În această etapă au fost elaborate următoarele activităţi:

• Raport de cercetare privind bazele ştiinţifice şi tehnice ale metodologiilor de decontaminare în cazul dezafectării instalaţiilor nucleare. Evaluări cost-beneficiu
• Raport de cercetare privind metodele de decontaminare aplicabile în cazul suprafeţelor contaminate cu tritiu şi radiocarbon. Mãsuratori si analize a diferitelor suprafete contaminate
• Raport de cercetare cu  privire la evaluarea eficienţei metodelor de decontaminare a suprafeţelor în cazurile de decontaminare superficială şi de adâncime

In cadrul prezentei etape a rezultat necesitatea cunoaşterii unei metodologii de selectare a tehnicilor de decontaminare, în cazul dezafectării instalaţiilor nucleare, aceasta fiind determinantă pentru alegerea tehnicii de decontaminare adecvate decontaminării suprafeţelor  structurilor de metal şi beton existente în astfel de instalaţii.

Metodologia de decontaminare, stabilită pe baze şttinţifice şi  tehnice,  are în vedere, ca selectarea unei anumite metode de decontaminare, să respecte într-un domeniu cât mai larg,  cerinţele referitoare  la securitate, eficienţă, cost – beneficiu şi minimizare deşeuri.

Bazele ştiinţifice ale metodologiei de decontaminare stabilesc, prin criterii de selecţie specifice (reducerea expunerii la radiatii a personalului operator şi a populaţiei, minimizarea potenţialului de răspândire a contaminării în timpul activităţii de dezafectare, reducerea contaminării reziduale la nivele permise de radiaţie a componentelor sau structurilor metalice sau de beton), procesele fundamentale de decontaminare, chimică şi fizică.

Bazele tehnice ale metodologiei de decontaminare stabilesc aplicabilitatea tehnicilor  de decontaminare, prin utilizarea bazelor ştiinţifice identificate.

Metodologia de selectare a unei tehnici de decontaminare corespunzătoare, evidenţiate în cadrul metodei de decontaminare relevante, va stabili importanţa fiecărui criteriu de selecţie, funcţie de:

• condiţiile prealabile necesare
• caracteristicile metodei analizat

Pentru a facilita procesul de selectare, fiecărui criteriu de selecţie i s-a atribuit, în ordine descrescătoare a preferinţei, diferite nivele de performanţă.

Obiectul decontaminării poate fi suprafaţa unui echipament, unui subsistem  sau unui întreg sistem tehnologic sau în cazul structurilor din beton, suprafaţa perereţilor, planşeelor, etc.. Pentru componentele a căror contaminare poate fi îndepărtată uşor din sistem, cea mai uzuală opţiune este utilizarea decontaminării fizice sau electrochimice, exceptând cazurile în care decontaminarea chimică este singura metodă fezabilă.

Dacă în urma evaluării, mai multe tehnici sunt considerate acceptabile, sunt revăzute caracteristicile acestora pentru a determina care tip de tehnologie satisface mai bine constrângerile fixate asupra sarcinii postulate şi ce oferte pot fi disponibile pentru analiză.

Costul net al procedeului de decontaminare are un rol determinant în metodologia de selectare deorece include costul materialelor, echipamentelor şi a activităţii de implementare a metodei, precum şi costul prelucrării şi depozitării deşeurilor radioactive care rezultă. Cu cât valoarea raportului cost net – beneficiu este mai mică, cu atât este mai bine, deoarece reflectă costul pe unitatea de reducere a dozei de radiaţie, pentru o anumită metodă.

Alegerea finală a celei mai adecvate tehnici de decontaminare se face prin compararea cu costurile altor tehnici similare, fiind selectată metoda care are costul cel mai competitiv.

In cazul dezafectării instalaţiilor nucleare, metodele de decontaminare relevante pentru decontaminare structuri metalice şi echipamente, respectiv suprafeţe şi clădiri din beton sunt decontaminarea chimică şi decontaminarea fizică.

Ca bază pentru selectarea metodelor de decontaminare, o tehnologie trebuie să fie capabilă să îndepărteze contaminanţii radioactivi.  Ea ar putea fi utilă şi pentru a îndepărta contaminanţii neradioactivi cum ar fi materiale organice, metale sau materiale anorganice.  In al doilea rând, o tehnologie trebuie să fie disponibilă comercial la unul sau mai mulţi furnizori.  In al treilea rând, tehnologia respectivă trebuie să fie fezabilă, demonstrată  anterior, în procesul de înlăturare a contaminanţilo în instalaţii similare.

Luând în considerare metodologia de selectare, eficienţa costurilor influenţează semnificativ implementarea tehnologiei adecvate.

Metodele de decontaminare chimică se bazează pe proprietăţile chimice ale contaminanţilor şi a matricei lor gazdă pentru a realiza decontaminarea. 

Au fost dezvoltate următoarele tehnici de decontaminare chimică:

• chelatizare şi acizi organici;
• acizi minerali puternici şi substanţe înrudite;
• spume şi geluri chimice;
• agenţi oxidanţi şi reducători;
• TechXtract

Metodele de decontaminare fizică se bazează pe unele forme de abraziune fizică sau mecanică a contaminantului sau materialului suprafeţei gazdă, pentru a avea ca efect îndepărtarea contaminantului.

Au fost dezvoltate următoarele tehnici de decontaminare fizică:

• pelicule exfoliante;
• sablare centrigugală;
• polizare  betoane;
• răzuire  betoane;
• aschiere betoane;
• curăţare uscată, prin vidare;
• sablare electrohidraulică;
• scarificare robotizată a pereţilor, în mediu vidat;
• sablare cu material abraziv;
• jet de apă la înaltă presiune;
• curăţare prin suflare, cu material moale;
• curăţare în vid cu abur;
• sablare cu piston.

Fiecare tehnică de decontaminare a fost evidenţiată prin următoarele aspecte:

• Descrierea succintă a tehnologiei;
• Contaminanţii ţintă;
• Medii aplicabile şi caracteristici ale suprafeţelor;
• Fluxul de deşeuri şi aspecte legate de gestionarea deşeurilor;
• Stadiul de performanţă.

Spre exemplificare, vezi tehnica de scarificare robotizată a pereţilor, în mediu vidat.

La dezafectarea instalaţiilor nucleare se are în vedere decontaminarea structurilor metalice şi respectiv decontaminarea suprafeţelor din beton şi a clădirilor.

Decontaminarea structurilor metalice implică o decontaminare înainte de dezafectare şi o decontaminare  după dezafectare.

Decontaminarea înainte de dezafectare are care obiectiv  reducerea expunerii profesionale a personalului operator,  decontaminarea putând avea loc pe sisteme închise, cum ar fi sistemele tehnologice de conducte şi  pe sisteme deschise, cum ar echipamentele, bazine, rezervoare, etc..

In cazul sistemelor închise se recomandă metode chimice sau fizice,.

In cazul sistemelor deschise se recomandă metode fizice, dintre care, relevante, sunt considerate următoarele tehnici de decontaminare: cu jet de apă, prin sablare, cu pelicule exfoliante.

Prin decontaminarea după dezafectare se urmăreşte reciclarea metalului contaminat şi reducerea cantităţilor de deşeuri secundare. Decontaminarea poate avea loc fie în sisteme închise, fie în sisteme deschise, ce pot include conducte, componente sau echipamente.

Decontaminarea după dezafectare utilizează, în general, metode fizice, chimice sau, uneori, derivate, cum ar fi: metoda electrochimică (prin tehnica de polizare electrolitică) sau  metoda cu ultrasunete.

Dintre tehnicile de decontaminare cele mai utilizate, aferente metodei chimice se menţionează metodele prin imersare chimică, cum ar fi cele care folosesc acizi minerali puternici şi substanţe înrudite sau agenţi oxidanţi şi reducători.

Decontaminarea suprafeţelor din beton şi a clădirilor are ca obiectiv eliberarea nerestricţionată a clădirilor, precum şi reducerea contaminării betoanelor radioactive. Decontaminarea clădirilor din beton implică o decontaminare a suprafeţelor de beton( care pot fi pereţi, planşee, etc.)  şi ulterior demolarea betoanelor decontaminate şi depozitarea deşeurilor ca deşeuri neradioactive.

Pentru decontaminarea suprafeţelor de beton se utilizează, în principal,  metode fizice, ale căror tehnici de decontaminare relevante sunt după cum urmează:

• răzuire
• scarificare robotizată a pereţilor, în mediu vidat
• prin pelicule exfoliante
• prin sablare cu material abraziv

Decontaminarea suprafeţelor de beton se mai poate realiza folosind metoda derivată, termică, ale caror tehnici pot fi: prin iradiere cu microunde sau prin scarificare cu flacără.

Clădirile din beton decontaminat, pentru care s-a luat decizia de distrugere, se demolează prin explozii sau  mecanic, prin lovitură de berbec sau găurire şi fărâmiţare.

Figura 1 indică diagrama metodelor de decontaminare, aplicabile  dezafectării instalaţiilor nucleare, în conformitate cu cele descrise mai înainte.

Capacitatea fiecărei tehnologii de decontaminare care caracterizează o tehnică de decontaminare, funcţie de tipul suprafeţei contaminate (metal, beton) se reflectă în tabelul 1 şi tabelul 2, structurate pentru metoda de decontaminare chimică şi fizică.

Pornind de la gradul de aplicabilitate, respectiv limitările impuse şi evidenţiind consideraţiile speciale pentru fiecare tehnică de decontaminare în parte, s-a determinat eficacitatea acesteia, pe baza deciziei profesionale şi din informaţiile existente în literatura de specialitate 

Din precizarea mediilor generale de aplicare fiecărei tehnologii s-a determinat mediul dominant de utilizare, pentru care s-au evidenţiat caracteristicile de aplicare.

Au fost identificate tehnicile de decontaminare care sunt optime pentru anumite suprafeţe din cadrul CNE CANDU 600, stabilindu-se pentru fiecare tehnică selectată suprafeţele estimate de beton sau metal care urmează să fie decontaminate prin tehnica respectivă.

Selecţia tehnicilor a plecat de la recomandările din literatura de specialitate şi s-a concretizat prin stabilirea tehnicilor care trebuie aplicate pe anumite suprafeţe contaminate.

Pe de altă parte pe baza studiilor detaliate din fazele anterioare s-au estimat suprafeţele totale care se consideră că necesită decontaminare, respectiv 85000 m² suprafeţe metalice şi 65000 m² suprafeţe din beton.

S-a considerat că toate suprafeţele identificate în zonele contaminate trebuie decontaminate fie pentru eliberarea de sub regimul de autorizare fie pentru trecerea într-o categorie inferioară de contaminare.

Au fost  remarcate umătoarele tehnici de decontaminare, care au fost selectate ca relevante pentru decontaminarea centralei nucleare de la Cernavodă:

• din cadrul metodelor chimice: TechXtract

• din cadrul metodelor  fizice:

•    Pelicule exfoliante
•    Sablare centrifugală
•    Răzuire de beton
•    Scarificare robotizată a pereţilor, în mediu vidat
•    Sablare cu material abraziv
•    Curăţare prin suflare cu material moale
•    Curăţare în vid cu abur
•    Sablare cu piston

S-a determinat un cost unitar, pe tehnică de decontaminare, prin raportarea costului total la suprafaţa medie de decontaminare, de 500 m², corespunzătoare unei campanii, de o lună.

In vederea studierii eficienţei comparative a tehnicilor de decontaminare, s-a realizat, cu ajutorul simularii metodei matematice tip Monte Carlo, o estimare cât mai fidelă a parametrilor operaţionali corespunzatori proceselor de lucru aferente tehnicilor de decontaminare analizate.

Etapele procesului de simulare, potrivit metodologiei de simulare, adoptată de producătorii instrumentului de simulare ProVision V.6.1.1, au implicat următoarele actiuni:

• Definirea proceselor de lucru specifice tehnicilor de decontaminare
• Parametrizarea proceselor de lucru din punct de vedere al timpilor consumati
• Parametrizarea proceselor de lucru din punct de vedere al costurilor antrenate de activitatile componente
• Simularea proceselor de lucru cu ajutorul ProVision 6.1.1., prin metoda matematică Monte Carlo
• Generarea rapoartelor, rezultate în urma simulării, în baza cărora se va evalua eficienţa fiecărei tehnici de decontaminare

Definirea proceselor de lucru specifice tehnicilor de decontaminare şi parametrizarea proceselor de lucru din punct de vedere al timpilor consumati şi din punct de vedere al costurilor antrenate de activitatile componente au fost realizate pe baza informaţiilor prelucrate din descrierea tehnologiilor de decontaminare, prin prisma demonstrării performanţelor acestora. Aceşti parametrii au reprezentat datele de intrare pentru simularea soft a proceselor de lucru, prin metoda matematică Monte Carlo.

Informaţiile conţinute în tabelul 1 şi tabelul 2 conduc la următoarele concluzii:

• tehnicile relevante, aferente metodelor chimice de decontaminare, care au o eficacitate adecvată şi bună şi costuri unitare ce nu depăşesc 40 Euro/ m² sunt Spume & geluri chimice şi TechXtract.
• tehnicile relevante, aferente metodelor fizice de decontaminare, care au o eficacitate bună şi costuri unitare ce nu depăşesc 40 Euro/m² sunt Pelicule exfoliante, Sablare centrifugală, Răzuire de beton, Scarificare robotizată a pereţilor,  în mediu vidat, Sablarea cu material abraziv şi Curăţare prin suflare cu material moale (Sablare cu material spongios).
• tehnicile, aferente metodelor fizice de decontaminare, Curăţare în vid cu abur şi Sablare cu piston deşi au o eficacitate bună, prin costurile unitare mai mari sunt mai consumatoare de resurse şi vor avea o aplicabilitate redusă în cadrul CNE tip CANDU.
• tehnicile, aferente metodelor chimice de decontaminare, Spume & geluri chimice şi TechXtract, respectiv tehnicile, aferente metodelor fizice de decontaminare, Pelicule exfoliante, Sablare centrifugală, Răzuire de beton, Scarificare robotizată a pereţilor, în mediu vidat, Sablarea cu material abraziv şi Curăţare prin suflare cu material moale (Sablare cu material spongios) sunt cele mai recomandate pentru realizarea decontaminării în vederea dezafectării unităţilor de la CNE Cernavodă.

Se menţionează că, pentru unele situaţii, tehnicile de decontaminare se consideră corespunzătoare, chiar dacă gradul de utilizare este redus, deorece se ţine cont de geometria suprafeţei contaminate. In alte situaţii, pentru decontaminarea unor suprafeţe sunt necesare mai multe tehnici de decontaminare, aplicate succesiv.

In concluzie, este important să se cunoască şi îmbunătăţească  tehnicile de decontaminare utilizate în industria nucleară pentru a uşura exploatarea, inspecţia, mentenanţa şi modificarea instalaţiilor nucleare, cât şi pentru a satisface necesităţile dezafectării acestora. Procedeele tehnice sunt necesare pentru a face posibilă recuperarea echipamentelor, refolosirea clădirilor şi îndeplinirea cerinţelor de gestionare a deşeurilor.

Trebuie precizat că nu există o metodă universală de decontaminare şi fiecare situaţie tinde să devină un caz special. Mai mult, din experienţa practică în decontaminarea totală a unui reactor nuclear sau a unei centrale de reprocesare a rezultat că tehnologiile folosite încă trebuie perfecţionate. Este necesară continuarea eforturilor de îmbunătăţire şi/sau perfecţionare a tehnicilor existente, pentru crearea unor tehnologii noi şi pentru dezvoltarea la scară industrială a unor tehnici de decontaminare, testate doar experimental.