的主要方法是通过把构成放射性核素的载体的金属氧化物结晶晶粒溶解或剥离,而除去放射性污染。化学去污法适宜于对反应堆一回路那样的含有坚固污染物的庞大且复杂的系统进行去污,但是化学去污剂引起的腐蚀和大量去污废液的处理也是一大难题。电化学法是利用电解抛光的原理溶解极薄一层金属表面,使工件表面变平滑而达到去除放射性物质的效果,其去污效果要比化学去污法好,但对母材的腐蚀较大。化学法和电化学法现在普遍应用于当今世界的核电站中。我国核电站数量较少,大部分采用化学去污法。化学法去污对人体辐射危害极大,严重影响技术人员的健康,而且易损伤物件表面,耗时长,废水量大,总的来说去污效果不很令人满意。机械(物理)去污方法主要有喷射水去污法、喷丸处理和超声波去污三种[3]。喷射水去污法是利用高压水流冲洗部件表面,带走工件表面的污染物。喷丸处理是将带有砂粒或细钢珠的载体,喷射到工件表面,达到去污的效果。这两种方法主要用于一些结构比较简单的大型器件的清洗。超声波去污适用于一些具有复杂结构的部件的清洗,如反应堆冷却过滤器滤孔、换料水池池壁、管道附着腐蚀物、反应堆部件、燃料组件、检修热车间、各种零部件及工具等。