Thorough Chemical Decontamination MEDOC®: An Effective Way to Reduce Metallic Waste Volume of the Dismantled Materials

Abstract

The dismantling of the BR3-PWR reactor leads to the production of large masses of contaminated metallic pieces, including structural materials, primary pipings, tanks and heat exchangers. One of the main objectives is to demonstrate that we can minimise the volume of radioactive waste in an economical way, by the use of alternative waste routes, such as recycling of material in the nuclear world, free release of material in the conventional industry after melting or free release of material after thorough decontamination. The SCK•CEN launched a decontamination program with the aim to free release as much of the dismantled metallic material as possible. The selected chemical decontamination process, so-called MEDOC® (MEtal Decontamination by Oxidation with Cerium), is based on the use of cerium IV as strong oxidant in sulphuric acid with continuous regeneration using ozone. An industrial installation has been designed and constructed in close collaboration with Framatome-France. This installation started to operate in September 1999 for the treatment of the metallic pieces arising from the dismantling of the BR3 reactor. Since the installation starts up, 21 tons of contaminated material has been treated batchwise with success. Up to now, MEDOC® has been accomplished as a batch process in which the decontamination reactor is loaded with a basket containing the contaminated material. The SCK•CEN is now considering the possibility of using the MEDOC plant to decontaminate large components before cutting them, such as the BR3 -steam generator and the pressurizer. The decontamination solution will be circulated between the MEDOC plant and the steam generator during the consecutive decontamination cycles. Each cycle will comprises a decontamination step followed by a regeneration step. For the steam generator, 30 cycles are estimated to be needed to reach the free release level after melting. The decontamination studies of large components are ongoing and take into account the technical aspects, the radiological and classical safety aspects, as well as financial aspects.

Desenvolvimento de estratégias para descomissionamento de reatores nucleares de pequeno porte no Brasil

“…A literatura sobre descomissionamento de reatores nucleares fornece uma ampla gama de informações sobre os inventários de produtos ativados. É importante citar, também, que foi relatado pequenos traços de isótopos de meia vida longa, dos quais se destacam: 146 Sm, 92m Nb, 205 Pb, 129 I, 53 Mn, 135 Cs e 41 Ca, entre outros.…”

“…O processo MEDOC ® é capaz de remover cerca de 10µm de camada, suficiente para atingir o nível de liberação mesmo com amostras altamente contaminadas, como por exemplo, amostras com "crud" altamente contaminada por 137 Cs e partículas de emissão α [41]. Esse mesmo processo foi usado tanto para descontaminar peças desmontadas como também descontaminar peças inteiras de grandes componentes, como o gerador de vapor e o pressurizador, utilizando um circuito fechado ligando esses componentes a uma instalação MEDOC ® , um exemplo de gerador de vapor conectado à rede MEDOC ® é mostrado na Figura 33 [41,81]. Conforme relatado, a carga de trabalho para descontaminar o GV e o pressurizador foi de cerca de 1.700 homens-hora (HH).…”

“…A preparação do trabalho levou 6 meses e a operação em si, levou 4 semanas. Este trabalho gerou a produção de rejeitos secundários de 3,4m 3 de solução de descontaminação contendo cerca de 2,06GBq de 60 Co [41]. Os 10 e 20% de contaminação restantes nos metais e que não foi possível eliminar pelos processos citados acima, foram enviados para uma instalação de fusão para posterior descontaminação e limpeza ou reciclagem [81].…”

“…Essa abordagem foi identificada no estudo de caso do descomissionamento do reator de pequeno porte PWR BR-3, que traz informações relevantes no caso de selecionar uma estratégia de desmantelamento imediato [41,81].…”

“…O nível de contaminação da parte interna desses componentes era em média de 7.000 Bq/cm 2 , e para obter uma atividade de 1 Bq/cm 2 , foi estipulado a remoção de 30 µm de espessura. No caso do GV, por exemplo, foram necessárias 60 horas para retirar 10 µm de camada durante o processo de descontaminação [41].…”