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Vorrichtung zur Kühlung und Reinigung von Gasen, die in Kernreaktoren bei Undichtigkeiten aus Kreisläufen austreten Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung und Reinigung von Gasen, die in Kernreaktoren bei Undichtigkeiten einer Kreislaufführung bzw. beim Öffnen eines Sicherheitsventils in unregelmässigen Mengen austreten und nicht unmittelbar ms Freie abgelassen werden dürfen.
Es ist bereits bekannt. Wasserdampf, der aus Undichtigkeiten einer Kreislaufführung in Kernreaktoren bzw. beim Öffnen eines Sicherheitsventils austritt und wegen seines möglichen Gehalts an radioaktiven Staubteilen oder Aerosolen nicht unmittelbar ins Freie abgelassen werden darf, einer Reinigungs- und KUhleinrichtung zuzufuhren, in der als Reinigungs-und Kühlflüssigkeit Wasser, gegebenenfalls zusammen mit dem Wasserdampf, durch Arbeitsmaschinen umgewälzt wird. Zu dieser Umwälzung Ist eine bestimmte Leistung erforderlich. Ausserdem bedürfen die Arbeitsmaschinen einer besonderen Wartung. Hinzu kommt noch ein gewisser Aufwand an Rohrleitungen, Absperrorganen und eventuell noch Regelorganen, die sich durch die Anwendung der Arbeitsmaschinen ergeben.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung soll demgegen- über ohne Arbeitsmaschinen auskommen und demzufolge weniger Aufwand benötigen und zuverlässiger arbeiten als die bekannten Vorrichtungen. Ferner soll die neue Vorrichtung sowohl kleine als auch grosse Gasmengen im Störungsfall zuverlässig verarbeiten können. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die zu reinigenden Gase einer Zerstäuberdüse zugeftihrt werden, die im Oberteil eines eine Reinigungsflüssigkeit enthaltenden Behälters angeordnet ist und durch ein Steigrohr mit dieser Reinigungsflüssigkeit in Verbindung steht.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt Fig. 1 die Gesamtanlage, während Fig. 2 ein abgesondertes Detail darstellt.
In Fig. 1 ist ein Reaktor 1 mit darüber angeordnetem Wärmetauscher 2 dargestellt. Rohrleitungen 3,4 bilden einen Kreislauf über eine Turbogruppe 7. Vor einer Pumpe 5, die den Energieträger, z. B. Wasser, durch denWärmetauscher 2 pumpt, ist gemäss einer WeiterbIldung der Erfindung ein Flüssigkeitsbehälter 6 angeordnet. Dieser F lüssigkeitsbehälter 6 hat die Funktion eines Sicherheitsorganes für den Wärmetauscher 2 und damit für den gesamten Kreislauf.
Falls im Wärmetauscher 2 ein Leck auftritt, z. B. ein Rohrriss, so wird infolge des Mehrbedarfs der Pumpe 5 an Speisewasser sehr schnell das Wasser aus dem Kreislauf entfernt, wenn der Flüssigkeitsbehälter 6 entsprechend klein gehalten wird. Ausserdem sind in den Rohrleitungen 3,4 Sicherheitsventile 8, 9 angeordnet, die über eine Regelleitung 10 gesteuert die Speisewasserleitung 3 und die Frischdampfleitung 4 eigenkraftgesteuert nach Ansprechen der entsprechenden Sicherheitsventile 8,9 absperren. Dadurch ist die maximal anfallende Energie im voraus bestimmbar und kann sehr klein gehalten werden.
Die gesamte Reinigungs-und Kühleinrichtung ist in einem Raum 12 angeordnet, in dem sich auch der Reaktor und die ihm direkt zugeordneten Räume befinden.
Eine zweckmässige Ausnutzung der Zerstäuberdüsen ist z. B. dadurch gegeben, dass die zugehörigen bzw.. vorgeschalteten Sicherheitsventile 8, 9 einen etwas gehobenen Ansprechdruck haben, da die Sicher-
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heitsforderung, das Kreislaufmedium nicht durch den Kreislauf zu drücken, sondern zu saugen, besonders leicht erfüllbar ist. Ausserdem können sämtliche in dem Reaktorbehälter sich befindenden Entwässerungsund Entlüftungsleitungen in die Reinigungseinrichtung eingeführt werden.. Ebenso kann die Absicherung von schutzbedürftigen Räumen hierüber vorgenommen werden.
Die eigentliche Reinigungs-und Kühlanlage ist in emem Behälter 19 angeordnet. Die Verbindung zwischen. dieser Anlage und dem Reaktor bzw. dessen Räumen ist durch die Rohrleitungen 13,14 hergestellt. Dabei sichert die Rohrleitung 13 über ein Sicherheitsventil 15 den Reaktorraum ab, während die Rohrleitung 14 über ein Sicherheitsventil 16 die andern Reaktorräume 11 (z. B. Beschickungsanlage, heisse Zelle usw. ) absichert. Schliesslich ist über eine Rohrleitung 17 mit einem Sicherheitsventil 18 noch der w wärmeüberträgende Kreislauf dazugeschaltet.
Die von den abgesicherten Systemen kommenden Rohrleitungen 13. 14,17 sind einer Zerstäuberdüse 23 oder mehreren zugeführt, die sich im Oberteil eines Behälters 19 befindet, dessen Unterteil die Reinigungsflüssigkeit, z. B. Wasser, enthält. Durch ein Steigrohr 26 steht die Zerstäuberdüse 23 mit der Reinigungs-bzw. Kühlflüssigkeit in Verbindung, so dass sie bei durchtretendem Gas diese ansaugt und im Gasstrom fein verteilt im Oberteil des Behälters 19 aussprüht. Dabei tritt bereits eine intensive Reinigung und Abkühlung des durchtretenden Gases ein. Hiebei kann für jede Rohrleitung 13, 14,17 eine gesonderte Zerstäuberdüse 23 vorgesehen sein, wenn z.
B. mit grundsätzlich stark unterschiedlichen Mengen geför- derten Gases aus diesen einzelnen Leitungen zu rechnen ist, oder es kann wie dargestellt für alle Leitungen eine gemeinsame Zerstäuberdüse 23 vorgesehen sein.
Das aus der Zerstäuberdüse 23 austretende Gas wird durch die Reinigungsflüssigkeit weiter gereinigt bzw. gekühlt, indem es durch eine drosselnd wirkende Rohrleitung 24 der Unterseite eines Gegenstromkühlers 20 zugeführt wird, dessen Oberseite durch ein oder mehrere Steigrohr 25 mit der Reinigungsflüssigkeit im Unterteil des Behälters 19 verbunden ist. Zweckmässig münden die Steigrohr 25 oben im Gegenstromkühler 20 in eme Vorlage. Aus Gründen der besseren ärmeabführung ordnet man vorzugsweise den Gegenstromkühler 20, wie dargestellt, im Behälter 19 an, der einen so grossen Flüssigkeitsvorrat aufweist, dass dieser während desreaktorbetriebes normalerweise über einen längeren Zeitraum nicht erneuert zu werden braucht.
Bei zuströmendem Gas entsteht im Behälter 19 ein Überdruck gegenüber dem Gegenstromkühler 20, der um so stärker ist, je stärker das Gas zuströmt, und der eine dementsprechend grosse Menge Reinigungsflüssigkeit durch die Steigrohre 25 drückt, so dass bei jeder durchströmenden Gasmenge ein angemessener Reinigungsflüssigkeitsgegenstrom im Gegenstromkühler 20 vorhanden ist. Dadurch ist eine einwandfreie Reinigung und Kühlung bei kleinsten wie bei grösseren Gasmengen gewährleistet. Man kann jedoch dieses Verhalten des Gegenstromkühlers 20 unter Umständen noch günstiger gestalten, wenn man mehrere Steigrohre 25 vorsieht, die in verschiedenen Höhen im Unterteil des Behälters 19 in die Reinigungsflüssigkeit münden.
Das aus dem Gegenstromkühler 20 austretende Gas wird über eine Leitung 27 einer vorzugsweise mit Wasser gefüllten Vorlage 21 zugeführt, wo auch noch die kleinste auftretende Gasmenge gereinigt bzw. gekühlt werden kann. Das aus der Vorlage 21 austretende Gas wird in einer Gassammelblase 22 aus Kunststoff aufgefangen, wenn man es nicht vorzieht, dieses Gas einfach in den Raum 12 abzulassen.
Die beschriebene Reinigungs- bzw. KUhleinrichtung kann je nach Bedarf bzw. maximal anfallender Energiemenge abgewandelt werden. So kann auch bei der Vorlage 21 eine Zerstäuberdüse 28 vorgesehen sein, die Luft aus dem Raum 12 ansaugt, oder es können mehrere Gegenstromkühler 20 hintereinandergeschaltet werden u. dgl. mehr.
An Stelle des Behälters 19 und der darin dargestellten Teile kann man nach Fig. 2 einen Behälter 19a vorsehen.
In dieser Anordnung wird wiederum die Zirkulation der Reinigungsflüssigkeit durch die Zerstäuberdüse 23 mit der Ansaugleitung 26 erreicht. Das aus der Zerstäuberdüse 23 austretende Gas durchströmt die Reinigungsflüssigkeit, bis es auf eine Prallplatte 29 trifft. Dort wird der Gasstrahl abgelenkt und geht verbreitet durch die Reinigungsflüssigkeit hindurch, um über die Leitung 27 abzufliessen.
Diese Anordnung hat verschiedene Vorteile. Zunächst tritt durch die zum Spiegel der Reinigungsflüssigkeit geneigte Anordnung der Zerstäuberdüse 23 eine Vergrösserung des Gasweges ein. Dabei ist es sowohl möglich, die Zerstäuberdüse 23 oberhalb des Reinigungsflüssigkeitsspiegels als auch unterhalb anzuordnen.
Sodann erhält infolge derReinigungsflüssigkeitsumwälzung jeder Strahl frischeReinigungsflüssigkeit.
Diese Flüssigkeitsumwälzung kann noch begünstigt bzw. verstärkt werden, wenn das Steigrohr 26 wie dargestellt unterhalb der Prallplatte 29 mündet.
Ausserdem stellt sich eine Temperaturschichtung ein. Für die Prallplatte 29 wird man eine Form
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gleichen Masse auch für die Kühlung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Kühlung und Reinigung von Gasen, die in Kernreaktoren bei Undichtigkeiten einer
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unmittelbar ins Freie abgelassen werden dürfen, dadurch gekennzeichnet, dass die zu reinigenden Gase einer Zerstäuberdüse (23) zugeführt werden, die im Oberteil eines eine Reinigungsflüssigkeit enthaltenden
Behälters (19 bzw. 19a) angeordnet ist und durch ein Steigrohr (26) mit dieser Reinigungsflüssigkeit in Ver- bindung steht.