RU2239249C2 - Corrosion protection method for chromium-nickel stainless steel capsule holding ionizing radiation source - Google Patents
Corrosion protection method for chromium-nickel stainless steel capsule holding ionizing radiation source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239249C2 RU2239249C2 RU2002132816/06A RU2002132816A RU2239249C2 RU 2239249 C2 RU2239249 C2 RU 2239249C2 RU 2002132816/06 A RU2002132816/06 A RU 2002132816/06A RU 2002132816 A RU2002132816 A RU 2002132816A RU 2239249 C2 RU2239249 C2 RU 2239249C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capsules
- corrosion
- capsule
- nitric acid
- ionizing radiation
- Prior art date
Links
- 239000002775 capsule Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims description 47
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims description 46
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 title claims description 17
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 12
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 21
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 231100000397 ulcer Toxicity 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-OUBTZVSYSA-N Cobalt-60 Chemical compound [60Co] GUTLYIVDDKVIGB-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical class [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid group Chemical class C(CC(O)(C(=O)O)CC(=O)O)(=O)O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid group Chemical class S(O)(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиационных технологий, а именно к защите от коррозии изделий, содержащих источник ионизирующего излучения, и может быть использовано для защиты поверхностей капсул с высокорадиоактивными изделиями - источниками ионизирующих излучений от атмосферной коррозии.The invention relates to the field of radiation technologies, namely to corrosion protection of products containing a source of ionizing radiation, and can be used to protect the surfaces of capsules with highly radioactive products - sources of ionizing radiation from atmospheric corrosion.
В настоящее время производство ряда закрытых источников гамма-излучения (в частности, радионуклида кобальт-60) осуществляют путем облучения стартового вещества, заключенного в капсулы из хромоникелевой нержавеющей стали, в нейтронном потоке реактора. Важным требованием, предъявляемым к капсулам, является отсутствие на их поверхности снимаемых радиоактивных загрязнений, основным источником которых является процесс коррозии материала капсулы как в процессе облучения, так и при нахождении капсулы с наработанным источников гамма-излучения в атмосферных условиях при ее хранении, транспортировке. Радиоактивные загрязнения контролируются с помощью "сухого" мазка. На поверхности капсул должны отсутствовать видимые коррозионные отложения. При визуальном контроле поверхность капсул должна быть однородной, иметь металлический блеск и должны отсутствовать локальные коррозионные повреждения (язвы, питтинги и т.п.). Защита капсул от атмосферной коррозии является необходимым мероприятием в процессе обращения с источниками ионизирующего излучения.Currently, the production of a number of sealed sources of gamma radiation (in particular, cobalt-60 radionuclide) is carried out by irradiating the starting substance, encapsulated in chromium-nickel stainless steel, in the neutron stream of the reactor. An important requirement for capsules is the absence of removable radioactive contaminants on their surface, the main source of which is the process of corrosion of the capsule material both during irradiation and when the capsule with accumulated sources of gamma radiation is stored in atmospheric conditions during its storage and transportation. Radioactive contamination is controlled using a “dry” swab. There should be no visible corrosion deposits on the surface of the capsules. During visual inspection, the surface of the capsules should be uniform, have a metallic luster and there should be no local corrosion damage (ulcers, pitting, etc.). Protecting capsules from atmospheric corrosion is a necessary measure in the process of handling ionizing radiation sources.
Известны способы защиты сталей от атмосферной коррозии, основанные на использовании лакокрасочных покрытий, ингибированной бумаги [1, 2]. Однако для высокорадиоактивных капсул использование лакокрасочных покрытий, ингибированной бумаги неприемлемо из-за радиационной деструкции материала покрытия. Для защиты сталей от атмосферной коррозии используется также обработка их пассивирующими растворами на основе нитритов, хроматов, молибдатов и др. [1]. Одним из аналогов является способ защиты сталей от атмосферной коррозии путем их обработки пассивирующим раствором, содержащим 25-60 мг/кг азотной кислоты и 10-50 алюминия азотнокислого. Обработку ведут при температуре 80-100°С в течение 2-5 часов [3]. Данная обработка приводит к торможению коррозионного процесса в атмосферных условиях за счет образования на поверхности сталей защитной пассивной пленки и является весьма эффективной для углеродистых сталей. Однако для нержавеющих хромоникелевых сталей, из которых изготовляют капсулы, предварительная обработка пассивирующими растворами практически не оказывает влияния на их коррозионное поведение в атмосферных условиях. Так величина снимаемой активности продуктов коррозии, образующихся в условиях облучения на поверхности капсул, предварительно обработанных пассивирующими растворами, составляет ~70000-100000 Бк/капсулу. Для необработанных капсул эта величина составляет 80000-100000 Бк/капсулу.Known methods of protecting steel from atmospheric corrosion, based on the use of coatings, inhibited paper [1, 2]. However, for highly radioactive capsules, the use of paint coatings, inhibited paper is unacceptable due to radiation destruction of the coating material. To protect steels from atmospheric corrosion, they are also treated with passivating solutions based on nitrites, chromates, molybdates, etc. [1]. One of the analogues is a method of protecting steels against atmospheric corrosion by treating them with a passivating solution containing 25-60 mg / kg of nitric acid and 10-50 aluminum nitrate. Processing is carried out at a temperature of 80-100 ° C for 2-5 hours [3]. This treatment leads to inhibition of the corrosion process in atmospheric conditions due to the formation of a protective passive film on the surface of the steels and is very effective for carbon steels. However, for the stainless chromium-nickel steels from which the capsules are made, pretreatment with passivating solutions has practically no effect on their corrosive behavior in atmospheric conditions. So, the magnitude of the removed activity of corrosion products formed under irradiation conditions on the surface of capsules pretreated with passivating solutions is ~ 70,000-100,000 Bq / capsule. For untreated capsules, this value is 80000-100000 Bq / capsule.
Наиболее близким аналогом является способ защиты капсул, предусматривающий помещение капсул в герметичный пенал, заполненный коррозионно-инертным для нержавеющей стали газом, например воздушно-аргоновой смесью [4]. После облучения и извлечение пенала из активной зоны его вскрывают в "горячей камере" и извлеченные из пенала капсулы направляют для изготовления закрытых источников ионизирующих излучений. В условиях облучения (флюенс-порядка 1022 нейтронов/см2, температура ~270°С) нержавеющие хромоникелевые капсулы, помещенные в герметичный пенал, не подвержены коррозии. Об этом свидетельствуют данные визуального осмотра: на поверхности капсул сразу после их извлечения из пенала отсутствуют продукты коррозии и капсулы имеют металлический блеск. Однако после извлечения капсул из пенала дальнейший их контакт с атмосферным воздухом приводит к их интенсивной коррозии (так, в течение 10 минут поверхность капсул на воздухе покрывается продуктами коррозии). Ввиду того, что материал капсул после облучения в ядерном реакторе является радиоактивным, на поверхности капсул образуется значительное количество снимаемых радиоактивных отложений, состоящих из продуктов коррозии материала капсул. Поверхностная загрязненность капсул, выдержанных в течение 5 часов на воздухе, составляет 80000-100000 Бк/капсулу. Известно [5], что нержавеющая хромоникелевая сталь на воздухе практически не подвержена коррозии и мероприятия по ее защите от коррозии в этих условиях не проводят. Однако, как было нами установлено, после длительного воздействия потока нейтронов и высоких температур нержавеющая сталь капсул подвержена интенсивной коррозии в средах, в которых она обычно обладает высокой коррозионной стойкостью, например в воздушной среде.The closest analogue is a method of protecting capsules, which involves placing the capsules in a sealed canister filled with a gas that is corrosion-inert for stainless steel, for example, with an air-argon mixture [4]. After irradiation and removal of the pencil case from the active zone, it is opened in a "hot chamber" and the capsules extracted from the pencil case are sent for the manufacture of sealed sources of ionizing radiation. Under irradiation conditions (fluence order of 10 22 neutrons / cm 2 , temperature ~ 270 ° C), stainless chromium-nickel capsules placed in a sealed canister are not subject to corrosion. This is evidenced by visual inspection data: on the surface of the capsules immediately after they are removed from the canister, there are no corrosion products and the capsules have a metallic luster. However, after removing the capsules from the canister, their further contact with atmospheric air leads to intense corrosion (for example, within 10 minutes the surface of the capsules in the air is covered with corrosion products). Due to the fact that the material of the capsules after irradiation in a nuclear reactor is radioactive, a significant amount of removable radioactive deposits consisting of corrosion products of the material of the capsules is formed on the surface of the capsules. The surface contamination of capsules aged for 5 hours in air is 80,000-100,000 Bq / capsule. It is known [5] that stainless chromium-nickel steel in air is practically not susceptible to corrosion and measures to protect it from corrosion under these conditions are not carried out. However, as we have established, after prolonged exposure to neutron flux and high temperatures, stainless steel capsules are subject to intense corrosion in environments in which it usually has high corrosion resistance, for example in air.
Недостатком данного способа является слабая защищенность облученной капсулы с источником ионизирующего излучения от коррозии после извлечения ее из герметичного пенала.The disadvantage of this method is the poor protection of the irradiated capsule with a source of ionizing radiation from corrosion after removing it from a sealed canister.
Задачей, решаемой заявленным способом, является повышение эффективности защиты капсул с источниками ионизирующего излучения от атмосферной коррозии после извлечения из герметичного пенала.The problem solved by the claimed method is to increase the efficiency of protection of capsules with sources of ionizing radiation from atmospheric corrosion after removal from a sealed canister.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе защиты от коррозии нержавеющей хромоникелевой капсулы с источником ионизирующего излучения путем помещения ее в герметичный пенал, заполненный коррозионно-инертным газом, предложено облученную капсулу обработать не позднее 20-60 минут после извлечения ее из пенала 3-6%-ным раствором азотной кислоты в течение 2-10 часов.The essence of the invention lies in the fact that in the method of corrosion protection of a stainless chromium-nickel capsule with a source of ionizing radiation by placing it in a sealed canister filled with a corrosion-inert gas, it is proposed to process the irradiated capsule no later than 20-60 minutes after removing it from the canister 3-6 % nitric acid solution for 2-10 hours.
В предлагаемом способе использованы следующие отличительные признаки:In the proposed method, the following distinctive features were used:
Признак I - обработку капсул раствором азотной кислоты ведут не позднее 10-60 минут после извлечения капсул из пенала.Sign I - treatment of the capsules with a solution of nitric acid is carried out no later than 10-60 minutes after removing the capsules from the canister.
Признак II - для обработки использован 3-6%-ный раствор азотной кислоты.Sign II - for processing, a 3-6% solution of nitric acid was used.
Признак III - обработка 3-6%-ным раствором азотной кислоты проводится в течение 2-10 часов.Sign III - treatment with a 3-6% solution of nitric acid is carried out for 2-10 hours.
В порядке обоснования соответствия заявленной совокупности признаков изобретения критериям новизна, изобретательский уровень приводим следующее.In order to justify the compliance of the claimed combination of features of the invention with the criteria of novelty, the inventive step is as follows.
По признаку I. Экспериментальные результаты, приведенные в табл. 1, показывают, что процесс обработки капсул раствором азотной кислоты должен проводиться не позднее 20-60 минут после извлечения капсул из герметичного пенала, так как при более продолжительном времени нахождения капсул на воздухе на их поверхности образуется значительное количество радиоактивных продуктов коррозии, трудноудаляемых азотной кислотой. Начать обработку капсул ранее 20 минут не предоставляется возможным, в связи с необходимостью для проведения операций по извлечению капсул из пенала и их помещением в емкость, предназначенную для обработки раствором азотной кислотой.By attribute I. Experimental results are shown in table. 1 show that the process of processing the capsules with a solution of nitric acid should be carried out no later than 20-60 minutes after removing the capsules from the sealed canister, since with a longer residence time of the capsules in the air, a significant amount of radioactive corrosion products formed on them, hardly removed by nitric acid, will be formed on their surface. It is not possible to start processing the capsules earlier than 20 minutes, due to the need to carry out operations to remove the capsules from the pencil case and place them in a container designed for processing with a solution of nitric acid.
По признаку II. В практике работ по защите металлов от атмосферной коррозии специальных антикоррозионных мероприятий для хромоникелевых нержавеющих сталей не проводится, так как в данных условиях они находятся в устойчивом пассивном состоянии. В процессе получения радиоактивных источников в ядерном реакторе, хромоникелевая сталь, из которой изготовлены капсулы, за счет воздействия потока нейтронов переходит в коррозионно-активное состояние, причем скорость ее коррозии в атмосферных условиях имеет значения, характерные для углеродистой стали. Данное явление, приводящее к образованию на поверхности капсул легко снимаемого радиоактивного загрязнения, вероятно, связано с образованием в поверхностном слое хромоникелевых капсул большого количества дефектов за счет воздействия потока нейтронов. Воздействие азотной кислоты на материал капсул приводит к разрушению поверхностного слоя и коррозионная стойкость нержавеющей хромоникелевой стали восстанавливается. Необходимо отметить, что обработка растворами азотной кислоты хромоникелевой стали, не подверженной воздействию нейтронного потока, не влияет на ее коррозионную стойкость в атмосферных условиях (скорость стали Х18Н10Т составляет менее 0,01 мкм/год). Таким образом, предлагаемая обработка нержавеющих хромоникелевых капсул, содержащих источники ионизирующего излучения раствором азотной кислоты по повышению их коррозионной стойкости в атмосферных условиях целесообразна только для капсул, прошедших облучение в ядерном реакторе потоком нейтронов. Как следует из данных, приведенных в табл. 2, минимальная концентрация азотной кислоты в процессе обработки капсул должна составлять 3%, максимальная - 6%. После обработки капсул растворами НNО3 с концентрациях менее 3% их коррозия в атмосферных условиях протекает достаточно интенсивно; при концентрациях HNO3 более 6% на поверхности стали образуются язвы. Использование 3-6%-ной азотной кислоты для обработки нержавеющих сталей из литературных источников не известно. Обработка капсул, извлеченных из герметического пенала, растворами других кислот или щелочью не дает положительного эффекта. Так после обработки капсул растворами фосфорной, щавелевой, лимонной кислотами на поверхности стали образуются вторичные радиоактивные отложения (фосфаты, оксалаты, цитраты железа, никеля, кобальта) и величина поверхностной загрязненности составляет 100000-200000 Бк/капсулу. Воздействие на капсулы растворов соляной, серной кислот ведет к образованию на их поверхности язв, что недопустимо из-за возможной разгерметизации капсул и выходу наружу радиоактивных элементов из источника ионизирующего излучения. Обработка щелочью (гидроокисями натрия, калия, кальция) не оказывает влияния на коррозионное поведение капсул: коррозия в атмосферных условиях носит интенсивный характер и поверхностная загрязненность после выдержки капсул на воздухе имеет значения, аналогичные для необработанных капсул.By attribute II. In the practice of work to protect metals from atmospheric corrosion, special anti-corrosion measures for chromium-nickel stainless steels are not carried out, since under these conditions they are in a stable passive state. In the process of obtaining radioactive sources in a nuclear reactor, the nickel-chromium steel from which the capsules are made, due to the influence of the neutron flux, goes into a corrosive state, and its corrosion rate under atmospheric conditions has values characteristic of carbon steel. This phenomenon, which leads to the formation of easily removable radioactive contamination on the surface of the capsules, is probably associated with the formation of a large number of defects in the surface layer of chromium-nickel capsules due to the influence of the neutron flux. The effect of nitric acid on the material of the capsules leads to the destruction of the surface layer and the corrosion resistance of stainless chromium-nickel steel is restored. It should be noted that the treatment with nitric acid solutions of chromium-nickel steel that is not exposed to the neutron flux does not affect its corrosion resistance under atmospheric conditions (the speed of X18H10T steel is less than 0.01 μm / year). Thus, the proposed treatment of stainless chromium-nickel capsules containing ionizing radiation sources with a solution of nitric acid to increase their corrosion resistance under atmospheric conditions is advisable only for capsules that have been irradiated in a nuclear reactor with a neutron flux. As follows from the data given in table. 2, the minimum concentration of nitric acid in the processing of capsules should be 3%, the maximum - 6%. After processing the capsules with HNO 3 solutions with concentrations of less than 3%, their corrosion under atmospheric conditions proceeds quite intensively; at HNO 3 concentrations of more than 6%, ulcers form on the surface of the steel. The use of 3-6% nitric acid for processing stainless steels from literature is not known. Processing capsules extracted from a sealed container with solutions of other acids or alkali does not produce a positive effect. So after processing the capsules with solutions of phosphoric, oxalic, citric acids, secondary radioactive deposits (phosphates, oxalates, citrates of iron, nickel, cobalt) are formed on the surface of the steel and the surface contamination value is 100000-200000 Bq / capsule. The impact on the capsules of solutions of hydrochloric and sulfuric acids leads to the formation of ulcers on their surface, which is unacceptable due to the possible depressurization of the capsules and the release of radioactive elements from the source of ionizing radiation. Treatment with alkali (sodium, potassium, calcium hydroxides) does not affect the corrosion behavior of the capsules: atmospheric corrosion is intense and surface contamination after exposure of the capsules in air has the same values as untreated capsules.
По признаку III. Из данных, приведенных в табл. 3, следует, что продолжительность обработки капсул раствором азотной кислоты должна составлять не менее 2 часов, так как при менее длительном воздействии поверхностная загрязненность капсул после их выдержки в атмосферных условиях имеет высокие значения, что свидетельствует об интенсивной коррозии материала капсул. Увеличение длительности обработки капсул раствором азотной кислоты свыше 10 часов нецелесообразно, так как это не дает дополнительного эффекта и может привести к разгерметизации капсул с выходом наружу радионуклидов источника ионизирующего излучения.On the basis of III. From the data given in table. 3, it follows that the duration of treatment of the capsules with a solution of nitric acid should be at least 2 hours, since with less exposure the surface contamination of the capsules after exposure to atmospheric conditions is high, which indicates intense corrosion of the material of the capsules. An increase in the duration of treatment of the capsules with a solution of nitric acid over 10 hours is impractical, since this does not give an additional effect and can lead to depressurization of the capsules with the release of the radionuclide source of ionizing radiation.
Предлагаемое изобретение проиллюстрировано примерами по использованию изобретения. Пример 1 обосновывает влияние времени начала обработки капсулы, содержащей источник ионизирующего излучения, раствором азотной кислоты после их извлечения из герметичного пенала с инертным газом на образование в атмосферных условиях снимаемых радиоактивных продуктов коррозии. Результаты экспериментов приведены в табл.1. Пример 2 иллюстрирует влияние обработки капсул с источником ионизирующего излучения растворами азотной кислоты различной концентрации на количество образующихся в атмосферных условиях на поверхности капсул снимаемых радиоактивных продуктов коррозии (экспериментальные данные приведены в табл.2). Пример 3 поясняет влияние времени обработки капсул раствором азотной кислоты на образование в атмосферных условиях снимаемых радиоактивных продуктов коррозии. Пример 4 характеризует заявленное изобретение для сравнения со способом ближайшего аналога.The present invention is illustrated by examples of the use of the invention. Example 1 justifies the influence of the start time of processing a capsule containing a source of ionizing radiation, a solution of nitric acid after they are removed from a sealed container with an inert gas on the formation of atmospheric radioactive corrosion products removed. The experimental results are shown in table 1. Example 2 illustrates the effect of processing capsules with a source of ionizing radiation with solutions of nitric acid of various concentrations on the amount of radioactive corrosion products that are formed under atmospheric conditions on the surface of capsules (experimental data are given in Table 2). Example 3 illustrates the effect of the processing time of the capsules with a solution of nitric acid on the formation in the atmosphere of the removed radioactive corrosion products. Example 4 characterizes the claimed invention for comparison with the closest analogue method.
Наработка источника ионизирующего излучения осуществлялась в ядерном реакторе путем активации нейтронами стартового материала. В качестве образцов были взяты капсулы-излучатели GСо60А (обозначение по ТУ 95 2724-99). Основные характеристики капсулы:The ionizing radiation source was produced in a nuclear reactor by neutron activation of the starting material. GCo60A capsule emitters (designation according to TU 95 2724-99) were taken as samples. The main characteristics of the capsule:
Площадь поверхности 55 см2 Surface area 55 cm 2
Толщина стенки 0,6 ммWall thickness 0.6 mm
Материал стенки 06Х18Н10ТWall material 06X18H10T
Материал торцевых крышек 09Х18Н10ТEnd cap material 09X18H10T
Активность радионуклидаRadionuclide activity
Со-60 2400-2800 КиCo-60 2400-2800 Ki
Удельная тепловая мощностьSpecific heat output
Со-60 в капсуле 16-17 Вт/кКиCo-60 capsule 16-17 W / kCi
Для предотвращения коррозии капсул в процессе облучения их помещали в герметичный пенал, заполненный воздушно-аргоновой смесью. Капсулу облучали в нейтронном потоке реактора РБМК-1000 в течение 1100 эффективных суток и все это время она находилась в герметичном пенале, заполненным воздушно-аргоновой смесью. После облучения капсулу извлекали из герметичной ампулы и ее поверхность в дальнейшем контактировала с воздушной атмосферой "горячей камеры". По истечении определенного промежутка времени после извлечения капсул из герметичного пенала их в количестве 12 шт загружали в емкость из коррозионно-стойкой стали, проводили обработку 4 л раствора. Обработку капсул раствором азотной кислоты проводили в статических условиях в защитном боксе "горячей" камеры. После обработки капсулы хранились в "горячей" камере в атмосферных условиях. Количество образующихся в атмосферных условиях на поверхности капсул снимаемых радиоактивных продуктов коррозии оценивали по уровню активности методом "сухого мазка" [6]. Метод "сухого мазка" состоит в следующем: из марли готовились тампоны, размеры поверхности которых близки к размерам рабочей поверхности капсул (из комплекта радиометра), далее проводилось трехкратная протирка тампоном с нормированным усилием всей поверхности капсул. Взятие "сухого мазка" проводили после 24 ч нахождения капсул в атмосферных условиях. Величина снимаемых радиоактивных отложений определялась по активности тампона, измеренной радиометром МКС-01P-01 с блоком детектирования БДКБ-01Р, градуированным по образцовому источнику бета-излучения 2СО-533.92 (Sr-90+Y-90).To prevent capsule corrosion during irradiation, they were placed in a sealed canister filled with an air-argon mixture. The capsule was irradiated in the neutron flux of the RBMK-1000 reactor for 1100 effective days, and all this time it was in a sealed canister filled with an air-argon mixture. After irradiation, the capsule was removed from the sealed ampoule and its surface was subsequently contacted with the air of the “hot chamber”. After a certain period of time after removing the capsules from the sealed canister, 12 pcs. Of them were loaded into a container made of corrosion-resistant steel, 4 l of the solution was processed. The treatment of the capsules with a solution of nitric acid was carried out under static conditions in a protective box of a "hot" chamber. After processing, the capsules were stored in a "hot" chamber under atmospheric conditions. The amount of removed radioactive corrosion products formed under atmospheric conditions on the surface of the capsules was evaluated by the activity level using the “dry smear” method [6]. The method of “dry smear” consists in the following: tampons were prepared from gauze, the surface sizes of which are close to the sizes of the capsule’s working surface (from the radiometer kit), then a three-time swab with a normalized force of the entire capsule surface was carried out. Taking a "dry smear" was carried out after 24 hours of capsules in atmospheric conditions. The value of the removed radioactive deposits was determined by the activity of the tampon measured by the MKS-01P-01 radiometer with the BDKB-01R detection unit, graduated from the standard beta radiation source 2CO-533.92 (Sr-90 + Y-90).
Пример 1. Эксперименты проводились при концентрации азотной кислоты 5% и времени обработки раствором НNО3 5 ч (табл.1). Из приведенных данных видно, что процесс обработки капсул необходимо начинать не позднее 1 ч после их извлечения из герметичного пенала. При более длительном промежутке времени на поверхности капсул образуется значительное количество радиоактивных продуктов коррозии, трудно удаляемых раствором азотной кислоты.Example 1. The experiments were carried out at a concentration of nitric acid of 5% and the treatment time with a solution of HNO 3 5 hours (table 1). From the above data it is seen that the process of processing the capsules must begin no later than 1 hour after they are removed from the sealed canister. With a longer period of time, a significant amount of radioactive corrosion products are formed on the surface of the capsules, which are difficult to remove with a solution of nitric acid.
Пример 2. Обработку капсул растворами HNO3 проводили в течение 5 ч, время с момента извлечения капсул из герметичного пенала до начала их обработки раствором азотной кислоты 20 минут. Результаты приведены в табл.2. Из данных, приведенных в табл.2, следует, что оптимальная концентрация азотной кислоты составляет 3-6%. После обработки капсул растворами НNО3 с концентрациями менее 3% процесс образования радиоактивных продуктов коррозии на их поверхности в атмосферных условиях протекает достаточно интенсивно. При концентрациях НNО3 более 60 г/л на поверхности капсул в процессе обработки образуются язвы. Это может привести к их разгерметизации и выходу наружу радионуклидов кобальта-60, что является недопустимым при обращении с источниками ионизирующих излучений.Example 2. The treatment of the capsules with HNO 3 solutions was carried out for 5 hours, the time from the moment the capsules were removed from the sealed container until they were treated with the nitric acid solution for 20 minutes. The results are shown in table.2. From the data given in table 2, it follows that the optimal concentration of nitric acid is 3-6%. After processing the capsules with HNO 3 solutions with concentrations of less than 3%, the formation of radioactive corrosion products on their surface under atmospheric conditions is quite intense. At HNO 3 concentrations of more than 60 g / l, ulcers form on the surface of the capsules during processing. This can lead to their depressurization and the release of cobalt-60 radionuclides, which is unacceptable when handling sources of ionizing radiation.
Пример 3. Концентрация НNО3 в процессе экспериментов составляла 5%, время с момента извлечения капсул до начала их обработки растворам азотной кислоты 0,5 ч. Экспериментальные данные, приведенные в табл.3, показывают, что оптимальное время обработки капсул раствором азотной кислоты составляет 1-10 ч. При продолжительности обработки менее 1 ч поверхность капсул остается в коррозионно-активном состоянии и процесс образования в атмосферных условиях продуктов коррозии протекает достаточно эффективно. Обработка капсул раствором азотной кислоты свыше 10 ч не дает дополнительного эффекта. Кроме того, при воздействии азотной кислоты на материал капсул свыше 10 ч возникает опасность его коррозионного повреждения, что может привести к разгерметизации капсул.Example 3. The concentration of HNO 3 during the experiments was 5%, the time from the moment the capsules were removed until they were processed with nitric acid solutions was 0.5 h. The experimental data shown in Table 3 show that the optimal processing time for the capsules with nitric acid solution is 1-10 hours. When the processing time is less than 1 hour, the surface of the capsules remains in a corrosive state and the process of formation of corrosion products under atmospheric conditions is quite effective. Processing capsules with a solution of nitric acid over 10 hours does not give an additional effect. In addition, when nitric acid is exposed to the capsule material for more than 10 hours, there is a risk of corrosion damage, which can lead to depressurization of the capsules.
Пример 4. Влияние обработки капсул по предлагаемому способу и способам-аналогам на образование в атмосферных условиях на их поверхности снимаемых радиоактивных отложений приведены в табл.4.Example 4. The effect of processing the capsules according to the proposed method and analogous methods on the formation in the atmospheric conditions of the removed radioactive deposits on their surface are shown in Table 4.
Использование предложенного способа позволяет эффективно защитить капсулы от образования на их поверхности в атмосферных условиях снимаемых радиоактивных продуктов коррозии.Using the proposed method can effectively protect the capsules from the formation on the surface under atmospheric conditions of the removed radioactive corrosion products.
Источники информацииSources of information
1. Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов (справочник). “Химия”, Ленинградское отделение, 1968, 264 с.1. Altsybeeva A.I., Levin S.Z. Metal corrosion inhibitors (reference). “Chemistry”, Leningrad Branch, 1968, 264 p.
2. Дж.Скалли. Основы учения о коррозии и защите металлов. “Мир”. 1978, 223 с.2. J. Scully. Fundamentals of the doctrine of corrosion and metal protection. "World". 1978, 223 p.
3. Патент РФ №2169957, МКИ 7 G 21 F 9/00.3. RF patent №2169957, MKI 7 G 21 F 9/00.
4. Патент РФ №2107957, МКИ 6 G 21 С 7/10.4. RF patent No. 2107957, MKI 6 G 21 C 7/10.
5. Герасимов В.В., Касперович А.И., Мартынова О.И. Водный режим атомных электростанций. М.: Атомиздат, 1976, 409 с.5. Gerasimov VV, Kasperovich A.I., Martynova O.I. Water regime of nuclear power plants. M .: Atomizdat, 1976, 409 p.
6. ОСТ 95 864-81. Источники ионизирующего излучения радионуклидные закрытые. Радиометрические методы контроля герметичности и уровня радиоактивного загрязнения.6. OST 95 864-81. Closed radionuclide sources of ionizing radiation. Radiometric methods for monitoring the tightness and level of radioactive contamination.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002132816/06A RU2239249C2 (en) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | Corrosion protection method for chromium-nickel stainless steel capsule holding ionizing radiation source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002132816/06A RU2239249C2 (en) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | Corrosion protection method for chromium-nickel stainless steel capsule holding ionizing radiation source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2239249C2 true RU2239249C2 (en) | 2004-10-27 |
| RU2002132816A RU2002132816A (en) | 2005-01-10 |
Family
ID=33537334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002132816/06A RU2239249C2 (en) | 2002-12-06 | 2002-12-06 | Corrosion protection method for chromium-nickel stainless steel capsule holding ionizing radiation source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2239249C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3981805A (en) * | 1969-07-28 | 1976-09-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | High temperature radioisotope capsule |
| GB1572989A (en) * | 1977-07-05 | 1980-08-13 | Commissariat Energie Atomique | Method of manufacturing sealed sources of ionizing radiation |
| US4861520A (en) * | 1988-10-28 | 1989-08-29 | Eric van't Hooft | Capsule for radioactive source |
| RU2107957C1 (en) * | 1996-06-06 | 1998-03-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Nuclear reactor neutron absorber |
-
2002
- 2002-12-06 RU RU2002132816/06A patent/RU2239249C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3981805A (en) * | 1969-07-28 | 1976-09-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | High temperature radioisotope capsule |
| GB1572989A (en) * | 1977-07-05 | 1980-08-13 | Commissariat Energie Atomique | Method of manufacturing sealed sources of ionizing radiation |
| US4861520A (en) * | 1988-10-28 | 1989-08-29 | Eric van't Hooft | Capsule for radioactive source |
| RU2107957C1 (en) * | 1996-06-06 | 1998-03-27 | Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина | Nuclear reactor neutron absorber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002132816A (en) | 2005-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3013909A (en) | Method of chemical decontamination of stainless steel nuclear facilities | |
| JP5584706B2 (en) | Method for decontamination of radioactively contaminated surfaces | |
| Varga et al. | Accumulation of radioactive corrosion products on steel surfaces of VVER-type nuclear reactors. II. 60Co | |
| JPS6360879B2 (en) | ||
| RU2239249C2 (en) | Corrosion protection method for chromium-nickel stainless steel capsule holding ionizing radiation source | |
| US9390822B2 (en) | Oxidation decontamination reagent for removal of the dense radioactive oxide layer on the metal surface and oxidation decontamination method using the same | |
| US5724668A (en) | Method for decontamination of nuclear plant components | |
| McVay et al. | Effects of radiation on the leaching behavior of nuclear waste forms | |
| JPS588759B2 (en) | Method for suppressing build-up of surface deposits on nuclear reactor core | |
| ES2393291T3 (en) | Procedure for decontamination of surfaces of nuclear power plants contaminated by emitters of alpha radiation | |
| WO1997017146A9 (en) | Method for decontamination of nuclear plant components | |
| Mayne et al. | Inhibition of the corrosion of iron by benzoate and acetate ions | |
| RU2126182C1 (en) | Method for decontaminating inner surfaces of nuclear reactor equipment | |
| RU2196363C2 (en) | Method for decontaminating gamma-ray source capsules | |
| RU2460160C1 (en) | Cleaning and deactivation method of reactor plant equipment with liquid-metal lead-bismuth heat carrier | |
| US3494805A (en) | Method of inhibiting the corrosion of tantalum by liquid lithium at high temperatures | |
| Wronkiewicz et al. | Effects of alpha and gamma radiation on glass reaction in an unsaturated environment | |
| Sanyal et al. | Determination of corrosion and inhibition of mild steel in HNO3 by the thermometric (mylius) technique | |
| JP6794670B2 (en) | How to store metal containers | |
| Symonds | Removal of tritium contamination from surfaces of metals | |
| Smart et al. | Further studies on the anaerobic corrosion of carbon steel in alkaline media in support of the Belgian supercontainer concept | |
| US3700602A (en) | Method for mass tagging sand with a radioactive isotope | |
| Fraker et al. | Corrosion behavior of zirconium alloy nuclear fuel cladding | |
| Sokhi et al. | Investigation of aluminised steel as a barrier to tritium using accelerator-based and hydrogen permeation techniques | |
| JPH01287286A (en) | Corrosion prevention method in highly corrosive liquids |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161207 |