DE102012207479B3

DE102012207479B3 - Reinigungsvorrichtung und -verfahren für Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage

Info

Publication number: DE102012207479B3
Application number: DE201210207479
Authority: DE
Inventors: Michael Blase
Original assignee: Areva GmbH
Current assignee: Framatome GmbH
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-05-08

Abstract

Es wird eine Reinigungsvorrichtung (1, 2) für Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage angegeben, mit der das Abwasser mit einer möglichst hohen Dekontaminationswirkung aufgereinigt werden kann, und die zugleich einen möglichst geringen Kühlwasserbedarf und eine möglichst geringe Abhängigkeit von betriebsexternen Randbedingungen, insbesondere von den Pegelständen von an die kerntechnischen Anlage angrenzenden Gewässern, aufweist. Dies wird erreicht durch eine Reinigungsvorrichtung (1, 2) mit einer Verdampfungsvorrichtung (3), mit einer Kondensationsvorrichtung (23), mit einer Abluftvorrichtung (20) und mit einer Anzahl von Prüfvorrichtungen (21, 39), wobei die Verdampfungsvorrichtung (3) mit einer Abwasser-Speiseleitung (8) und vorzugsweise mit einer Überdruckleitung (12) verbunden ist, die Verdampfungsvorrichtung (3) mittels einer Abdampfleitung (19) mit der Abluftvorrichtung (20) verbunden ist, aus der Abdampfleitung (19) eine mit der Kondensationsvorrichtung (23) verbundene Verbindungsleitung (24) abzweigt, die Kondensationsvorrichtung (23) mit der Verdampfungsvorrichtung (3) mittels einer Rücklaufleitung (37) verbunden ist, jeweils in den Bereichen der Abdampfleitung (19) und der Rücklaufleitung (37) zumindest eine Prüfvorrichtung (21, 39) vorgesehen ist, und in der Abdampfleitung (19), vorzugsweise auch in der Verbindungsleitung (24), zumindest ein Absperrventil (22, 26) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung für Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage. Die Erfindung betrifft ferner ein Reinigungsverfahren für Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage.
Abwässer aus kerntechnischen Anlagen, insbesondere aus einer Kernkraftwerksanlage, werden derzeit mittels Filtration, Destillation oder mit Hilfe von Membranverfahren aufgereinigt. Die Filtration kommt insbesondere bei Abwasser mit feststoffgebundener Radioaktivität zur Anwendung. Bei Abwasser mit zusätzlicher, gelöster Aktivität und zugleich geringer chemischer Belastung wird zumeist die Filtration mit Ionenaustausch kombiniert. Bei hoher chemischer Belastung des Abwassers und zugleich hoher gelöster Aktivität im Abwasser wird vorwiegend das Abwasser mittels Destillation aufgereinigt. Zu gelegentlich verwendeten Membranverfahren gehören insbesondere die (reverse) Osmose oder die Elektrodialyse.
Die Destillation stellt ein Verfahren dar, mit dem unabhängig von den Eigenschaften des Abwassers die im Vergleich zu anderen Verfahren besten Dekontaminationsresultate erreicht werden können, und das – insbesondere im Vergleich zu Membranverfahren – am wenigsten von der Wasserchemie in den Wasserkreisläufen einer kerntechnischen Anlage beeinflusst wird. Bei der Destillation wird das Abwasser zunächst verdampft, und der Dampf wird über eine Reinigungskolonne geführt, in der die Aufreinigung des Dampfes erfolgt. Bei den Reinigungskolonnen handelt es ich in der Regel um Kolonnen mit Siebböden, Glockenböden oder Ventilböden. Es sind auch Reinigungskolonnen bekannt, bei denen Schüttungen aus Füllkörpern und/oder so genannte Demister (Entfeuchter) zum Einsatz kommen. Der aufgereinigte Dampf (Brüden) wird anschließend einem Kondensator zugeleitet und dort wieder verflüssigt. Ein Teil des gereinigten Kondensates wird über die Reinigungskolonne in das System zurückgeführt und als Reinigungsmedium über die Kolonnenböden geleitet. Der verbleibende, mengenmäßig größere Teil des gereinigten Wassers wird dafür vorgesehenen Abgabebehältern bzw. Lagertanks zugeführt.
Nach der Befüllung eines solchen Abgabebehälters wird dessen Inhalt homogenisiert und eine Wasserprobe entnommen, welche labortechnisch auf die Einhaltung nuklearer und konventioneller Abwasserrichtlinien überprüft und ggf. zur Beweissicherung bzw. Dokumentationszwecken archiviert wird. Bei Einhaltung der entsprechenden Richtlinien erfolgt eine Abgabe des in dem Abgabebehälter vorgehaltenen Abwassers in die Umwelt – zumeist zusammen mit dem Kühlwasser der Anlage in einen Fluss oder ins Meer – wobei zum Zwecke einer redundanten Überprüfung das Abwasser bei der Abgabe eine weitere Aktivitätsmessstelle durchlaufen muss. Falls an der Aktivitätsmessstelle eine Aktivität gemessen wird, die einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird eine weitere Abgabe durch Schließen eines Absperrventils unterbunden und das Wasser zurückgehalten.
Bei der Destillation wie bei den anderen Verfahren zur Abwasserreinigung ist die Möglichkeit, dass aufgereinigte Abwasser in die Umwelt abzulassen, von den Pegelständen der jeweiligen angrenzenden Gewässer abhängig. Dies kann zur Folge haben, dass bei längeren Trockenperioden und dadurch bedingten Niedrigwasserständen oder bei Hochwasserständen das Abwasser nicht oder nur eingeschränkt abgelassen werden kann. Für einen störungsfreien Betrieb der Anlage in solchen Fällen müssen gesonderte Abwasser-Sammelkapazitäten vorgehalten werden, welche für den regulären Betrieb nicht erforderlich sind.
Dem speziellen Vorzug der Destillation – die Erzielung von im Vergleich zu anderen Verfahren zur Abwasserreinigung besonders hohen Dekontaminationswirkungen – steht der Nachteil gegenüber, dass für die Kondensation des aufgereinigten Dampfes Kühlwasser erforderlich ist, wodurch der Kühlwasserbedarf der Anlage insgesamt erhöht wird. Die Menge des verfügbaren Kühlwassers ist jedoch wiederum von den Pegelständen der angrenzenden Gewässer abhängig und insbesondere bei Niedrigwasserständen reduziert.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe in einem ersten Aspekt zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage mit einer möglichst hohen Dekontaminationswirkung aufgereinigt werden kann, und die zugleich einen möglichst geringen Kühlwasserbedarf und eine möglichst geringe Abhängigkeit von betriebsexternen Randbedingungen, insbesondere von den Pegelständen von an die kerntechnischen Anlage angrenzenden Gewässern, aufweist.
Ein zweiter Aspekt der Aufgabe ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage möglichst effizient und wirksam aufgereinigt werden kann, und welches zugleich einen möglichst geringen Kühlwasserbedarf aufweist und welches möglichst zuverlässig ist.
Der auf die Vorrichtung bezogene Aspekt der Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach wird eine Reinigungsvorrichtung für Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage vorgeschlagen, mit einer Verdampfungsvorrichtung, mit einer Kondensationsvorrichtung, mit einer Abluftvorrichtung und mit einer Anzahl von Prüfvorrichtungen, wobei die Verdampfungsvorrichtung mit einer Abwasser-Speiseleitung und vorzugsweise mit einer Überdruckleitung verbunden ist, die Verdampfungsvorrichtung mittels einer Abdampfleitung mit der Abluftvorrichtung verbunden ist, aus der Abdampfleitung eine mit der Kondensationsvorrichtung verbundene Verbindungsleitung abzweigt, die Kondensationsvorrichtung mit der Verdampfungsvorrichtung mittels einer Rücklaufleitung verbunden ist, jeweils in den Bereichen der Abdampfleitung und der Rücklaufleitung zumindest eine Prüfvorrichtung vorgesehen ist, und in der Abdampfleitung, vorzugsweise auch in der Verbindungsleitung, zumindest ein Absperrventil vorgesehen ist.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass der aufgereinigte Dampf unmittelbar in die Umwelt entlassen werden kann, sofern die Reinheit des Dampfes den Kriterien entspricht, die durch die jeweiligen nuklearen und konventionellen Abwasserrichtlinien vorgegeben sind.
Eine Kondensation und Rückführung des Dampfes innerhalb der Reinigungsvorrichtung ist somit nur in dem Maße erforderlich, wie das aufgereinigte Kondensat innerhalb der Vorrichtung als Reinigungsmedium erforderlich ist. Eine vollständige Kondensation und Rückführung des Dampfes innerhalb der Reinigungsvorrichtung ist hingegen nur in bestimmten Teillast-Betriebssituationen, insbesondere beim Anfahren der Reinigungsvorrichtung, erforderlich, wenn die durch den partiellen Kondensat-Rücklauf bewirkte Reinigung bzw. Rückspülung noch nicht ausreichend ist.
Dementsprechend ist die Kondensationsvorrichtung vorzugsweise für eine maximale Kondensationsleistung im Bereich von 10 % bis 30 %, vorzugsweise 20 % der maximalen Auslegungs-Verdampfungsleistung (Bruttoverdampferleistung) der Verdampfungsvorrichtung ausgelegt.
Über die Abluftvorrichtung kann der innerhalb der Verdampfungsvorrichtung aufgereinigte Dampf in die Umwelt emittiert werden. Die Abdampfleitung ist zur Führung des Dampfes von der Verdampfungsvorrichtung zu der Abluftvorrichtung vorgesehen, und die oder jede Prüfvorrichtung im Bereich der Abdampfleitung ist zur Überprüfung des Reinheits- bzw. Aktivitätsgrades des Dampfes vorgesehen. Die aus der Abdampfleitung abzweigende Verbindungsleitung ist zur Führung des Dampfes zur Kondensationsvorrichtung eingerichtet, insbesondere falls der Dampf die Reinheitskriterien nicht hinreichend erfüllt und zur Kondensation und zur wiederholten Aufreinigung in das System zurückgeführt werden muss. Das jeweilige Absperrventil ist zur Steuerung des Dampfflusses vorgesehen, so dass der Dampffluss in Abhängigkeit vom Reinheitsgrad entweder zum größten Teil zur Abluftvorrichtung oder vollständig über die Verbindungsleitung zur Kondensationsvorrichtung geführt werden kann. Insbesondere ist zumindest eines der Absperrventile zur Bildung eines variablen Durchlasses eingerichtet, so dass ein Teilstrom des Dampfes stets über die Kondensationsvorrichtung in das System zurückgeführt werden kann, und in Form von Kondensat als Reinigungsmedium in der Verdampfungsvorrichtung genutzt werden kann. Die Prüfvorrichtung im Bereich der Rücklaufleitung ist zur redundanten Überprüfung des wieder kondensierten, gereinigten Abwassers vorgesehen. Die mit der Verdampfungsvorrichtung verbundene Überdruckleitung ist für das Ableiten von Überdruckdampf eingerichtet, falls der Druck innerhalb der Verdampfungsvorrichtung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Bei einer Reinigungsvorrichtung der beschriebenen Art erfolgt eine vollständige Kondensation des Dampfes nur während eines Teillast-Betriebes, wenn der ermittelte Reinheitsgrad des Dampfes nicht hinreichend ist. Ein wesentlicher Vorteil liegt darin, dass der Kühlwasserbedarf für die Kondensation reduziert wird, und somit der gesamte Kühlwasserbedarf der kerntechnischen Anlage, zugleich bei einer gleichwertigen Einhaltung von Sicherheitskriterien und Umweltstandards. Zugleich werden die notwendigen Vorhaltekapazitäten für das aufgereinigte Abwasser reduziert, und ferner die Abhängigkeit von den Pegelständen der an die kerntechnischen Anlage angrenzenden Gewässer.
Vorteilhafterweise umfasst die Verdampfungsvorrichtung einen Verdampferwärmetauscher und eine Dampfreinigungskolonne. Der Verdampferwärmetauscher ist zur Verdampfung des aus der Abwasser-Speiseleitung zugeführten Abwassers ausgebildet, wobei in bevorzugter Weise die Abwärme von Hilfsdampf aus einem anderen Dampfkreislauf zur Ausnutzung vorgesehen ist. Zwischen dem Verdampferwärmetauscher und der Dampfreinigungskolonne ist eine Leitung für den Dampf angeordnet, durch welche der Dampf von dem Verdampferwärmetauscher zur Dampfreinigungskolonne geleitet wird. Die Dampfreinigungskolonne umfasst zumindest einen mit einem Reinigungsmedium angefüllten Kolonnenboden. Durch die Führung des Dampfes über den Kolonnenboden werden die gelösten radioaktiven Substanzen aus dem Dampf abgeschieden und im Reinigungsmedium konzentriert. Das mit Aktivität angereicherte Kondensat, auch als Konzentrat bezeichnet, kann kontinuierlich oder in festen Zeitabständen abgeführt und einem Konzentrat-Sammelbehälter zugeleitet werden.
Bevorzugterweise ist in der Dampfreinigungskolonne ein Glockenboden, ein Siebboden oder ein Ventilboden ausgebildet. Auf einem Boden der beschriebenen Art, insbesondere bei einem Glockenboden, ist bei einem variablen Dampfstrom ausreichend viel Reinigungsmedium – insbesondere Wasser – vorhanden, um eine im Wesentlichen konstante Reinigungswirkung zu erzielen. Ein reduzierter Dampfstrom tritt insbesondere in betrieblichen Zwischenzuständen, beispielsweise beim Anfahren der Reinigungsvorrichtung, auf.
In einer alternativen oder ergänzenden Ausführung der Dampfreinigungskolonne ist zumindest ein Boden ausgebildet, der Schüttungen aus Füllkörpern und/oder Demister (Entfeuchter) umfasst.
Zweckdienlich ist die Verbindung der Überdruckleitung mit der Dampfreinigungskolonne und die Einrichtung eines Sicherheitsventils in der Überdruckleitung. Für den Fall eines möglichen Druckanstiegs innerhalb der Dampfreinigungskolonne, kann der Überdruck über die Überdruckleitung abgeleitet werden. Hierzu ist geeigneterweise das Sicherheitsventil auf einen Schwellwert für den Druck eingeregelt, und ist bei einem Überschreiten des Schwellwertes zur Aktivierung des Durchlasszustandes ausgebildet.
Bevorzugterweise ist ein mit der Abwasser-Speiseleitung und mit der Überdruckleitung verbundener Abwasser-Sammelbehälter vorgesehen, in dem das zu reinigende Abwasser aus der kerntechnischen Anlage zunächst gesammelt wird und dann in die Abwasser-Speiseleitung geführt wird. Der im Falle eines Überdrucks über die Überdruckleitung abgeführte Dampf wird in den Abwasser-Sammelbehälter zurückgeführt, da dieser Dampf in der Regel noch nicht vollständig aufgereinigt ist und daher nicht über die Abdampfleitung abgeführt werden kann. Weiterhin ist vorzugsweise ein mit der Verdampfungsvorrichtung verbundener Konzentrat-Sammelbehälter vorgesehen, zur Aufnahme des in der Verdampfungsvorrichtung, insbesondere in der Reinigungskolonne, aus dem aufgereinigten Dampf abgetrennten radioaktiven Konzentrates.
Zur Sicherung und Kontrolle des Abwasserstroms und des Kondensatstroms sind vorzugsweise in den verbindenden Leitungen zwischen dem Abwasser-Sammelbehälter und der Verdampfungsvorrichtung bzw. zwischen der Verdampfungsvorrichtung und dem Konzentrat-Sammelbehälter eine Mehrzahl von Absperrventilen vorgesehen.
Die Reinigungsvorrichtung ist bevorzugt dahingehend ausgebildet, dass in dem Bereich der Abdampfleitung zwischen der Verdampfungsvorrichtung und der abzweigenden Verbindungsleitung eine Prüfvorrichtung vorgesehen ist, und zwischen der abzweigenden Verbindungsleitung und der Abluftvorrichtung ein Absperrventil vorgesehen ist. Die Prüfvorrichtung ist zur Prüfung des Reinheitsgrades des aufgereinigten Dampfes ausgebildet und umfasst vorzugsweise eine Anzahl von Messeinheiten zur Messung der Aktivität des aufgereinigten Dampfes. Das Absperrventil ist im Sperrzustand zur vollständigen Umlenkung des Dampfstromes über die abzweigende Verbindungsleitung zur Kondensationsvorrichtung eingerichtet für den Fall, dass während des Anfahrbetriebes der in der Prüfvorrichtung ermittelte Reinheitsgrad nicht dem vorgegebenen Standard genügt. Im Normalfall, in dem der Reinheitsgrad dem vorgegeben Standard genügt, ist das Absperrventil auf Durchlass geschaltet.
Vorzugsweise umfasst die Kondensationsvorrichtung einen Rücklaufkondensator und einen Sammelbehälter. Der Rücklaufkondensator ist sekundärseitig mit einem Kühlmittel – insbesondere Kühlwasser – gespeist. Der Sammelbehälter ist zum Auffangen des gereinigten Kondensats vorgesehen, das durch aus dem in dem Rücklaufkondensator kondensierten Dampf gebildet wird. Die Kapazität des Sammelbehälters ist dazu eingerichtet, kurzzeitig größere Kondensatmengen, die beispielsweise durch eine vollständige Führung des Dampfstromes in die Kondensationsvorrichtung mittels einer Sperrung des Absperrventils im Bereich der Abdampfleitung gebildet werden, aufzufangen.
In einer zweckdienlichen Weiterbildung der Reinigungsvorrichtung ist zwischen dem Rücklaufkondensator und einen Sammelbehälter eine Prüfvorrichtung vorgesehen. Diese Prüfvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Anzahl von Messeinheiten zur Messung der Aktivität des in den Sammelbehälter geleiteten Kondensats.
Zweckmäßigerweise ist die Kondensationsvorrichtung mit der Abluftvorrichtung verbunden. Im Zuge der Kondensation des Dampfes bleibt nämlich nicht-kondensierbares Restgas übrig, das mit dem Dampfstrom mittransportiert wird, und das im Normalfall bei einem auf Durchlass regulierten Absperrventil hauptsächlich über die Abdampfleitung direkt zu der Abluftvorrichtung geführt wird. Die Verbindung der Kondensationsvorrichtung mit der Abluftvorrichtung ist zur Abführung dieses Restgases vorgesehen.
In einer alternativen Ausführung der Reinigungsvorrichtung ist eine weitere, separate Abluftvorrichtung vorgesehen, die mit der Kondensationsvorrichtung verbunden ist, und die zur Abgabe der nicht-kondensierbaren Restgase dient.
In einer besonders geeigneten Ausführungsvariante der Reinigungsvorrichtung umfasst die Kondensationsvorrichtung einen mit der Abluftvorrichtung verbundenen Gaskühler. Ein derartiger Gaskühler ist zum Kühlen des von der Kondensationsvorrichtung zur Abluftvorrichtung geleiteten Restgases vorgesehen. Darüber hinaus ist der Gaskühler vorzugsweise mit dem Sammelbehälter verbunden. Eine solche Verbindung ist zur Führung des Restgases aus dem Sammelbehälter, in dem das Kondensat und das Restgas im Wesentlichen separiert sind, zum Gaskühler eingerichtet.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Reinigungsvorrichtung betrifft die zusätzliche Integration eines Anfahrkondensators, welcher zwischen der Kondensationsvorrichtung und der Abdampfleitung angeordnet und mit der Kondensationsvorrichtung und mit der Abdampfleitung verbunden ist. Ein derartiger Anfahrkondensator ist zur Ergänzung der Kondensationsvorrichtung und zur Erhöhung des Kondensationsumsatzes im Anfahrbetrieb der Reinigungsvorrichtung vorgesehen. Darüber hinaus kann der Anfahrkondensator auch zu einer ergänzenden Nutzung als Notkondensator vorgesehen sein, oder kann zur Ankopplung einer weiteren Verdampfungsvorrichtung an die Kondensationsvorrichtung vorgesehen sein.
Die zuletzt genannte, spezielle Ausführungsvariante der Reinigungsvorrichtung ist vorzugsweise dahingehend weitergebildet, dass der Anfahrkondensator mit einer Anbindungsleitung verbunden ist, die Anbindungsleitung mit der Kondensationsvorrichtung verbunden ist, und die Anbindungsleitung im Bereich der abzweigenden Verbindungsleitung mit der Abdampfleitung verbunden ist. Die Verbindungsstelle ist in bevorzugter Weise zwischen dem im Bereich der Abdampfleitung angeordneten Absperrventil und der im Bereich der Abdampfleitung angeordneten Prüfvorrichtung angeordnet.
Im Zustand eines zeitgleichen Betriebes des Rücklaufkondensators und des Anfahrkondensators wird ein Teilstrom des Dampfstroms oder der vollständige Dampfstrom aus der Verdampfungsvorrichtung über die abzweigende Verbindungsleitung und über die Anbindungsleitung zum Rücklaufkondensator bzw. zum Anfahrkondensator geführt und jeweils auskondensiert.
Es ist zweckmäßigerweise der Anfahrkondensator mit dem Sammelbehälter der Kondensationsvorrichtung verbunden und ist weiterhin zweckmäßigerweise in der Anbindungsleitung zumindest ein Absperrventil angeordnet. Kondensat aus dem Anfahrkondensator kann somit direkt in den Sammelbehälter geleitet werden, entsprechend der Leitung des Kondensates aus dem Rücklaufkondensator in den Sammelbehälter. Mittels einer geeigneten Einregelung des vorzugsweise variabel einstellbaren Absperrventils ist eine variable Steuerung des Dampfstromvolumens, welches zur Kondensation in dem Anfahrkondensator vorgesehen ist, möglich.
Geeigneterweise ist die Reinigungsvorrichtung dahingehend gestaltet, dass zwischen der Kondensationsvorrichtung und der Verdampfungsvorrichtung eine mit einer Rücklaufleitung verbundene Rücklaufspeisepumpe angeordnet ist. Eine derartige Rücklaufspeisepumpe ist zum Transport des in der Kondensationsvorrichtung kondensierten Kondensats, insbesondere des Kondensats aus dem Sammelbehälter, in die Verdampfungsvorrichtung, insbesondere in die Dampfreinigungskolonne, eingerichtet.
Vorzugsweise ist zwischen der Kondensationsvorrichtung und der Verdampfungsvorrichtung eine mit einer Rücklaufleitung verbundene Prüfvorrichtung eingerichtet. Eine solche Prüfvorrichtung ist insbesondere im Bereich der Rücklaufspeisepumpe angeordnet, und umfasst vorzugsweise eine Anzahl von Messeinheiten zur Aktivitätsmessung und/oder eine Vorrichtung zur Probenentnahme des Kondensates. Mittels einer derartigen Prüfvorrichtung ist eine redundante Überprüfung des Reinheitsgrades des Kondensates ermöglicht, ferner dienen Probenentnahmen in vorgegebenen Zeitabständen in bevorzugter Weise einer Protokollierung und Archivierung.
Zweckmäßigerweise ist eine Steuereinheit vorgesehen, die zur automatischen Steuerung bzw. Regelung einer Anzahl von Absperrventilen, insbesondere des Absperrventils in der Dampf-Abgabeleitung und/oder des Absperrventils in der Verbindungsleitung zur Kondensationsvorrichtung, ausgebildet ist, und die zur automatischen Regelung der Verdampfungsvorrichtung, insbesondere der dem Verdampferwärmetauscher zugeführten Wärmemenge ausgebildet ist. Damit ist in vorteilhafter Weise mittels der Steuereinheit eine automatischen Führung und Einregelung des in der Verdampfungsvorrichtung erzeugten Dampfstromes in Abhängigkeit des an einer Prüfvorrichtung oder an mehreren Prüfvorrichtungen ermittelten Reinheitsgrades des Dampfes über die Abdampfleitung zur Abluftvorrichtung und/oder über die Verbindungsleitung in die Kondensationsvorrichtung ermöglicht.
Der auf das Verfahren bezogene Teil der Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.
Danach wird ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage angegeben, wobei

• radioaktives Abwasser in der Verdampfungsvorrichtung verdampft und aufgereinigt wird,
• ein erster Teilstrom des entstehenden Dampfes in die Kondensationsvorrichtung geleitet und das dabei sich bildende Kondensat in die Verdampfungsvorrichtung zurückgeführt wird, und
• ein zweiter Teilstrom des entstehenden Dampfes über die Abdampfleitung abgeführt und im dampfförmigen Zustand in die umliegende Atmosphäre entlassen wird.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn im Normalbetrieb bei Volllast der Verdampfungsvorrichtung der Anteil des ersten Teilstroms am Gesamtstrom des entstehenden Dampfes im Bereich zwischen 10 % und 30 % liegt und vorzugsweise 20 % beträgt.
Vorteilhafterweise entsprechen der erste und der zweite Teilstrom in Summe dem Gesamtstrom des entstehenden Dampfes. Mit anderen Worten: Der die Verdampfungsvorrichtung verlassende Dampf wird genau in diese beiden Teilströme, und sonst keine weiteren aufgeteilt.
Bevorzugt wird in dem Fall, dass eine der Prüfvorrichtungen ein negatives Prüfergebnis in Bezug auf den Dampf und/oder das Kondensat feststellt, das Absperrventil im Bereich der Abdampfleitung geschlossen und der gesamte Strom des entstehenden Dampfes durch die Kondensationsvorrichtung geleitet, wobei simultan die der Verdampfungsvorrichtung zugeführte Wärmeenergie und somit die Dampfproduktion gedrosselt wird.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn im Anfahrbetrieb zunächst bei geschlossenem Absperrventil in der Abdampfleitung der gesamte Strom des entstehenden Dampfes durch die Kondensationsvorrichtung geleitet wird, wobei die Verdampfungsleistung der Verdampfungsvorrichtung von Null ausgehend bis zu einem Wert erhöht wird, bei dem die Kondensationsvorrichtung unter Volllast arbeitet, wobei dann die Verdampfungsleistung bei diesem Wert für eine Weile konstant gehalten wird, und wobei schließlich bei gleichzeitiger Öffnung des Absperrventils die Verdampfungsleistung bis zu einem maximalen Wert erhöht wird, so dass der die Kondensationsleistung der Kondensationsvorrichtung übersteigende Anteil des Dampfes in die umliegende Atmosphäre entlassen wird.
Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung umfasst eine Verdampfung von im Kontrollbereich einer kerntechnischen Anlage, insbesondere einem Kernkraftwerk, anfallenden Abwässer und eine direkte Abgabe der gereinigten Brüden im dampfförmigen Zustand an die umgebende Atmosphäre. Dabei erfolgt eine Kondensation der Brüden und Rückführung des Kondensats innerhalb der Anlage nur in dem Maße, wie dies für eine Reinigung des erzeugten Dampfes notwendig ist. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen insbesondere

• im Entfall von Komponenten zur Sammlung, Lagerung und Ableitung von kondensierten Brüden,
• in einer Verkleinerung bzw. dem Entfall der erforderlichen Wärmetauscher für die Kondensation der Brüden und der Kühlung des anfallenden Kondensats,
• in einer Reduktion der normalbetrieblich erforderlichen Kühlwassermenge,
• in der Unabhängigkeit von ggf. die Abgabe limitierenden geringen Pegelständen in laufenden Gewässern.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung und Realisierungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen in jeweils vereinfachter und schematischer Ansicht:
1 eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in einer kerntechnischen Anlage, und
2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung in einer kerntechnischen Anlage.
Einander entsprechende Teile in 1 und 2 sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 1 in einer kerntechnischen Anlage. Die Reinigungsvorrichtung 1 umfasst eine Verdampfungsvorrichtung 3 mit einem Verdampferwärmetauscher 4 und einer Dampfreinigungskolonne 5, die eingangsseitig über eine Dampfzuleitung 6 mit dem primären Rohrleitungssystem des Verdampferwärmetauschers 4 verbunden ist. Der auch kurz als Verdampfer bezeichnete Verdampferwärmetauscher 4 wird sekundärseitig durch einen Hilfsdampfkreislauf 7 mit Wärmeenergie versorgt. Das primäre Rohrleitungssystem des Verdampferwärmetauschers 4 ist eingangsseitig mit einer Abwasser-Speiseleitung 8 verbunden. Die Abwasser-Speiseleitung 8 wird mit radioaktiv belastetem Abwasser aus einem in dieser Darstellung nicht im Detail gezeigten Abwasser-Sammelbehälter 9 versorgt.
Das aus dem Abwasser-Sammelbehälter 9 über die Abwasser-Speiseleitung 8 in den Verdampferwärmetauscher 4 geleitete Abwasser wird dort durch Wärmeübertrag aus dem Hilfsdampfkreislauf 7 verdampft und anschließend als Dampf über die Dampfzuleitung 6 in den bodennahen, unteren Abschnitt der Dampfreinigungskolonne 5 geleitet.
Innerhalb der vertikal angeordneten Dampfreinigungskolonne 5 sind Kolonnenböden 10 in Stufen übereinander angeordnet, wobei die Kolonnenböden 10 vorzugsweise jeweils in Form eines Glockenbodens 11 ausgebildet sind.
Aus der Dampfreinigungskolonne 5 ist eine Überdruckleitung 12 geführt, die mit dem Abwasser-Sammelbehälter 9 oder einem anderen Sammelbehälter verbunden ist. In die Überdruckleitung 12 ist ein Sicherheitsventil 13 integriert, welches im Normalzustand geschlossen ist und welches auf Durchlass schaltet, wenn der Druck in der Überdruckleitung 12 einen vorab definierten Grenzwert überschreitet.
Weiterhin ist aus dem Boden bzw. Sumpf der Dampfreinigungskolonne 5 eine Konzentrat-Abwasserleitung 14 geführt, die mit einem in dieser Darstellung nicht näher gezeigten Konzentratsammelbehälter 15 verbunden ist. Des Weiteren ist eine Abwasser-Rückführleitung 50 zwischen dem Verdampferwärmetauscher 4 und dem Abwasser-Sammelbehälter 9 oder einem weiteren, separaten Abwasser-Sammelbehälter vorgesehen.
Im Ausführungsbeispiel führen sowohl die Konzentrat-Abwasserleitung 14 als auch die Abwasser-Rückführleitung 50 über einen Teilabschnitt der im Normalbetrieb als Abwasser-Speiseleitung 8 ausgebildeten Leitung. In der Abwasser-Speiseleitung 8 ist das Absperrventil 16 angeordnet, in der Abwasser-Rückführleitung 50 ist das Absperrventil 17 angeordnet, und in der Konzentrat-Abwasserleitung 14 ist das Absperrventil 18 angeordnet. Je nach gewünschtem Betriebsmodus kann durch entsprechende Stellung der Absperrventile 16, 17 und 18 entweder das Abwasser aus dem Abwasser-Sammelbehälter 9 in den Verdampferwärmetauscher 4 gespeist werden, oder von dort in den Abwasser-Sammelbehälter 9 zurückgeführt werden, oder das im Sumpf der Dampfreinigungskolonne 5 befindliche Abwasser-Konzentrat in den Konzentratsammelbehälter 15 geleitet werden.
Ferner ist aus der Dampfreinigungskolonne 5 eine vorzugsweise wärmeisolierte Abdampfleitung 19 geführt, die in einem Abluftkamin 20 endet. Im Bereich der Abdampfleitung 19 ist eine Aktivitätsmessstelle 21 angeordnet, welche zur Messung der Aktivität des durch die Abdampfleitung 19 geleiteten Brüdens (Wasserdampf-Luft-Gemisch) eingerichtet ist. Bevorzugt erfolgt hier eine zeitkontinuierliche Aktivitätsmessung. Weiterhin ist in der Abdampfleitung 19 stromab der Aktivitätsmessstelle 21 ein Absperrventil 22 und ggf. ein zusätzliches Drosselventil und/oder eine Drosselblende ausgebildet.
Weiterhin umfasst die Reinigungsvorrichtung 1 eine Kondensationsvorrichtung 23, die über eine Verbindungsleitung 24 an die Abdampfleitung 19 angebunden ist. Die Verbindungsstelle 25 der Verbindungsleitung 24 mit der Abdampfleitung 19 ist in einem Bereich zwischen der Aktivitätsmessstelle 21 und dem Absperrventil 22 angeordnet. Innerhalb der Verbindungsleitung 24 ist ein weiteres Absperrventil 26 ausgebildet.
Die Kondensationsvorrichtung 23 umfasst einen sekundärseitig mit einem Kühlwasserkreislauf 27 gespeisten bzw. rückgekühlten Rücklaufkondensator 28, einen mit dem Rücklaufkondensator 28 über eine Zuleitung 29 verbundenen Sammelbehälter 30, und einen mit dem Sammelbehälter 30 über eine Restgas-Leitung 31 verbundenen Gaskühler 32. Der Sammelbehälter 30 wird auch als Rücklauf-Sammelbehälter bezeichnet. Der sekundärseitig mit einem weiteren Kühlwasserkreislauf 33 gespeiste Gaskühler 32 ist mit einer in dieser Darstellung nicht näher gezeigten Abluftanlage 34 verbunden, die ihrerseits mit dem Abluftkamin 20 oder einem separaten Abluftkamin gekoppelt ist.
Im Bereich der Zuleitung 29 ist stromabwärts des Rücklaufkondensators 28 eine weitere Aktivitätsmessstelle 35 angeordnet, die zur Messung der Aktivität des in dem Rücklaufkondensator 28 gebildeten Kondensates eingerichtet ist, sowie eine Qualitätsmessstelle 36, für eine chemische Analyse und/oder eine Leitfähigkeitsmessung des Kondensates. Auch diese beiden Messstellen arbeiten vorzugsweise zeitkontinuierlich.
Weiterhin umfasst die Reinigungsvorrichtung 1 eine Rücklaufleitung 37, die die Kondensationsvorrichtung 23 mit der Verdampfungsvorrichtung 3 verbindet, wobei die Rücklaufleitung 37 aus dem Sammelbehälter 30 zum Kopf der Dampfreinigungskolonne 5 geführt ist. In die Rücklaufleitung 37 ist eine Rücklaufspeisepumpe 38 integriert, die zum Pumpen von Kondensat aus dem Sammelbehälter 30 zur Dampfreinigungskolonne 5 eingerichtet ist. Im Bereich der Rücklaufleitung 37 ist in einem Bypass zur Rücklaufspeisepumpe 38 eine Probenentnahmestelle 39 zur Entnahme und Prüfung von Proben des Kondensates vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können derartige Proben auch aus der Zuleitung 29 zwischen dem Rücklaufkondensator 28 und dem Sammelbehälter 30 gewonnen werden.
Das aufzureinigende Abwasser wird aus dem Abwasser-Sammelbehälter 9 über die Abwasser-Speiseleitung 8 durch das geöffnete Absperrventil 16 der Verdampfungsvorrichtung 3 zugeführt, wobei das Abwasser zunächst in den Verdampferwärmetauscher 4 geleitet wird. Mit der aus dem Hilfsdampfkreislauf 7 zugeführten Wärmeenergie wird das Abwasser verdampft und als Rohdampf durch die Dampfzuleitung 6 in die Dampfreinigungskolonne 5 eingebracht. Auf den bevorzugt als Glockenböden 11 ausgeführten Kolonnenböden 10 ist stets Kondensat (destilliertes Wasser) als Reinigungsmedium vorhanden, welches über die Rücklaufleitung 37 zugeführt wird und im Gegenstrom zum austeigenden Rohdampf nach unten rieselt. Dies gilt insbesondere auch im Fall eines reduzierten Dampfstromes, beispielsweise beim Anfahren der Reinigungsvorrichtung 1, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird. Beim Durchlaufen des Rohdampfes durch die Dampfreinigungskolonne 5 über die Kolonnenböden 10 werden die gelösten radioaktiven Substanzen sukzessive aus dem Rohdampf abgeschieden und im Reinigungsmedium auf den Kolonnenböden 10 auskondensiert.
In einer vorteilhaften Variante der Vorrichtung / des Verfahrens wird beim Betrieb das Konzentrat im Sumpf der Dampfreinigungskolonne 5 über die Leitungen 14 und 6 und den zwischengeschalteten Verdampferwärmetauscher 4 zumindest teilweise in einem Kreislauf geführt (rezirkuliert).
Das sich im Sumpf der Dampfreinigungskolonne 5 sammelnde, mit Aktivität angereicherte Konzentrat wird in vorgegebenen Zeitabständen oder alternativ kontinuierlich über die Konzentrat-Abwasserleitung 14 oder eine andere, separate Leitung (nicht dargestellt) aus der Dampfreinigungskolonne 5 nach unten abgeführt und durch das in diesem Fall auf Durchlass gestellte Absperrventil 18 dem Konzentrat-Sammelbehälter 15 zugeleitet.
Der in der Dampfreinigungskolonne 5 gebildete aufgereinigte Dampf wird als Brüden (Wasserdampf-Luft-Gemisch) über die wärmeisolierte Abdampfleitung 19 abgeführt. An der Aktivitätsmessstelle 21 wird die Aktivität des Dampfes kontinuierlich überprüft. Entspricht die gemessene Aktivität vorgegebenen Richtwerten, dann wird der Dampf durch das auf Durchlass geregelte Absperrventil 22 dem Abluftkamin 20 zugeleitet.
Zur Vermeidung von Kondensatbildung in der Abdampfleitung 19 wird ferner die Verdampfungsvorrichtung 3 mit Überdruck – im Vergleich zur äußeren Atmosphäre – betrieben. Ein solcher Überdruck kann beispielsweise durch eine Drosselung der Durchlassweite des Absperrventils 22 oder durch eine zusätzliche Drosselblende in der Abdampfleitung 19 gebildet werden, wobei zugleich eine Überhitzung des Dampfstroms erreicht wird. Der Betriebsdruck der Verdampfungsvorrichtung 3 und die Durchlassweite des Absperrventils 22 werden vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass trotz geringfügiger Wärmeverluste über die wärmeisolierte Abdampfleitung 19 eine Kondensatbildung innerhalb der Abdampfleitung 19 weitgehend vermieden wird.
Aus der Abdampfleitung 19 wird ein Teilstrom des Dampfstromes über die Verbindungsleitung 24 der Kondensationsvorrichtung 23 zugeleitet. Das Verhältnis dieses Teilstroms zum gesamten, aus dem Kopf der Dampfreinigungskolonne 5 austretenden Dampfstrom wird im Wesentlichen über die Durchlassweiten der Absperrventile 22 und 26 reguliert und bei vollständig geöffneten Absperrventilen 22 und 26 durch die Kondensationsleistung des Rücklaufkondensators 28 festgelegt. Das genannte Verhältnis beträgt unter Standard-Betriebsbedingungen bei Volllast ungefähr 1:5, sprich 20 %. Der abgezweigte Teilstrom wird im Rücklaufkondensator 28 kondensiert und das dabei gebildete Kondensat anschließend im Sammelbehälter 30 aufgefangen. Da von geringfügigen Probemengen abgesehen das gesamte im Rücklaufkondensator 28 gebildete Kondensat über den Sammelbehälter 30 zur Dampfreinigungskolonne 5 zurückgeführt wird, beträgt der Massenstrom dieses Rücklaufkondensates bei den genannten Bedingungen ungefähr 20 % des dem Verdampferwärmetauscher 4 eingangsseitig zugeführten Flüssigkeit-Massenstroms.
An der Aktivitätsmessstelle 35 im Bereich der Zuleitung 29 wird die Aktivität des Kondensates kontinuierlich überprüft, in Kombination mit einer chemischen Analyse und/oder einer Leitfähigkeitsmessung zur Qualitätsanalyse des Kondensates an der Qualitätsmessstelle 36. An der Probenentnahmestelle 39 werden in regelmäßigen Zeitabständen Proben des Kondensates eingesammelt und gesichert.
Die nicht kondensierbaren Restgase des dem Rücklaufkondensator 28 zugeführten Brüdens werden aus dem Sammelbehälter 30 über die Restgas-Leitung 31 abgeführt und über den Gaskühler 32 dem Abluftkamin 20 oder anderweitig einem Abluftsystem zugeführt.
Das aufgereinigte Kondensat in dem Sammelbehälter 30 wird mittels der Rücklaufspeisepumpe 38 durch die Rücklaufleitung 37 wieder der Verdampfungsvorrichtung 3 zugeführt, wobei das Kondensat von oben in die Dampfreinigungskolonne 5 eingebracht wird und als Reinigungsmedium über die Kolonnenböden 10 geleitet wird.
Eine Besonderheit der Reinigungsvorrichtung 1 besteht darin, dass der Rücklaufkondensator 28 im Volllastbetrieb für eine Kondensationsleistung von lediglich etwa 20 % der Volllast-Verdampfungsleistung der Verdampfungsvorrichtung 3 ausgelegt ist. Der Begriff „Verdampfungsleistung“ bezeichnet dabei das Volumen bzw. die Masse der pro Zeiteinheit verdampften Flüssigkeit, während der Begriff „Kondensationsleistung“ das Volumen bzw. die Masse des pro Zeiteinheit gebildeten Kondensats bezeichnet. Es wird also aus dem Abdampfstrom nur so viel Kondensat zurückgewonnen, wie zur Rückführung in die Dampfreinigungskolonne 5 und zur Rückspülung der Kolonnenböden vorgesehen ist. Der – mengenmäßig weitaus überwiegende – andere Anteil des durch den vorherigen Verdampfungsprozess gereinigten Abdampfes (Brüdens), hier etwa 80 %, wird hingegen direkt im dampfförmigen Zustand über den Abluftkamin 20 in die Atmosphäre ausgeblasen.
Alternativ zur Abgabe des Brüdens über den Abluftkamin 20 ist auch eine Abgabe über den Kühlturm oder dergleichen einer kerntechnischen Anlage denkbar.
Bei einer Überschreitung der zulässigen Aktivität des aufgereinigten Dampfes an der Aktivitätsmessstelle 21 oder bei einer Überschreitung der zulässigen Aktivität des Kondensats an der Aktivitätsmessstelle 35 in der Zuleitung 29, respektive ggf. einer erhöhten Leitfähigkeit des Kondensats an der Qualitätsmessstelle 36, wird das Absperrventil 22 geschlossen und der gesamte Dampfstrom über die Verbindungsleitung 24 mit dem vollständig geöffneten Absperrventil 26 der Kondensationsvorrichtung 23 zugeleitet. Zeitgleich wird die Zufuhr von Wärmeenergie aus dem Hilfsdampfkreislauf 7 und somit die Dampfproduktion in der Verdampfungsvorrichtung 3 gedrosselt, um eine unzulässige Zunahme des Druckes innerhalb der Verdampfungsvorrichtung 3 und der Abdampfleitung 19 zu unterbinden.
Durch die bereits zugeführte Wärmeenergie kann infolge der begrenzten Kondensationsleistung des Rücklaufkondensators 28 bereits ein unzulässiger Druckaufbau bewirkt werden: Zur Abhilfe wird überschüssiger Dampf über die Überdruckleitung 12 zu dem Abwasser-Sammelbehälter 9 oder in eine separate Kondensationskammer zurückgeführt. Aus dem Abwasser-Sammelbehälter 9 wird dann kein zusätzliches Abwasser über die Abwasser-Speiseleitung 8 in den Verdampferwärmetauscher 4 geleitet, und überschüssiges Abwasser wird aus dem Verdampferwärmetauscher 4 über die Abwasser-Speiseleitung 8 in den Abwasser-Sammelbehälter 9 zurückgeführt, nämlich durch eine Schließung des Absperrventils 16 bzw. durch eine Öffnung des Absperrventils 17. Unterschreitet der Dampfdruck den Grenzwert wieder, so schließt das Sicherheitsventil 13 automatisch. Nach einer Stabilisierung der Lage wird das Absperrventil 16 wieder geöffnet und die Drosselung der Wärmezufuhr aufgehoben.
Im Zuge des Anfahrvorgangs der Reinigungsvorrichtung 1, bei dem die Verdampfungsleistung der Verdampfungsvorrichtung 3 von Null ausgehend stetig hochgefahren wird, verbleibt das Absperrventil 22 in der Abdampfleitung 19 zunächst in einem geschlossenen Zustand, so dass zunächst der gesamte Dampfstrom in die Kondensationsvorrichtung 23 geleitet und kondensiert wird (100 % Rücklaufleistung). Sobald die Verdampfungsleitung der Verdampfungsvorrichtung 3 einen Wert erreicht, bei dem die Kondensationsvorrichtung 23 unter Volllast arbeitet, nämlich im vorliegenden Fall bei etwa 20 % der Volllast-Verdampfungsleistung, wird die Verdampfungsleistung bei diesem Wert zunächst für eine Weile konstant gehalten.
Damit wird erreicht, dass die Kolonnenböden 10 in der Dampfreinigungskolonne 5 durch das rücklaufende Kondensat hinreichend gespült werden, so dass bereits in dieser Phase des Anfahrvorganges eine hinreichende Aufreinigung des Dampfes erfolgt. Während dieser stationären Phase des Anfahrvorgangs wird an der Aktivitätsmessstelle 21 der Aktivitätszustand des Dampfes und an der Aktivitätsmessstelle 35 der Aktivitätszustand und an der Qualitätsmessstelle 36 die chemische Qualität des Kondensates geprüft. In Abhängigkeit der Prüfungsergebnisse kann die voreingestellte Dauer der stationären Phase verlängert werden, bis vorgegebene Richtwerte für die Prüfergebnisse erfüllt sind. Danach erfolgt eine erneute Erhöhung des Bruttoverdampfungsumsatzes bzw. der Verdampfungsleistung der Verdampfungsvorrichtung 3 bis hin zum Volllastzustand und zeitgleich eine entsprechende Öffnung des Durchlassventils 22, so dass eine Abgabe des die Rücklaufleistung (Kondensationsleistung) überschreitenden Anteils des Brüdens an den Abluftkamin 20 erfolgt.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 2. In Ergänzung zu den in 1 beschriebenen Komponenten ist ein weiterer Kondensator, nämlich der Anfahrkondensator 40 vorgesehen, dessen primäres Rohrleitungssystem ausgangsseitig über eine Anbindungsleitung 41 mit der Zuleitung 29 verbunden ist, und der sekundärseitig durch einen Kühlwasserkreislauf 42 rückgekühlt wird. Über eine weitere Anbindungsleitung 43 ist der Anfahrkondensator 40 eingangsseitig mit der Abdampfleitung 19 verbunden, sowie ggf. mit einer in dieser Darstellung nicht näher konkretisierten zweiten Verdampfungsvorrichtung 44. Im Bereich der Anbindungsleitung 43 zwischen dem Anfahrkondensator 40 und der Abdampfleitung 19 ist ein Absperrventil 45 vorgesehen. Ein weiteres Absperrventil 46 ist im Bereich der Ankoppelung an die zweite Verdampfungsvorrichtung 44 vorgesehen. Kurz gefasst ist der Anfahrkondensator 40 parallel zum Rücklaufkondensator 28 geschaltet.
Im Unterschied zu dem in Zusammenhang mit der Anlage gemäß 1 beschriebenen Anfahrvorgang kann der Anfahrvorgang in dieser Konfiguration verkürzt werden, indem der Rücklaufkondensator 28 und der Anfahrkondensator 40 im Parallelbetrieb arbeiten. Die maximale Kondensationsleitung des Anfahrkondensators 40 ist auf 80 % der maximalen Verdampfungsleistung (Bruttoverdampfungsleistung) der Verdampfungsvorrichtung 3 ausgelegt, so dass mit den zusätzlichen 20 % des Rücklaufkondensators 28 die gesamte maximale Verdampfungsleistung der Verdampfungsvorrichtung 3 abgedeckt wird und auf die oben beschriebene stationäre Phase verzichtet werden kann. Durch die im Anfahrbetrieb verbesserte Rückspülung der Kolonnenböden 10 in der Dampfreinigungskolonne 5 ist alternativ zu einer Glockenbodenkolonne auch die Verwendung einer Siebbodenkolonne vorteilhaft.
Im regulären Betrieb kann über den Anfahrkondensator 40 auch die zweite Verdampfungsvorrichtung 44 mit eingekoppelt werden. Weiterhin ist eine Nutzung des Anfahrkondensators 40 als Notkondensator möglich, falls der Rücklaufkondensator 28 versagt, oder, im Parallelbetrieb mit dem Rücklaufkondensator 28, zur Erhöhung der Kondensationsleistung in dem Fall, dass das Absperrventil 22 geschlossen werden muss und zeitgleich die Abschaltung der Wärmeenergiezufuhr über den Hilfsdampfkreislauf 7 versagt.
Bezugszeichenliste

1: Reinigungsvorrichtung
2: Reinigungsvorrichtung
3: Verdampfungsvorrichtung
4: Verdampferwärmetauscher
5: Dampfreinigungskolonne
6: Dampfzuleitung
7: Hilfsdampfkreislauf
8: Abwasser-Speiseleitung
9: Abwasser-Sammelbehälter
10: Kolonnenboden
11: Glockenboden
12: Überdruckleitung
13: Sicherheitsventil
14: Konzentrat-Abwasserleitung
15: Konzentrat-Sammelbehälter
16: Absperrventil
17: Absperrventil
18: Absperrventil
19: Abdampfleitung
20: Abluftkamin
21: Aktivitätsmessstelle
22: Absperrventil
23: Kondensationsvorrichtung
24: Verbindungsleitung
25: Verbindungsstelle
26: Absperrventil
27: Kühlwasserkreislauf
28: Rücklaufkondensator
29: Zuleitung
30: Sammelbehälter
31: Restgas-Leitung
32: Gaskühler
33: Kühlwasserkreislauf
34: Abluftanlage
35: Aktivitätsmessstelle
36: Qualitätsmessstelle
37: Rücklaufleitung
38: Rücklaufspeisepumpe
39: Probenentnahmestelle
40: Anfahrkondensator
41: Anbindungsleitung
42: Kühlwasserkreislauf
43: Anbindungsleitung
44: Verdampfungsvorrichtung
45: Absperrventil
46: Absperrventil
50: Abwasser-Rückführleitung

Claims

Reinigungsvorrichtung (1) für Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage, mit einer Verdampfungsvorrichtung (3), mit einer Kondensationsvorrichtung (23), mit einer Abluftvorrichtung (20) und mit einer Anzahl von Prüfvorrichtungen (21, 39), wobei • die Verdampfungsvorrichtung (3) mit einer Abwasser-Speiseleitung (8) und vorzugsweise mit einer Überdruckleitung (12) verbunden ist, • die Verdampfungsvorrichtung (3) mittels einer Abdampfleitung (19) mit der Abluftvorrichtung (20) verbunden ist, • aus der Abdampfleitung (19) eine mit der Kondensationsvorrichtung (23) verbundene Verbindungsleitung (24) abzweigt, • die Kondensationsvorrichtung (23) mit der Verdampfungsvorrichtung (3) mittels einer Rücklaufleitung (37) verbunden ist, • jeweils in den Bereichen der Abdampfleitung (19) und der Rücklaufleitung (37) zumindest eine Prüfvorrichtung (21, 39) vorgesehen ist, und • in der Abdampfleitung (19), vorzugsweise auch in der Verbindungsleitung (24), zumindest ein Absperrventil (22, 26) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Kondensationsvorrichtung (23) für eine maximale Kondensationsleistung im Bereich von 10 % bis 30 %, vorzugsweise 20 % der maximalen Verdampfungsleistung der Verdampfungsvorrichtung (3) ausgelegt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verdampfungsvorrichtung (3) einen Verdampferwärmetauscher (4) und eine Dampfreinigungskolonne (5) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei in der Dampfreinigungskolonne (5) ein Glockenboden (10, 11), ein Siebboden (10) oder ein Ventilboden (10) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine Überdruckleitung (12) mit der Dampfreinigungskolonne (5) verbunden ist und in der Überdruckleitung (12) ein Sicherheitsventil (13) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein mit der Abwasser-Speiseleitung (8) und vorzugsweise mit einer Überdruckleitung (12) verbundener Abwasser-Sammelbehälter (9) vorgesehen ist und/oder ein mit der Verdampfungsvorrichtung (3) verbundener Konzentrat-Sammelbehälter (15) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem Bereich der Abdampfleitung (19) zwischen der Verdampfungsvorrichtung (3) und der abzweigenden Verbindungsleitung (24) eine Prüfvorrichtung (21) vorgesehen ist, und zwischen der abzweigenden Verbindungsleitung (24) und der Abluftvorrichtung (20) ein Absperrventil (22) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kondensationsvorrichtung (23) einen Rücklaufkondensator (28) und einen Sammelbehälter (30) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei zwischen dem Rücklaufkondensator (28) und dem Sammelbehälter (30) eine Prüfvorrichtung (35, 36) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kondensationsvorrichtung (23) mit der Abluftvorrichtung (20) verbunden ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Kondensationsvorrichtung (23) einen Gaskühler (32) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9 in Verbindung mit Anspruch 11, wobei der Gaskühler (32) mit dem Sammelbehälter (30) verbunden ist.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei zwischen der Kondensationsvorrichtung (23) und der Abdampfleitung (19) ein mit der Kondensationsvorrichtung (23) und mit der Abdampfleitung (19) verbundener Anfahrkondensator (40) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zwischen der Kondensationsvorrichtung (23) und der Verdampfungsvorrichtung (3) eine mit der Rücklaufleitung (37) verbundene Rücklaufspeisepumpe (38) angeordnet ist.
Vorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei zwischen der Kondensationsvorrichtung (23) und der Verdampfungsvorrichtung (3) mit der Rücklaufleitung (37) verbunden die Prüfvorrichtung (39) eingerichtet ist.
Vorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist, die zur automatischen Regelung einer Anzahl von Absperrventilen (16, 17, 18, 22, 26, 45, 46) und der der Verdampfungsvorrichtung (3) zugeführten Wärmemenge ausgebildet ist.
Verfahren zur Reinigung von Abwasser aus einer kerntechnischen Anlage mit einer Vorrichtung (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei • radioaktives Abwasser in der Verdampfungsvorrichtung (3) verdampft und aufgereinigt wird, • ein erster Teilstrom des entstehenden Dampfes in die Kondensationsvorrichtung (23) geleitet und das dabei sich bildende Kondensat in die Verdampfungsvorrichtung (3) zurückgeführt wird, und • ein zweiter Teilstrom des entstehenden Dampfes über die Abdampfleitung (19) abgeführt und im dampfförmigen Zustand in die umliegende Atmosphäre entlassen wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei im Normalbetrieb bei Volllast der Verdampfungsvorrichtung (3) der Anteil des ersten Teilstroms am Gesamtstrom des entstehenden Dampfes im Bereich zwischen 10 % und 30 % liegt und vorzugsweise 20 % beträgt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der erste und der zweite Teilstrom in Summe dem Gesamtstrom des entstehenden Dampfes entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei in dem Fall, dass eine der Prüfvorrichtungen (21, 39) ein negatives Prüfergebnis in Bezug auf den Dampf und/oder das Kondensat feststellt, das Absperrventil (22) im Bereich der Abdampfleitung (19) geschlossen und der gesamte Strom des entstehenden Dampfes durch die Kondensationsvorrichtung (23) geleitet wird, und wobei simultan die der Verdampfungsvorrichtung (3) zugeführte Wärmeenergie gedrosselt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei im Anfahrbetrieb • zunächst bei geschlossenem Absperrventil (22) in der Abdampfleitung (19) der gesamte Strom des entstehenden Dampfes durch die Kondensationsvorrichtung (23) geleitet wird, wobei die Verdampfungsleistung der Verdampfungsvorrichtung (3) von Null ausgehend bis zu einem Wert erhöht wird, bei dem die Kondensationsvorrichtung (23) unter Volllast arbeitet, • dann die Verdampfungsleistung bei diesem Wert für eine Weile konstant gehalten wird, und • schließlich bei gleichzeitiger Öffnung des Absperrventils (22) die Verdampfungsleistung bis zu einem maximalen Wert erhöht wird, so dass der die Kondensationsleistung der Kondensationsvorrichtung (23) übersteigende Anteil des entstehenden Dampfes in die umliegende Atmosphäre entlassen wird.