放射性氣溶膠霧化固定技術(shù)的相關(guān)探討

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。

1 霧化固定技術(shù)的原理

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。

2 霧化固定技術(shù)的工藝流程

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。

3 霧化固定技術(shù)的配方

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。

4 霧化固定技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

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。

5 結(jié)語

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.