董 遷 陳 凌 黨云博
(中國原子能科學(xué)研究院,中國 北京 102413)
在核設(shè)施退役后,對于放射性氣溶膠的控制一直是人們急需解決的嚴(yán)峻問題。因?yàn)?,核設(shè)施的退役會(huì)產(chǎn)生大量的氣溶膠懸浮在空氣中,當(dāng)氣溶膠中的顆粒直徑不大于10 μm,極易被人們吸入到人體對工作人員造成身體上的危害。國內(nèi)外一直都在對如何控制放射性氣溶膠此類污染物做出研究,目前,國內(nèi)外常常用的主要方式是通過噴涂涂料、油漆等方式來對表面松散的污染物進(jìn)行固定,用來阻礙區(qū)域內(nèi)氣溶膠的產(chǎn)生,這種方式操作起來比較簡單,但也有著很直接的缺點(diǎn)。此方式需要工作人員進(jìn)入到污染區(qū)域內(nèi),而且在油漆、涂料的噴涂過程中會(huì)較大的擾動(dòng)被處理的表面,造成污染物的懸浮,使得懸浮物在污染區(qū)域內(nèi)的密度更大,工作人員在進(jìn)行此項(xiàng)作業(yè)時(shí)很容易吸入大量的氣溶膠,受到比較高的內(nèi)照射,對身體造成損害。為了確保工作人員的人身安全,一般在進(jìn)入污染區(qū)域時(shí)都有著一定的防護(hù)措施,例如使用呼吸器具等,這不僅降低了工作人員的工作效率,同時(shí)因?yàn)榉谰叩馁M(fèi)用還會(huì)增加退役的成本投入。本文中,筆者所探討的氣溶膠霧化技術(shù),是一種通過讓懸浮在空氣中的污染物固定,進(jìn)而對氣溶膠的產(chǎn)生起到抑制作用的技術(shù)。這種技術(shù)主要適用于區(qū)域內(nèi)的密閉空間,同時(shí)也可被運(yùn)用與某些開放的作業(yè)環(huán)境中,例如管道的拆除和切割過程中,能有有效的控制對空氣的污染,為人員創(chuàng)造更好的工作環(huán)境。
霧化固定技術(shù)最早見于美國,1995年由Master Lee Decontamination System研發(fā),1996年首次在工程中進(jìn)行使用。我國在“十一五”期間開始跟蹤調(diào)研此技術(shù),并將此技術(shù)加以改進(jìn)。就目前來看,我國對于此項(xiàng)技術(shù)的配方及裝置的研發(fā)工作都已經(jīng)完成,并在項(xiàng)目和實(shí)際中進(jìn)行了運(yùn)用,經(jīng)過實(shí)踐表明,此項(xiàng)技術(shù)對于控制氣溶膠有著很好的效果。
通過超聲霧化工藝的運(yùn)用,霧化固定技術(shù)能夠?qū)⑻囟ㄅ浞降墓潭▌┤芤哼M(jìn)行霧化處理,使其形成密集細(xì)小的霧滴,并將霧滴輸送到需要進(jìn)行處理的環(huán)境中。帶有一定粘性的霧滴懸浮在空氣中,同需要被處理的環(huán)境中的氣溶膠顆粒不斷的接觸,會(huì)將氣溶膠顆粒捕獲,與之粘在一起,經(jīng)過多次的碰撞粘連,由霧滴與氣溶膠顆粒組成的顆粒會(huì)不斷的變大變重,進(jìn)而逐漸的沉降,從而使得被處理環(huán)境空氣中氣溶膠懸浮物減少,起到降低環(huán)境中氣溶膠濃度的作用。霧滴在空氣中運(yùn)動(dòng)的過程中,不僅能夠與氣溶膠顆粒產(chǎn)生碰撞,有些也會(huì)粘附在墻壁、設(shè)備等表面,這樣就會(huì)在這些地方形成具有粘性的保護(hù)層,如果墻壁、設(shè)備等表面有松散的污染物質(zhì),就會(huì)通過保護(hù)層使其固定,阻礙其懸浮在空氣中。
該技術(shù)的工藝流程大致分為四個(gè)部分,即固定劑制備、固定劑霧化、對處理區(qū)域的沉降/固定處理,以及尾氣處理。
(1)固定劑制備。將固定劑主料及相關(guān)添加劑分別加入固定劑配制槽,攪拌,充分混合后待用。
(2)固定劑霧化。將制備好的固定劑按所需量加入霧化發(fā)生裝置,通過霧化發(fā)生裝置將其霧化生成粒徑微小的霧滴。
(3)對處理區(qū)域的沉降/固定處理。將霧化生成的霧滴噴入待處理區(qū)域,這些霧滴將與氣溶膠微粒凝聚而發(fā)生沉降,并在區(qū)域表面生成一層粘性膜,將表面的松散污染物固定。
(4)尾氣處理。霧化固定結(jié)束后,通過尾氣處理系統(tǒng)對尾氣進(jìn)行凈化處理,后排入大氣。
霧化固定技術(shù)中的固定劑有很多不同的配方,通常主要有四種:
(1)糖類混合物;(2)以丙三醇為基礎(chǔ)的配方;(3)以亞麻油為基礎(chǔ)的配方;(4)其它組成較為復(fù)雜的配方。在著四種配方中,糖類混合物以及丙三醇的應(yīng)用比較普遍。此外,在特定的情況下,還可以有針對性的在配方中加入其它物質(zhì),來增強(qiáng)配方的作用或者處理有毒害的物質(zhì)。同時(shí)為了方便直觀的觀察污染處理的效果檢查是否有沒有處理到的地方,可以在配方中加入些許的染料等。
霧化固定技術(shù)在處理氣溶膠等松散物污染方面同以往傳統(tǒng)技術(shù)相比有著以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)能夠減少工作人員在被污染區(qū)域的暴露。在采用霧化固定技術(shù)處理氣溶膠的過程中,工作人員和設(shè)備不需要進(jìn)入到被污染區(qū)域,就可以完成作業(yè)。在霧化結(jié)束后,經(jīng)處理區(qū)域內(nèi)的氣溶膠含量已經(jīng)大大降低,因此能夠大大的減輕工作人員的工作量,同時(shí)對工作人員的安全也有更好的保障。
(2)能夠適用于多種場合的作業(yè)。霧化固定技術(shù)能夠適用于钚、鈾、鉛、石棉、鈹或其它放射性粉塵污染的密閉空間,同時(shí)還能夠在一些開放性的場合使用,適用范圍更加廣泛。
(3)對處理區(qū)域擾動(dòng)小,且均勻性好。霧化固定技術(shù)是采用超聲霧化工藝,產(chǎn)生霧滴時(shí)幾乎不產(chǎn)生湍流,且生成的氣溶膠的液滴尺寸較小,性質(zhì)“溫和”,可以靜靜地充滿處理區(qū)域,對需要避免擾動(dòng)的區(qū)域尤為有效。
(4)勞動(dòng)強(qiáng)度小。如霧化固定技術(shù)在美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證時(shí),驗(yàn)證對象是一面積為1,288ft2的污染工號(hào)(污染核素為钚及超鈾核素),前期準(zhǔn)備工作需配幾名相關(guān)專業(yè)人員,進(jìn)行裝置的安裝/調(diào)試、軟管的連接等工作,霧化一旦開始且運(yùn)行正常后,只需 1名技術(shù)人員負(fù)責(zé)監(jiān)控霧化過程的平穩(wěn)運(yùn)行和固定劑的添加等工作即可。
(5)固定劑霧化操作簡單持久。霧化固定技術(shù)所使用的固定劑具有很好的粘性,在經(jīng)過霧化設(shè)備后,可以直接的輸入到需要處理的環(huán)境中,而且可以持續(xù)長久的工作。
(6)降低對防護(hù)設(shè)備的需求。通過運(yùn)用霧化固定技術(shù),人們對防護(hù)設(shè)備的依賴性有所降低,同時(shí)也有效減少了人員保護(hù)而產(chǎn)生的放射性廢物,同時(shí)霧化固定技術(shù)對人員的保護(hù)要由于防護(hù)器具。
(7)產(chǎn)生廢物少。在運(yùn)用霧化固定技術(shù)處理放射性氣溶膠的過程中,產(chǎn)生二次廢物量很少,因此能夠達(dá)到廢物最少化的需求。
霧化固定技術(shù)能夠起到降低區(qū)域空間空氣中內(nèi)放射性氣溶膠密度的作用,進(jìn)而能夠使得工作人員的作業(yè)環(huán)境得到改善,讓人們拜托防護(hù)器具的限制,從而降低工作的成本投入,有效的提高工作人員的工作效率。而且在運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)對污染區(qū)域進(jìn)行處理的過程中,不需要工作人員和設(shè)備進(jìn)入到被污染的環(huán)境中,而且對污染區(qū)域的擾動(dòng)很小,能夠有效降低二次廢物的產(chǎn)生。所以,此項(xiàng)技術(shù)能夠有效的幫助人們解決核退役后造成的氣溶膠污染問題,能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供更加安全的作業(yè)環(huán)境,在降低資金投入的情況下有著很好的社會(huì)效益。
[1]John McFee,Ellon Stallings.Fog and Strip DecontaminationTechnology for use in D&D Environments[J].OST/TMS ID 3143,2002.
[2]L.O.Waggoner.ALARA center of technology promotes good ra-diological work practices at Hanford[J].HNF-1549-FP,1997.
[3]K.M.Norris.Dose Reduction Techniques[J].HNF-6316-FP,2000.