Общая методика оценки дезактивации

Снижение уровня радиоактивного загрязнения местности может произойти и без применения средств дезактивации, как вследствие естественного распада радионуклидов, так и под действием атмосферных осадков, воздушных потоков и других причин. Так, в Чернобыльской зоне по истечении 90 суток количество радионуклидов на кронах деревьев уменьшилось в 8 раз. Однако, такая самодезактивация больше связана с миграцией, чем с дезактивацией.

Дезактивация – это процесс удаления радиоактивных веществ с различных поверхностей, жидкостей, продуктов и т.д. Этот процесс является обратным радиоактивному загрязнению.

· Цель дезактивации – обеспечить радиационную безопасность, прежде всего, людей, а также и экологическую безопасность в биосфере. Цель считается достигнутой, если уровни радиоактивного загрязнения объектов снижаются ниже допустимых норм.

Для оценки качества дезактивации введен ряд показателей.

Коэффициент дезактивации:

К_д = А_н / А_к (1)

где А_н и А_к – соответственно начальное (до дезактивации) и конечное (после дезактивации) радиоактивное загрязнение поверхностей объектов.

Примечание: Коэффициент дезактивации величина не постоянная, она зависит от условий радиоактивного загрязнения, применяемых способов дезактивации, качества дозиметрических измерений.

Помимо К_д, эффективность дезактивации можно оценить посредством доли, удаленных в процессе дезактивации, радиоактивных загрязнений β_f или оставшихся на поверхности загрязнений после дезактивации α_f. Эти величины соответственно равны:

α_f = (А_к / А_н)·100%; β_f=[(А_н – А_к)/ А_н]·100% (2)

 

Для оценки качества очистки воды и воздуха вводятся соответственно коэффициенты очистки воды и воздуха:

К_оч = СⁿА/С^кА, (3)

где Сⁿ А, С^кА – концентрация радиоактивных веществ (или объемная активность) до и после дезактивации соответственно.

Если учитывать опасность попадания радиоактивных веществ в организм человека, то требуемые значения коэффициента очистки можно представить в виде:

К_оч^тр = Сⁿ/Д_К, (4)

где Д_К – допустимая концентрация.

Способы дезактивации

Объектами дезактивации в результате радиоактивного загрязнения, обычно являются: почва, воздух, водоемы, посевы, пастбища, растения, животные, сооружения, дороги, транспорт, одежда, продукты питания, человек. Очевидно, что способы дезактивации этих объектов будут разными.

 

 

Классификация способов дезактивации (рис.33):

· жидкостные (струей воды, дезактивирующими растворами, пеной, электрическим полем, ультразвуком, стиркой и экстракцией, использованием сорбентов);

· безжидкостные (струей газа, в том числе воздуха, пылеотсасыванием, механическим снятием загрязненного слоя, изоляцией загрязненной поверхности);

· комбинированные (фильтрация, протирание щетками, ветошью, паром, при помощи затвердевающих пленок).

· Разновидностью безжидкостного способа является биологический. Для каждого объекта применимы только свои способы дезактивации. Коротко остановимся только на некоторых.

Один из наиболее эффективных способов – применение дезактивирующих растворов (ДР). ДР на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ) смачивают поверхность, из пор которой радиоактивные вещества переводятся в раствор. Обычно в такие растворы добавляют комплексообразующие вещества, связывающие радионуклиды. Последние извлекаются из пор сооружений, бетонных или асфальтовых дорог, металлических и деревянных поверхностей за счет адсорбции и перевода в ДР. Для повышения адсорбции в ДР часто добавляют органические и неорганические добавки, выполняющие роль активаторов моющего процесса. Последние используются и для дезактивации одежды.

Вторая группа ДР представляет собой окислительно-восстановительные ДР. Основу этой группы, кроме ПАВ, составляют кислоты и щелочи.

После аварии на ЧАЭС для дезактивации были опробованы новые и старые ДР, в том числе и зарубежные. Результаты дезактивации показали, что ДР типа СФ (ПАВ + комплексообразователь) оказались неэффективными. ДР на базе кислот и щелочей оказались более эффективными при дезактивации замасленных поверхностей и поверхностей подвергшихся коррозии.

Высокие показатели дезактивации достигнуты с помощью ДР, основным компонентом которых являются сорбенты.

 

Рис 32. Классификация способов дезактивации

СПОСОБЫ ДЕЗАКТИВАЦИИ

Жидкостные

Безжидкостные

Комбинированные

Фильтрация

Паром

При помощи затвердевающих пленок

Протирание щетками

Изоляцией загрязненной поверхности

Пылеотсасыванием

Струей газа (воздуха)

Снятием загрязненного слоя

Струей воды

Дезактивирующими растворами и пеной

Использование сорбентов

Стиркой и экстракцией

Электрическим полем и ультразвуком

 

·

 

Дезактивация зданий и сооружений

Здания из кирпича, бетона и деревянные обрабатывались разными способами. Наиболее типичные:

· обмывание струей воды среднего давления (8МПа), К_д=1,8–10;

· обработка паром, К_д=4;

· обработка металлической щеткой, К_д=2,5;

· пылеотсасывание и последующая обработка щеткой с песком, К_д=3;

· обработка пескоструйным аппаратом, К_д=20;

· обработка латексными пленками, К_д= 3,3–10.

Лучше дезактивируются окрашенные поверхности, хуже – кирпичная кладка, бетонные плиты.

Дезактивация транспорта

В ликвидации последствий аварии на ЧАЭС принимало участие более 15 тысяч автомобильной, инженерной и другой техники. До настоящего времени сохранились пункты специальной обработки (ПуСО), где по особой технологии производится дезактивация транспорта. На ПуСО имеется несколько площадок с эстакадами, последовательно проходя через которые, транспорт дезактивируется различными способами.

На площадке №1 техника подвергается очистке от естественной грязи, проходит дозиметрический контроль.

На площадке №2 техника обрабатывается струей воды и раствором СФ-2У.

На площадке №3 ставится задача дезактивации глубинных загрязнений. Для этого используется ряд ДР, обеспечивающих и удаление лакокрасочных покрытий, обработка проводится средненапорной водной струей, паром и парожидкостной струей.

На площадке №4 производится дезактивация моторно-ходовой части с частичной разборкой. Дезактивация проводится водной струей с давлением до 10 МПа и давлением пара до 0,4 МПа. Иногда применяют пленки и пескоструйные аппараты для дезактивации ходовой части. Если после дозиметрического контроля результаты неудовлетворительны, то проводится повторная дезактивация.

На площадке №5 проводится техническое обслуживание (замена масел, прокладок и т.д.) и дозиметрический контроль.

На площадке №6 сосредотачивается техника для использования по прямому назначению.

Дезактивация одежды

Способ дезактивации одежды определяется особенностями радиоактивного загрязнения и свойствами материала, из которого она изготовлена. Поэтому, одежда сначала сортируется по типу материала и степени загрязнения и затем определяется способ дезактивации. Одежда может обрабатываться как жидкостными, так безжидкостными способами. Если применяют оба способа, то вначале проводят пылеотсасывание, отдельные части очищаются щетками, снятая одежда либо выколачивается, либо вытряхивается. После этого применяется или стирка или экстракция.

Перед стиркой одежду обычно вымачивают в 2% растворе суспензии на основе глинистых сорбентов в течение 10 минут.

Стирка производится обычным способом, но в составе ДР используются разные компоненты. Эффективность дезактивации резко повышается, если в ДР добавляется глина.

Экстракцией называют разделение смеси твердых или жидких веществ с помощью избирательного растворителя. В качестве растворителя могут быть использованы дихлорэтан, трихлортрифторэтан и др. Как и стирка, процесс включает мойку, полоскание, отжим и сушку горячим воздухом.

Дезактивация дорог. Дороги бывают грунтовые и с покрытием (бетонным или асфальтовым). Для дезактивации обычно используют поливочно-моечные машины городского хозяйства. Созданы и специальные машины, которые спереди струей воды смывают радионуклиды с твердого покрытия, а сзади имеется всасывающее устройство, через которое отработанная вода поступает в специальный резервуар (содержимое которого потом хоронят). Коэффициент дезактивации такой машины не меньше 12,5.

Для дезактивации грунтовых дорог используют уборочные машины, при этом для исключения пылеобразования дорога предварительно поливается водой.

Дезактивация грунта. Дезактивируют только грунт, который не используется для сельскохозяйственных угодий и дорог. Дезактивация осуществляется снятием верхнего слоя и реже – изоляцией грунта. Дезактивация наиболее приемлема для супеси и суглинки. Не подлежат дезактивации заболоченная местность, ложбины и некоторые другие участки местности.

Снятие верхнего загрязненного слоя грунта проводится вручную там, где применение техники затруднено, или с помощью техники, где используется специальная технология.

Засыпка чистым грунтом толщиной 8–10 см производится в случаях, когда срезание грунта невозможно или нецелесообразно. Иногда дорожки бетонируют или асфальтируют.

Дезактивация воды. Массовое загрязнение водоемов радионуклидами вынуждает проводить их дезактивацию. Как правило, дезактивируют воду, используемую для питья. В воде могут быть как радиоактивные частицы, так и радионуклиды в растворенном виде.

Способы очистки от радиоактивных частиц: самопроизвольное оседание, вынужденное оседание, фильтрация, в том числе через сорбенты.

Способы очистки от растворенных радионуклидов: фильтрация, выпаривание, ионообменная адсорбция, мембранная технология.

Дезактивация лугов. В условиях первичного загрязнения радионуклидами целесообразно проводить дезактивацию путем скашивания травы, вместе с которой удаляется от 25 до 37% радиоактивности. Дальнейшее использование этих трав определяется уровнем их радиоактивного загрязнения. Для удаления радионуклидов иногда целесообразно произвести вспашку лугов и засеять долголетними травами с последующим скашиванием травы и ее захоронением.

Вспашка может быть мелкой (на глубину до 30 см) и глубокой (на глубину до 70 см). Но в Республике Беларусь плодородный слой достаточно тонкий, поэтому в основном применяется мелкая вспашка. При этом вспашка может быть или с отвалом, или безотвальной.

Перепахивание сокращает коэффициент перехода радионуклидов из почвы в растения. Для цезия и стронция он снижается на 35–45%.

Дезактивация сельскохозяйственных угодий. Вопросы дезактивации сельскохозяйственных угодий частично рассматривались в связи с обработкой лугов. Кроме названных способов, дезактивация осуществляется в процессе окучивания, после обработки растений опрыскиванием, в результате агрохимических и других мероприятий.

Снижение концентрации радионуклидов происходит при увеличении биомассы в ходе созревания растений. Считается, что если плотность радиоактивного загрязнения не превышает
40 Кu/км², то производить продукты растениеводства можно, но использовать их следует дифференцированно.

Одним из способов дезактивации угодий является применение различных сорбентов.

Санитарная обработка людей

Санитарная обработка людей, подвергшихся радиоактивному загрязнению, проводится по следующим направлениям:

· изоляция кожных покровов и биологическая защита;

· дезактивация кожных покровов и санитарная обработка.

· Радиоактивные загрязнения воздействуют на человека в результате попадания на кожные покровы, облучения, при вдохе воздуха и с пищей. Помимо средств индивидуальной защиты (СИЗ) для профилактики загрязнения кожных покровов открытых участков тела разработаны и применяются изолирующие пленки в виде мазей, паст и специальных кремов. Они же могут выполнять и дезактивирующие функции. При загрязнении кожных покровов соединениями плутония применяют высококонцентрированные (96%) глиняные пасты с добавкой некоторых ПАВ и карбосиметилцеллюлозы. Для других радионуклидов вместо глины вводят каолин, а в качестве остальных добавок – хозяйственное мыло и кальцинированную соду.

Изолирующие пленки предотвращают радиоактивные загрязнения открытых участков кожи, но не исключают бета- и гамма-облучения людей. Для снижения этой опасности служит биозащита. Принцип действия биозащиты заключается в поглощении излучения изолирующим слоем, который упомянут ранее.

Биозащита может быть индивидуальной и групповой. Первая из них нашла применение в защитной одежде с накладками из свинца (жилеты, фартуки, плавки, юбки и др.), а также путем применения экранов из различных материалов.

Групповая биозащита в технических системах состоит из экранированных кабин техники.

Изолирующие пленки и биозащита не исключают возможности попадания радиоактивных загрязнений на отдельные участки кожных покровов. Различные радионуклиды по-разному проникают в кожу. Наиболее простой способ дезактивации – мытье кожи подогретой водой с мылом. Если кожа покрыта жиром, то она дезактивируется спиртом или эфиром. При попадании радиоактивной пыли в нос и уши, их промывают водой или водными дезинфицирующими растворами.