Исследования по лазерной дезактивационной очистке поверхностей металлов, загрязненных радиоактивными материалами

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью поиска нового, более эффективного, метода дезактивации больших объемов металлических отходов, загрязненных радиоактивными веществами. Накопление такого вида отходов связано с производством и последующим сокращением ядерных боезарядов, демонтажем отработавших ресурс объектов атомной промышленности и неядерного сектора. Цель: проведение исследований по дезактивационной очистке металлических поверхностей, загрязненных радиоактивными материалами, с использованием передвижной лазерной установки модульного типа. Объекты: системы, состоящие из образцов различных металлов и связанных с ними слоев покрытий различной морфологии (слой коррозии, лакокрасочного покрытия, смазки), загрязненных радиоактивными веществами, а также лазерное излучение. Методы: лазерная деактивация (установка «HTF Clean 500»), радиометрический анализ (МКС-01А «МУЛЬТИРАД» и МКС-АТ-1117М), оптическая микроскопия (Miсromed Polar Nikon SMZ745T), фотофиксация (Sony α-6000), сканирующая электронная микроскопия (Carl Zeiss Sigma), шлифовальный и обрезной инструменты, электронные весы (СПВ-60), линейный измерительный инструмент. Результаты. Разработаны методики проведения исследований процесса лазерной дезактивации металлических поверхностей, загрязненных радиоактивными веществами и дозиметрических исследований образцов металлических поверхностей до и после их лазерной обработки. Определены оптимальные параметры процесса лазерной дезактивации поверхностей различной морфологии и состава; построены графики зависимостей степени удаляемого загрязнения различной морфологии и состава от числа проходов лазерной дезактивации; сделаны выводы о целесообразности использования метода лазерной очистки для обработки металлов, содержащих на поверхности радиоактивные вещества, и даны рекомендации по проведению процесса лазерной дезактивации для различных металлических отходов, загрязненных радиоактивными веществами.

The relevance of the study is caused by the need to find a new, more efficient method for decontamination of large volumes of metal waste contaminated with radioactive substances. The accumulation of this type of waste is associated with the production and subsequent reduction of nuclear warheads, the dismantling of nuclear industry facilities and the non-nuclear sector that have exhausted their resources. Purpose: to conduct research on the deactivation cleaning of metal surfaces contaminated with radioactive materials using a mobile laser unit of a modular type. Objects: systems consisting of samples of various metals and related layers of coatings of various morphologies (corrosion layer, paint coating, lubricants) contaminated with radioactive substances, as well as laser radiation. Methods: laser deactivation (installation «HTF Clean 500»), radiometric analysis (MKS-01A «MULTIRAD» and MKS-AT-1117M), optical microscopy (Miсromed Polar Nikon SMZ745T), photofixation (Sony α-6000), scanning electron microscopy (Carl Zeiss Sigma), grinding and cutting tools, electronic scales (SPV-60), linear measuring tool. Results. The authors developed the techniques for conducting research of laser deactivation of metal surfaces contaminated with radioactive substances and dosimetric studies of metal surface samples before and after their laser treatment. The optimal parameters of laser decontamination of surfaces of various morphology and composition were determined; graphs of dependences of the degree of removed contamination of various morphology and composition on the number of laser decontamination passes are plotted; conclusions are made about the expediency of applying the laser cleaning method for processing metals containing radioactive substances on the surface, and recommendations are given on laser deactivation for various metal waste contaminated with radioactive substances.