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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur adsorptiven Anreicherung von gasförmigen
Schadstoffen, insbesondere radioaktiven Edelgasen.
Die Abtrennung von gasförmigen Schadstoffen aus einem Gasstrom, der in die Umwelt geleitet wird, ist von höchster Bedeutung, da durch die Luft zwar einerseits eine Verdünnung durchgeführt wird, jedoch anderseits eine schnelle Verbreitung der Schadstoffe bedingt ist. Aus diesen Gründen werden in den verschiedensten Industriezweigen-z. B. chemische Industrie und Kernkraftwerksbau - immer wieder neue Verfahren zur Anreicherung von gasförmigen Schadstoffen entwickelt.
Es ist bekannt, dass während des Betriebes z. B. eines Siedewasserreaktors durch Kernspaltung und
Aktivierung radioaktive Stoffe gebildet werden. Die festen Spaltprodukte bleiben zum Grossteil im
Brennstoff gebunden. Ein Grossteil der gasförmigen Stoffe wird in dem Spaltgasraum der Brennstoffstäbe zurückgehalten. Es ist jedoch mit einer gewissen Undichtigkeit infolge von statistischen Schäden an
Brennstoffhüllen zu rechnen.
Die radioaktiven Edelgase werden gemeinsam mit dem zu dekontaminierenden Gas kontinuierlich in eine Aktivkohlenkolonne eingeleitet. Die Kohle verzögert durch unterschiedliche adsorptive Wirkung die schweren Edelgase gegenüber dem stets leichteren Trägergas. Es kommt somit zu einer zeitlichen
Verzögerung der Edelgase, so dass die Radioaktivität zum Teil abklingen kann.
Auf Grund der relativ geringen Konzentration der Schadstoffe benötigt man ein grosses Volumen an
Aktivkohle. Um die Kapazität derartiger Anlagen zu vergrössern, kann bei tieferer Temperatur gearbeitet werden, wobei gleichzeitig eine Abscheidung des Wasserdampfes eine zusätzliche Vergrösserung der Aufnahmefähigkeit der Aktivkohle für die radioaktiven Edelgase bedingt.
Weiters ist ein Verfahren zur adsorptiven Anreicherung von gasförmigen Schadstoffen, u. zw. radioaktive Edelgase für Uranbergwerke bekannt, wobei ein schadstoffenthaltender Gasstrom durch eine Absaugvorrichtung einem Adsorptionsbehälter mit Adsorbens, u. zw. Aktivkohle zugeleitet wird, in welchem die Schadstoffe adsorbiert werden, worauf diese durch Erwärmen des Adsorbens desorbiert und in den Gasstrom zumindest teilweise eingeleitet werden, welcher einem weiteren Adsorptionsbehälter mit Adsorbens zugeleitet wird, wobei die Adsorptions- und Desorptionsvorgänge bis zum Erreichen einer erwünschten Anreicherung durchgeführt werden. Durch diese Vorgangsweise wird der Partialdruck der Schadstoffe im Gasstrom erhöht, so dass bei gleichen Volumen der Adsorptionsbehälter an der Aktivkohle mehr Schadstoffe zurückgehalten werden können.
Bei diesem Verfahren benötigt man somit ein wesentlich geringeres Volumen für die Adsorptionsbehälter. Nachteilig ist jedoch, dass um eine möglichst hohe Effektivität dieser Anlage zu erreichen, mit grossen Temperaturunterschieden gearbeitet werden muss, so dass einerseits mit Kältemaschinen zur Kühlung des Adsorbens gearbeitet werden muss und anderseits, da zur Desorption bei möglichst hohen Temperaturen gearbeitet werden soll, bei unsachgemässer Bedienung Brandgefahr bestehen könnte. Wird mit geringeren Temperaturdifferenzen zwischen Adsorption und Desorption gearbeitet, so müssen die Adsorptionsbehälter wieder grösser dimensioniert werden.
Aus der DE-OS 2343313 wird ein Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von Krypton - und Xenonnukliden aus Abgasen bekannt, bei dem der Schadstoff enthaltende Gasstrom einem mit Aktivkohle gefüllten Adsorptionsbehälter zugeleitet wird, in welchem die Schadstoffe adsorbiert werden, worauf diese desorbiert und in den Gasstrom zumindest teilweise eingeleitet werden, welcher einem weiteren Adsorptionsbehälter mit Aktivkohle zugeleitet wird, wobei Adsorptions- und Desorptionsvorgänge bis zum Erreichen einer gewünschten Anreicherung durchgeführt werden, wobei bei einem niedrigeren Druck desorbiert als adsorbiert wird. Die Adsorption wird bei Normaldruck oder Überdruck durchgeführt, so dass bei undichten Adsorptionsbehältern od. dgl. radioaktive Schadstoffe austreten können.
Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, das die oben angeführten Nachteile vermeidet und insbesondere einen erhöhten Schutz für die Umwelt erlaubt und sicherstellt, dass selbst bei schadhaften Leitungen oder undichten Adsorptionsbehältern die Schadstoffe nicht in die Atmosphäre austreten können.
Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet die oben angeführten Nachteile dadurch, dass die Adsorption bei einem gegenüber dem Atmosphärendruck geringfügigen Unterdruck durchgeführt wird.
Gemäss einem weiteren Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens wird im Schadstoff abgebenden Raum ein geringerer Druck aufrechterhalten als während der Adsorption in den Adsorptionsbehältern.
Durch diese Massnahme kann erreicht werden, dass beim Versagen einer Pumpe oder eines Gebläses keine Schadstoffe an die Umwelt abgegeben werden, sondern diese in den Schadstoff abgebenden Raum - wenn sie überhaupt desorbieren-gelangen.
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Oben angeführter Vorteil kann auch bei der Desorption eines Adsorptionsbehälters erreicht werden, wenn im Schadstoff abgebenden Raum ein geringerer Druck aufrechterhalten wird als während der Desorption im Adsorptionsbehälter.
In der Zeichnung ist schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung der Adsorption von gasförmigen Schadstoffen dargestellt, wie sie bei einem Siedewasserkernkraftwerk Verwendung finden kann.
Um den Adsorptionsbehälter --A--, der, wie die andern, Aktivkohle enthält, zur Adsorption zu schalten, werden die Ventile-l, 4 und 13-- geöffnet und die übrigen Ventile geschlossen. Die
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abgebenden Raum-z. B.Kamin --F-- gereinigt zugeführt.
Der Adsorptionsbehälter --A-- wird bei einem Druck von etwa 0, 8 bis fast 1, 0 ata durchflossen.
Wenn die Konzentrationswelle des Kryptons und anderer Edelgasisotope das Ende des Adsorptionsbehälters --A-- erreicht (Durchbruchszeitpunkt), wird der Adsorptionsbehälter --B-- zur Adsorption eingeschaltet, dazu werden die Ventile --2, 6 und 15-- geöffnet und die andern Ventile geschlossen. Der Adsorptions- behälter --A-- wird dann auf Desorption durch Unterdruck geschaltet (Öffnen der Ventile --5 und 10--).
Die desorbierten Schadstoffe werden vor die Dampfstrahler rückgeführt, wodurch der Anteil der
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--B-- wirdAdsorptionsbehälter --B-- wird auf Desorption geschaltet, dann werden die Ventile --7 und 12-- geöffnet. Dadurch steigt der Partialdruck des Kryptons --85-- im Gasstrom der Einbruchsluft, bis ein Optimum erreicht wird. Mit dem Partialdruck wird auch die absorbierte Menge des Kryptons --85--, und der andern Edelgasisotope, steigen. Die drei Adsorptionsbehälter können wechselweise lange Zeit betrieben werden.
Wenn das Optimum in der adsorbierten Menge des Kryptons--85--, und anderer Edelgasisotope, erreicht wird, wird der zuletzt beladene Adsorptionsbehälter --D-- angeschlossen. Das wechselweise Arbeiten der Adsorptionsbehälter-A, B und D-- oder-B, C und D-- oder --A, C und D-- wird wieder mit der Anfangskonzentration und dem Anfangspartialdruck des Kryptons --85-- und anderer Edelgasisotope begonnen.