CH625714A5

CH625714A5 - Filter for exhaust gases having radioactive contaminants

Info

Publication number: CH625714A5
Application number: CH1478477A
Authority: CH
Inventors: Heinz Kohnert; Bruno Leibold
Original assignee: Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1977-12-02
Publication date: 1981-10-15
Also published as: DE2654767A1; DE2654767C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Filter für Abgase mit radioaktiven Verunreinigungen. The invention relates to a filter for exhaust gases with radioactive contaminants.

Abgase mit festen oder gasförmigen radioaktiven Verunreinigungen fallen in relativ grossen Mengen, z.B. beim Betrieb von Kernreaktoren, an. Ein grosser Teil der gasförmigen Verunreinigungen besteht aus Gasen mit kurzlebiger Radioaktivität, so dass ihre sofortige Ableitung in die Atmosphäre problematisch ist. Exhaust gases with solid or gaseous radioactive contaminants fall in relatively large amounts, e.g. in the operation of nuclear reactors. A large part of the gaseous contaminants consists of gases with short-lived radioactivity, so that their immediate discharge into the atmosphere is problematic.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für die Behandlung der beschriebenen Abgase besonders geeignetes Filter zu schaffen. The object of the present invention is to create a filter which is particularly suitable for the treatment of the exhaust gases described.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch ein Filter gelöst, das von einem von den Abgasen durchströmten, im wesentlichen zylindrischen, aufrechtstehenden Behälter mit Aktivkohle gebildet wird, welcher in seinem Inneren eine Trag-blech-Wendel aufweist. Der wesentliche Vorteil eines in dieser Weise ausgebildeten Filters besteht darin, dass es in grossen Dimensionen verwirklicht werden kann. Dadurch wird erreicht, dass sich die Abgase für eine relativ lange Zeit (z.B. 30 bis 50 Tage) innerhalb des Filters befinden, so dass die Radioaktivität der das Filter verlassenden Gase erheblich abgeklungen ist. Das Einleiten dieser Gase in die Atmosphäre ist dann nicht mehr mit Schwierigkeiten verbunden. Die eingebaute Tragblech-Wendel bewirkt dabei zum einen eine Verlängerung des Weges der Abgase im Filter; zum anderen tritt dadurch eine Bodendruckentlastung ein, die ein Anbacken der Aktivkohle im unteren Bereich des Filters verhindert. Nach einem derartigen Anbacken wäre es nicht mehr möglich, Aktivkohle aus dem Behälter abzulassen. Gerade das soll aber beim Gegenstand der Erfindung möglich sein, um verschmutzte Aktivkohle aus dem Behälter entfernen zu können. Das erfindungs-gemässe Filter erfüllt schliesslich auch die bei Kernreaktor-Anlagen geforderten Voraussetzungen hinsichtlich der Erdbebensicherheit, da die Tragblech-Wendel eine besonders wirksame Innenversteifung darstellt und auch das durch Erdbebenerschütterungen verursachte Anbacken der Aktivkohle verhindert. According to the invention, this object is achieved by a filter which is formed by an essentially cylindrical, upright container with activated carbon through which the exhaust gases flow and which has a supporting sheet metal coil in its interior. The main advantage of a filter designed in this way is that it can be implemented in large dimensions. This ensures that the exhaust gases remain inside the filter for a relatively long time (e.g. 30 to 50 days), so that the radioactivity of the gases leaving the filter has decayed considerably. The introduction of these gases into the atmosphere is then no longer associated with difficulties. The built-in support plate helix on the one hand extends the path of the exhaust gases in the filter; on the other hand, this relieves the ground pressure, which prevents the activated carbon from caking in the lower area of the filter. After such baking, it would no longer be possible to drain activated carbon from the container. However, this is precisely what should be possible with the subject matter of the invention in order to be able to remove contaminated activated carbon from the container. Finally, the filter according to the invention also fulfills the requirements for earthquake security required in nuclear reactor plants, since the supporting plate helix represents a particularly effective internal stiffening and also prevents the activated carbon from caking due to earthquake vibrations.

Die Tragblech-Wendel kann ein-, zwei- oder mehrgängig sein. Eine eingängige Tragblech-Wendel ist jedoch insofern besonders vorteilhaft, als sie dem das Filter durchströmenden Gas einen besonders langen Weg aufzwingt. The support plate helix can be one, two or more threads. However, a catchy support plate helix is particularly advantageous in that it forces the gas flowing through the filter to travel a particularly long way.

Die Neigung wird den Fliesseigenschaften der Behälterfüllung entsprechend gewählt. Je nach Art der verwendeten Aktivkohle kann die Neigung 20 bis 70°, vorzugsweise 40 bis 50°, betragen. The inclination is chosen according to the flow properties of the container filling. Depending on the type of activated carbon used, the inclination can be 20 to 70 °, preferably 40 to 50 °.

Der untere Teil des Behälters ist zweckmässigerweise trichterförmig ausgebildet und weist einen Verschluss auf. Durch diesen Verschluss kann der Behälter z.B. zwecks Reinigung entleert werden; es besteht aber auch die Möglichkeit, durch diesen Verschluss nur einen Teil der im Behälter befindlichen Aktivkohle auslaufen zu lassen. The lower part of the container is expediently funnel-shaped and has a closure. With this closure, the container can e.g. be emptied for cleaning; however, it is also possible to let only a part of the activated carbon in the container leak through this closure.

Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es zweckmässig, die den Eintritt der Abgase im unteren Bereich des Behälters anzuordnen, so dass das Filter von unten nach oben vom Abgas durchströmt wird. Dadurch wird erreicht, dass die im unteren Bereich des Behälters befindliche Aktivkohle zuerst verschmutzt und dadurch unbrauchbar wird. Dieser unbrauchbare Teil der Aktivkohle kann mit Hilfe des Verschlusses abgelassen werden. Von oben erfolgt dann zweckmässigerweise ein Nachfüllen frischer Aktivkohle. Dadurch kann im Mittel eine sehr lange Standzeit der Aktivkohle im Behälter erzielt werden (z.B. 20 bis 40 Jahre), so dass die anfallende Menge von verschmutzter Aktivkohle, deren Beseitigung oder Regeneration schwierig ist, relativ klein ist. According to a further feature of the present invention, it is expedient to arrange the entry of the exhaust gases in the lower region of the container, so that the exhaust gas flows through the filter from bottom to top. It is thereby achieved that the activated carbon located in the lower region of the container is first contaminated and is therefore unusable. This unusable part of the activated carbon can be drained off with the help of the lock. It is then expedient to refill fresh activated carbon from above. This means that on average a very long service life of the activated carbon in the container can be achieved (e.g. 20 to 40 years), so that the accumulated amount of contaminated activated carbon, whose removal or regeneration is difficult, is relatively small.

Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin zweckmässig, wenn der Behälter einen zentralen Träger aufweist. Die Tragblech-Wendel ist dann zweckmässigerweise an der Innenwand des Behälters und an diesem Träger angeschweisst. Diese Konstruktion ist u. a. im Hinblick auf die oben erwähnte Erdbebensicherheit besonders stabil. In the context of the invention, it is also expedient if the container has a central carrier. The support plate helix is then expediently welded to the inner wall of the container and to this carrier. This construction is u. a. Particularly stable in view of the earthquake security mentioned above.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der zentrale Träger hohl ausgebildet ist. Durch den hohlen Träger können dann die Gase von oben nach unten geleitet und dort der Aktivkohleschicht zugeführt werden. Weiterhin kann die Betätigung des Verschlusses durch diesen zentralen Träger hindurch erfolgen. Das hat den Vorteil, dass der Abstand zwischen dem unteren Teil des Behälters, der eine erhöhte Radioaktivität aufweist, und der Stelle, wo der Verschluss betätigt wird, relativ gross ist, so dass die Gefahr radioaktiver Schäden für das Bedienungspersonal vermindert ist. Schliesslich können in den hohlen Träger Röntgenstrahlen-quellen oder Isotopen-Quellen z.B. zur Überwachung der Aktivkohleschicht eingeführt werden. A particularly advantageous development is that the central carrier is hollow. The gases can then be passed through the hollow support from top to bottom and fed to the activated carbon layer there. Furthermore, the closure can be actuated through this central carrier. This has the advantage that the distance between the lower part of the container, which has an increased radioactivity, and the location where the closure is actuated, is relatively large, so that the risk of radioactive damage for the operating personnel is reduced. Finally, X-ray sources or isotope sources e.g. to monitor the activated carbon layer.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert werden. Further advantages and details of the invention will be explained with reference to an embodiment shown in the figure.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

625 714 625 714

Das Ausführungsbeispiel zeigt einen zylindrischen, aufrechtstehenden Behälter 1, der bis zur gestrichelten Linie 2 mit Aktivkohle gefüllt ist. Die Aktivkohle wird über das am Behälter 1 angeschlossene Rohr 3 zugeführt. In dem Behälter ist die Tragblech-Wendel 4 mit einer Neigung von etwa 45° an- 5 geordnet. Diese ist an ihrer Aussenseite mit der Innenwand des Behälters 1 und an ihrer Innenseite an an einem Behälter axial durchsetzenden zentralen Rohr 5 z.B. durch Schweissen befestigt. The embodiment shows a cylindrical, upright container 1, which is filled up to the dashed line 2 with activated carbon. The activated carbon is supplied via the pipe 3 connected to the container 1. The support plate helix 4 is arranged in the container with an inclination of approximately 45 °. This is on its outside with the inner wall of the container 1 and on its inside on a central tube 5 axially penetrating a container e.g. attached by welding.

Der Behälter 1 ist in seinem unteren Bereich 6 trichterför- 10 mig ausgebildet und weist dort einen Verschluss 7 auf, der aus der Auslauföffnung 8 und dem Stopfen 9 besteht. Der Stopfen 9 ist innerhalb des Behälters 1 angeordnet und wird mit Hilfe eines Gestänges 10 betätigt, das das zentrale Rohr 5 durchsetzt. Der Stopfen 9 weist zwei Abschnitte 11 und 12 auf. Der 15 Aussendurchmesser des unteren Abschnittes 12 entspricht der Auslauföffnung 8, so dass diese und das sich daran anschliessende Auslaufrohr 13 damit verschlossen werden können. Der Aussendurchmesser des oberen Abschnittes 11 des Stopfens 9 entspricht dem Innendurchmesser des zentralen Rohres 5. In 20 hochgezogener Stellung verschliesst deshalb der Stopfen 11 das als Gaszuführung dienende Rohr 5. Mit Hilfe des Faltenbalges 14 ist das Gestänge 10 gasdicht aus dem oberen Ab-schluss 15 des zentralen Rohres 5 herausgeführt. The container 1 is funnel-shaped in its lower region 6 and there has a closure 7, which consists of the outlet opening 8 and the stopper 9. The plug 9 is arranged inside the container 1 and is actuated with the aid of a linkage 10 which passes through the central tube 5. The plug 9 has two sections 11 and 12. The 15 outside diameter of the lower section 12 corresponds to the outlet opening 8, so that it and the outlet tube 13 connected to it can be closed with it. The outer diameter of the upper section 11 of the stopper 9 corresponds to the inner diameter of the central tube 5. In the raised position, the stopper 11 therefore closes the tube 5 serving as a gas supply. The bellows 14 is gas-tight from the upper end 15 with the aid of the bellows 14 of the central tube 5 led out.

Die Zufuhr der Gase mit den radioaktiven Verunreinigun- 25 gen erfolgt über das Anschlussrohr 16, das oben in das zentrale Rohr mündet. Von dort aus gelangen die Abgase durch das Tragrohr in den unteren Bereich 6 des Behälters 1 und treten dort in die Aktivkohleschicht ein. Das im oberen Bereich des Behälters 1 an den Behälter angeschlossene Rohr 17 dient dem Austritt der gereinigten Abgase. The gases with the radioactive impurities are supplied via the connecting pipe 16, which opens into the central pipe at the top. From there, the exhaust gases pass through the support tube into the lower region 6 of the container 1 and enter the activated carbon layer there. The pipe 17 connected to the container in the upper region of the container 1 serves for the exit of the cleaned exhaust gases.

Der Behälter 1 ist in einem Betongehäuse 18 untergebracht und wird dort durch Stützen 19 gehalten, von denen nur zwei sichtbar sind. The container 1 is housed in a concrete housing 18 and is held there by supports 19, of which only two are visible.

Die Grösse der Anlage wird so gewählt, dass die anfallenden Abgase sich etwa 30 bis 50 Tage in der Aktivkohleschicht aufhalten und dann erst den Behälter 1 über das Rohr 17 verlassen. Da das Abgas zuerst in den unteren Bereich der Aktivkohleschicht einströmt, wird sich dieser Bereich zuerst verschmutzen. Der Filter wird also praktisch nach dem Gegenstromprinzip betrieben. Der Verschmutzungsgrad kann z.B. durch Messung des Differenzdruckes zwischen dem oberen und unteren Teil des Behälters 1 erfolgen, da diese Druckdifferenz zunimmt mit zunehmender Verschmutzung. Die Messstellen sind schematisch dargestellt und mit 20 und 21 bezeichnet. Bei einem bestimmten Wert des Differenzdruckes wird durch Hochziehen des Stopfens 9 ein Teil der im unteren Bereich des Behälters 1 befindlichen Aktivkohle abgelassen. In dieser Stellung verschliesst der Stopfen 9 das Zuführungsrohr 5. Die Betätigung des Stopfens 9 erfolgt von der Oberseite des Behälters 1 her, so dass der Abstand zwischen dem Bedienungspersonal und dem am stärksten verschmutzten Teil der Aktivkohle möglichst gross ist. Da der erfindungsgemässe Filter im wesentlichen den Zweck erfüllt, die Abgase möglichst lange im Behälter 1 zu halten, ist der Verschmutzungsgrad der Aktivkohle nicht sehr gross. Dadurch ergibt sich im Mittel eine Aufenthaltsdauer der Aktivkohle im Behälter 1 von etwa 30 bis 50 Jahren. The size of the system is selected so that the resulting exhaust gases remain in the activated carbon layer for about 30 to 50 days and only then leave container 1 via pipe 17. Since the exhaust gas first flows into the lower area of the activated carbon layer, this area will become contaminated first. The filter is therefore operated practically according to the counterflow principle. The degree of pollution can e.g. by measuring the differential pressure between the upper and lower part of the container 1, since this pressure difference increases with increasing contamination. The measuring points are shown schematically and designated 20 and 21. At a certain value of the differential pressure, part of the activated carbon located in the lower region of the container 1 is discharged by pulling the stopper 9 up. In this position, the stopper 9 closes the feed pipe 5. The stopper 9 is actuated from the top of the container 1, so that the distance between the operating personnel and the most contaminated part of the activated carbon is as large as possible. Since the filter according to the invention essentially fulfills the purpose of keeping the exhaust gases in the container 1 for as long as possible, the degree of contamination of the activated carbon is not very great. This results in an average length of stay of the activated carbon in container 1 of approximately 30 to 50 years.

s s

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

625 714

1. Filter for exhaust gases with radioactive contaminants, characterized by a flow of the exhaust gases, essentially cylindrical, upright container (1) with activated carbon and a support plate coil (4) arranged in the interior of the container.

2. Filter according to claim 1, characterized in that the support plate helix is one or more threads.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Filter according to claim 1 or 2, characterized in that the inclination of the support plate coil (4) is adapted to the flow property of the container filling and is 20 to 70 °, preferably 40 to 50 °.

4. Filter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the container is funnel-shaped in the lower region and there has a closure (8, 9).

5. Filter according to claim 4, characterized in that the inlet of the exhaust gases is arranged in the lower region of the container.

6. Filter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the container (1) has a central carrier (5).

7. Filter according to claim 6, characterized in that the support plate coil (4) on the central support (5) and on the inner wall of the container (1) is welded.

8. Filter according to claim 6 or 7, characterized in that the central carrier (5) is hollow.

9. Filter according to claim 8, characterized in that the closure is formed by a lower opening (8) in the container (1) and a stopper (9) which can be actuated via a linkage (10) penetrating the hollow support.

10. Filter according to claim 8, characterized in that the supply of the exhaust gases in the lower region of the container (1) via the central carrier (5).

11. Filter according to claims 9 and 10, characterized in that the plug (9) has a section (11) whose outer diameter corresponds to the inner diameter of the central carrier (5).

12. Filter according to one of the preceding claims, characterized in that means (20, 21) are provided for measuring the pressure in the lower and in the upper region of the container.

13. Filter according to one of the preceding claims, characterized in that a device for refilling activated carbon is provided in the upper region of the container (1).