DE102018207900B3 - Beseitigungsvorrichtung für nuklearen Brennstoff und Verfahren zur Beseitigung von nuklearem Brennstoff - Google Patents

Beseitigungsvorrichtung für nuklearen Brennstoff und Verfahren zur Beseitigung von nuklearem Brennstoff Download PDF

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Abstract

Für eine zuverlässige und reproduzierbare Beseitigung von nuklearem Brennstoff (62) in Gestalt von Brennstoffschlämmen und/oder -partikeln, die in einer Flüssigkeit (60) enthalten sind, ohne wesentlich ein hierzu benötigtes Werkzeug zu kontaminieren, wird eine Beseitigungsvorrichtung (2) vorgeschlagen, umfassend
• ein Filter (4) mit einer Filterkartusche (14), die mit der Flüssigkeit (60) in strömungsmäßige Verbindung bringbar ist,
• ein Werkzeug (6) zum Ansaugen der Flüssigkeit (60) mit einem vorzugsweise linear beweglichen Kolben (10),wobei das Werkzeug (6) derart am Filter (4) befestigbar ist, dass durch eine Bewegung des Kolbens (10) Druckänderungen im Filter (4) bewirkt werden, so dass bei der bestimmungsgemäßen Verwendung die angesaugte Flüssigkeit (60) die Filterkartusche (14) durchströmt und der Brennstoff (62) in der Filterkartusche (14) abgeschieden wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beseitigungsvorrichtung für nuklearen Brennstoff in Gestalt von Brennstoffschlämmen und/oder -partikeln, die in einer Flüssigkeit enthalten sind. Sie betrifft ferner ein entsprechendes Betriebsverfahren.
  • Beim Einsatz von Brennelementen in einem Kernreaktor kann es vorkommen, dass Brennstäbe undicht oder auch defekt werden. Diese Brennstäbe müssen, um das Brennelement für den weiteren Einsatz wieder zu ertüchtigen, aus dem Brennelement, im Rahmen einer Reparatur im Brennelement-Lagerbecken, entnommen und der Freiraum mit einem Dummy- oder Ersatzstab bestückt werden. Während dieser Handhabungen oder auch Lagerung eines defekten Brennstabes in einem Brennstabköcher im Brennelement-Lagerbecken kann es vorkommen, dass Brennstoff aus dem Brennstab freigesetzt wird. Aufgabe ist es hierbei, den Brennstoff wieder weitestgehend vollständig aufzusammeln und so zu verpacken, dass dieser wieder auf den Entsorgungspfad für Brennstoffe gebracht werden kann.
  • Bislang ist es üblich, diesen Brennstoff zusammen mit anderen im Brennelement-lagerbecken oder Reaktorbecken befindlichen Kleinteilen und Schlämmen mittels einer Absaugpumpe in eine Filteranordnung zu überführen, die den Brennstoff partikeldicht einschließt. Diese Filteranordnung, in vielen Fällen handelt es sich um eine Anordnung von Filterkerzen aus Kunststoff, wird als mittelaktiver Abfall entsorgt. Bei mittelaktivem Abfall sind jedoch die zulässigen Anteile an Brennstoff sehr begrenzt, was demzufolge Probleme bereiten kann. Eine Extraktion der Brennstoffpartikel aus einem mittelaktiven Abfallgebinde ist mit erheblichen Aufwand, wenn überhaupt in angemessener Weise durchführbar, verbunden.
  • Größere Brennstoffteile können mit den üblicherweise in einem Kernkraftwerk vorhandenen Greifeinrichtungen (z. B. Zangen, Pinzetten) gehandhabt werden. Der Brennstoff kann aber auch als Staub (Partikelgröße im Mikrometerbereich) bis zu Teilen eines Pellets (mit einer Ausdehnung im Bereich von Millimetern) vorliegen. Es treten auch schlammartige Erscheinungsformen des Brennstoffs auf. Treten staubförmige oder schlammartige Brennstoffpartikel mit Werkzeugen, oder generell Oberflächen, in Kontakt, so ist mit einer sehr hohen Kontamination zu rechnen. Diese Kontaminationen sind auch schwierig zu entfernen.
  • Der nachfolgend beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren anzugeben, mit denen nukleare Brennstoffschlämme und -partikel im Unterwasser-Einsatz gehandhabt und, ohne wesentlich ein hierzu benötigtes Werkzeug zu kontaminieren, auf möglichst direktem Weg in eine Filterkartusche abgeschieden werden können.
  • Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch eine Beseitigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das zugehörige Verfahren ist in Anspruch 13 spezifiziert.
  • Demnach handelt es sich um eine Beseitigungsvorrichtung für nuklearen Brennstoff in Gestalt von Brennstoffschlämmen und/oder -partikeln, die in einer Flüssigkeit enthalten sind, umfassend
    • • ein Filter mit einer Filterkartusche, die mit der Flüssigkeit in strömungsmäßige Verbindung bringbar ist,
    • • ein Werkzeug zum Ansaugen der Flüssigkeit mit einem vorzugsweise linear beweglichen Kolben,
    wobei das Werkzeug derart am Filter befestigbar ist, dass durch eine Bewegung des Kolbens Druckänderungen im Filter bewirkt werden, so dass bei der bestimmungsgemäßen Verwendung die Flüssigkeit die Filterkartusche durchströmt und der Brennstoff in der Filterkartusche abgeschieden bzw. zurückgehalten wird.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es zweckmäßig ist, Brennstoffschlämme und -partikel durch einen Saugvorgang in eine Filterkartusche zu befördern und darin zurückzuhalten. Die Entsorgung kann dann über den Entsorgungspfad für Brennstoff erfolgen. Bei der bisherigen Entsorgung über Kunststofffilter und als mittelaktiver Abfall, kann es durch die sehr intensive Strahlung des Brennstoffs zur Aufspaltung von Kohlenwasserstoffverbindungen kommen, was in bestimmten Konstellationen zur Produktion von Gasen führen kann. Diese Gase in Abfallgebinden stellen ein Problem bezüglich des möglichen Druckanstiegs dar. Laut der zu beachtenden behördlichen Deklaration von mittelaktiven Abfällen ist daher nur eine kleine begrenzte Menge von Brennstoffverunreinigungen erlaubt. Durch undefiniertes Einsaugen von Schlämmen oder Brennstoffpartikeln und Abscheiden auf den zu entsorgenden Filterkartuschen kann diese Begrenzung nicht bilanziert und letztlich auch nicht deklariert werden. Ein derart undefiniertes Einsaugen, wie es bei Verwendung üblicher Saugvorrichtungen vorkommt, ist daher zu vermeiden. Außerdem sind derartige Saugvorrichtungen üblicherweise nur schwer dekontaminierbar.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet stattdessen ein spezialisiertes Saugwerkzeug, das für den Betrieb unmittelbar mechanisch mit dem Filter verbunden wird und dabei eine gemeinsam handhabbare Einheit bildet. Kernstück des Werkzeugs ist ein vorzugsweise linear beweglicher Kolben, der ein wohldefiniertes, dosiertes und reproduzierbares Ansaugen von Flüssigkeit über eine separate Eintrittsöffnung in die Filterkartusche und ein anschließendes Herauspressen der Flüssigkeit aus der Filterkartusche durch deren Filterelemente ermöglicht, wobei der mitgeführte Brennstoff an den Filterelementen hängen bleibt und sich in der Filterkartusche sammelt. Ein als Ventilkörper wirksamer Verschluss gibt dabei vorteilhafterweise selbsttätig in Abhängigkeit von den durch die Kolbenbewegung bewirkten Druck- und/oder Strömungsänderungen die Eintrittsöffnung frei (Ansaugphase) oder verschließt sie (Auspressphase).
  • Vorteilhafterweise ist das Werkzeug durch eine Bajonettverbindung, alternativ beispielsweise durch eine Schraubverbindung mit dem Filter verbindbar.
  • Vorteilhafterweise weist die Filterkartusche Filterelemente aus Sintermetall auf, die auch bei intensiver Strahlung keine nennenswerten Mengen von Gasen freisetzen. Um die grundsätzliche Filterfunktion zu gewährleisten, kann aber auch ein Material für das jeweilige Filterelement verwendet werden, das nicht aus Metall ist (z. B. Kunststoff, Keramik, Naturstoffe, Glasfaser etc.).
  • Um eine besonders gute Dichtwirkung zu erzielen, ist der Verschluss vorteilhafterweise nach Art eines Kegel-/Kugelverschlusses ausgebildet. Andere Verschlüsse, insbesondere durch Anliegen zweier Flächen (z. B. Stirnseite Zylinder und Stirnseite Rohr oder Kegel/Kegel-Verschluss) oder einer Fläche und einer Mantellinie (z. B. Kegel am Verschluss und Innenkante am Ende des Rohres) sind jedoch auch denkbar.
  • Vorteilhafterweise ist der Hubweg des Verschlusses durch einen Querstift begrenzt. Bevorzugt ist die Ausgestaltung derart, dass eine Hülse auf einem Innenrohr sitzt, wobei die Hülse und damit indirekt auch das Innenrohr (denn die Hülse hat einen Anschlag zum Innenrohr) durch den Querstift in seiner axialen Lage fixiert wird.
  • Vorteilhafterweise ist die Filterkartusche von einem geschlitzten Rohr umgeben ist, welches an der Filterkartusche anliegt. Dieses geschlitzte Rohr hat die Eigenschaft, beim Ansaugvorgang den Widerstand im Strömungsweg durch die Filterelemente zu erhöhen, so dass dann die Flüssigkeit und die Brennstoffschlämme und/oder -partikel stattdessen überwiegend oder sogar ausschließlich über das Saugrohr (Innenrohr) gefördert werden. Beim Auspressvorgang jedoch wird durch die dann mögliche Erweiterung der Schlitze ein kleinerer Widerstand im Filter bewirkt, was für die Abscheidung förderlich ist.
  • In Verbindung mit einer Messung der Kolbengeschwindigkeit ist bei bekannter Kraft auf den Kolben oder Messung des Drucks bei vorgegebenen Volumenstrom beim Einspeisen von Flüssigkeit durch einen Hohlraum der Kolbenstange sogar eine quantitative Erfassung der Beladung der Filterkartusche mit Brennstoff möglich.
  • Mit der erfindungsgemäßen Beseitigungsvorrichtung lassen sich im Prinzip alle Sorten von nuklearen Brennstoffschlämmen und/oder -partikeln in wässriger Umgebung einsammeln, sofern der Einlassquerschnitt größer als die Partikelgröße ist, etwa in einem Abkling- oder Lagerbecken für Brennelemente eines Kernkraftwerks oder einer Lagerstätte. Dies gilt insbesondere für Druck- oder Siedewasserreaktoren. Es lassen sich aber auch sonstige nukleare oder nicht-nukleare Abfälle mit entsprechender Konsistenz (Schlämme, Suspension, kleine Partikel in flüssiger Umgebung) auf analoge Weise beseitigen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Beseitigungsvorrichtung und damit zusammenhängende Vorteile gehen aus den abhängigen Ansprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
    • 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Beseitigungsvorrichtung für nuklearen Brennstoff mit einem Filter, der sich aus den Komponenten Filterkartusche, Innenrohr, Mutter, geschlitztes Rohr, Hülse, Verschluss und Querstift zusammensetzt, und mit einem Werkzeug, das sich aus den Komponenten Saugrohr, Kolben und Kolbenstange zusammensetzt.
    • 2 zeigt im Längsschnitt eine Variante der Beseitigungsvorrichtung, bei der die Kolbenstange des Werkzeuges innen hohl ist.
    • 3 zeigt im Sinne einer schematischen Prinzipdarstellung eine Bajonettverbindung zwischen Werkzeug und Filter.
    • 4 zeigt im Längsschnitt und in seitlicher Draufsicht ein Saugrohr mit Bajonettnuten.
    • 5 zeigt im Längsschnitt eine Filterkartusche mit eingesetztem Querstift.
    • 6 zeigt im Längsschnitt und in seitlicher Draufsicht ein geschlitztes Rohr.
    • 7 zeigt im Längsschnitt eine Hülse.
    • 8 zeigt im Längsschnitt einen Verschluss.
    • 9 zeigt im Längsschnitt und in seitlicher Draufsicht einen Deckel der Filterkartusche.
    • 10 zeigt die Beseitigungsvorrichtung aus 1 im Einsatz unter Wasser.
  • Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Beseitigungsvorrichtung 2 für nuklearen Brennstoff anhand eines Längsschnitts durch die zusammenmontierte, betriebsbereite Beseitigungsvorrichtung 2 dargestellt. Aufgrund ihrer Funktionsweise kann die Beseitigungsvorrichtung 2 auch als Absaugvorrichtung bezeichnet werden.
  • Die Beseitigungsvorrichtung 2 umfasst einen Filter 4 und ein Werkzeug 6, die im zusammenmontierten Zustand lösbar miteinander verbunden sind. Das Werkzeug 6 wird gebildet durch ein Saugrohr 8, in dem ein Kolben 10 mit Kolbenstange 12 montiert ist. Der Filter 4 umfasst hier im Beispiel die Komponenten Filterkartusche 14, Innenrohr 16, Mutter 18, geschlitztes Rohr 20, Hülse 22, Verschluss 24 und Querstift 26. Zur Filterkartusche 14 gehört auch ein Deckel 28 (siehe 9), der jedoch bei der Verwendung in der Beseitigungsvorrichtung 2 nicht aufgesetzt und daher in 1 nicht dargestellt ist. Das Werkzeug 6 dient zum einen zur Handhabung und Halterung des Filters 4. Zum anderen kann mit dem Werkzeug 6 Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine wässrige Suspension, aus einem umliegenden Becken angesaugt und durch die Filterkartusche 14 hindurch ausgestoßen werden. Dabei bleiben in der Flüssigkeit enthaltene nukleare Brennstoffschlämme und -partikel an den Filterelementen 30 der Filterkartusche 14 hängen und bleiben in selbiger zurück. Nach Beendigung des Absaugvorganges wird das Werkzeug 6 wieder vom Filter 4 abgenommen bzw. entfernt. Der mit Brennstoffschlämmen und -partikeln beladene Filter 4 wird durch den auf die Filterkartusche 14 gesetzten Deckel 28 (siehe 9) verschlossen und als eine Einheit entsorgt.
  • Der Betriebsvorgang wird weiter unten noch eingehender erläutert. Nun zunächst zu den Details der Beseitigungsvorrichtung 2:
  • Im Werkzeug 6 ist ein Kolben 10 mittels einer Kolbenstange 12 in Längsachse des Saugrohres 8 beweglich gelagert. Zum Ansaugen von Flüssigkeit wird der Kolben 10 gemäß der in 1 dargestellten bevorzugten Orientierung der Beseitigungsvorrichtung 2 nach oben und zum Ausstoßen nach unten bewegt. Der Kolben 10 ist so ausgeführt, dass er mit Dichtelementen (nicht dargestellt) versehen ist, die den Zwischenraum zwischen der Außenseite des Kolbens 10 und der Innenseite des Saugrohres 8 zueinander soweit abdichten, dass zwar eine hohe Dichtigkeit gegeben ist, aber noch eine relative Bewegung möglich ist.
  • Gemäß der in 2 dargestellten Variante können die Kolbenstange 12 und der Kolben 10 auch hohl ausgeführt sein, so dass vor oder während des Ausstoßvorgangs über diesen Hohlraum 32 noch sauberes Wasser eingespeist werden kann, um die Innenseite des Saugrohres 8 zu spülen (dekontaminieren).
  • Die für den Absaugvorgang erforderliche mechanische Verbindung zwischen Werkzeug 6 und Filter 4 wird z. B. mittels einer Dreh-Steck-Verbindung oder Bajonettverbindung realisiert, bei der der weiter unten noch genauer beschriebene Querstift 26 des Filters 4 in die Bajonettnut 36 des Werkzeugs 6 (in der Wand des Saugrohrs 8) eingreift. Dies ist exemplarisch in 3 dargestellt. Eine von der Wirkung her ähnliche, alternative Verbindung zwischen Werkzeug 6 und Filter 4 ist beispielsweise auch als Schraubverbindung, bei kürzerem Querstift 26, denkbar.
  • Wichtig ist, dass die Verbindung zwischen Werkzeug 6 und Filter 4, konkret zwischen Saugrohr 8 und Filterkartusche 14 möglichst dicht ist, so dass keine Flüssigkeit durch dazwischen liegende Spalte von innen nach außen oder umgekehrt strömen kann. Dies wird durch den passgenauen, überlappenden Sitz des Saugrohrs 8 auf der Filterkartusche 14 erreicht. Wie im Beispiel gemäß 1 dargestellt, kann dazu die Wandstärke des Saugrohrs 8 im Überlappungsbereich mit der Filterkartusche reduziert sein, wobei am oberen Ende des Überlappungsbereiches durch die stufenartige Erweiterung der Wandstärke ein Endanschlag ausgebildet ist.
  • Die im Filter 4 befindliche Filterkartusche 14, auch als Filterkerze bezeichnet, ist bevorzugt ein Sintermetallfilter mit einer definierten Filterfeinheit, um die Brennstoffschlämme zurückzuhalten. Die zur Filterung vorgesehenen Filterelemente 30 sind bevorzugt innerhalb der zylindrischen Mantelfläche der Filterkartusche 14 ausgebildet. Die Filterkartusche 14 ist nach oben (in der Orientierung gemäß 1) offen und hat in der Bodenplatte 38 zentral eine Gewindebohrung 40, in der das Innenrohr 16 eingeschraubt ist. Zur Konterung und Fixierung der Verschraubung wird bei der Montage von unten die Mutter 18 gegengeschraubt. Ansonsten ist der Boden der hohlzylindrischen Filterkartusche 14 durch die Bodenplatte 38 verschlossen.
  • Das Innenrohr 16 bildet einen Einlasskanal oder eine Eintrittsöffnung 42 für von außen in die Filterkartusche 14 einströmendes Wasser. Die Eintrittsöffnung 42 ist mit einem Verschluss 24 ausgestattet, der sich selbsttätig in Abhängigkeit von den durch die Kolbenbewegung verursachten Druckänderungen öffnet oder schließt. Der Verschluss 24 bildet damit gewissermaßen ein Rückschlagventil bzw. einen Rückflussverhinderer.
  • Am oberen Ende der Filterkartusche 14 hat diese eine Querbohrung 44 zur Aufnahme des Querstiftes 26 (siehe 5). Auf die Außenseite der Filterkartusche 14 wird bei der Montage das geschlitzte Rohr 20 lose aufgesteckt. Das in Richtung der Längsachse durchgehend und in Abschnitten quer geschlitzte Rohr 20 (siehe 6) ist als federndes gebogenes Blech gefertigt, das mit leichter Vorspannkraft an der Außenseite der Filterkartusche 14 anliegt.
  • Die Hülse 22 (siehe 7), mit Querbohrung 46 zur Aufnahme des Querstiftes 26, wird bei der Montage von oben auf das Innenrohr 16 geschoben. Nach dem Einführen des im oberen Teil zylindrischen Verschlusses 24 (siehe 8) in das Innenrohr 16 wird durch Anbringung des Querstiftes 26 die Höhenlage der Hülse 22 fixiert und damit das Innenrohr 16 und die Hülse 22 mit der Filterkartusche 14 verbunden. Gleichzeitig begrenzt der Querstift die Bewegungsfreiheit (Hubhöhe) des in der Hülse linear beweglichen Verschlusses 24 nach oben.
  • Der Querstift 26 ragt bevorzugt an beiden Seiten der Filterkartusche 14 über diese hinaus, um die vorgenannte Bajonettverbindung mit dem Werkzeug 6 realisieren zu können. Das obere Ende 48 des Innenrohres 16 ist an der Innenseite so kegelförmig angefasst, dass es zusammen mit der kugelförmigen unteren Ausbildung des Verschlusses 24 einen dichten Kegel-/Kugelverschluss (Ventilsitz) bildet.
  • Die Hülse 22 hat im Lagebereich des Verschlusses 24 seitliche taschenförmige Ausnehmungen 50, um zum einen das Ausströmen der Flüssigkeit aus der Hülse 22 zu ermöglichen und zum anderen über die verbleibenden Längsstege 52 eine Führung des Verschlusses 24 zu ermöglichen.
  • Der Deckel 28 (siehe 9) wird nach Beendigung des Absaugvorgangs, also bei gefülltem und vom Werkzeug 6 getrennten Filter 4 auf das Filter 4 aufgesetzt, um dieses zu verschließen. Zur besseren Handhabung ist an der Oberseite des Deckels 28 vorteilhafterweise ein Knauf 54 angebracht. Der Deckel 28 weist bevorzugt Bajonettnuten 58 auf, die mit dem durch die Filterkartusche 14 gesteckten Querstift 26 zusammenwirken, um analog zur Befestigung des Saugrohrs 28 eine Bajonettverriegelung zu verwirklichen.
  • Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:
  • Beim Ansaugvorgang wird durch die Kolbenbewegung nach oben ein Unterdruck im Saugrohr 8 und Filter 4 gegenüber der Umgebung erzeugt. Dies hat zur Folge, dass der Verschluss 24 durch das über das Innenrohr 16 einströmende Wasser angehoben wird und die an der unteren Öffnung des Innenrohres 16 befindlichen Brennstoffschlämme sowie -partikel bis in das Saugrohr 8 angesaugt werden. Die Strömung durch das Innenrohr 16 wird dadurch begünstigt, dass das geschlitzte Rohr 20 zum Großteil die Außenseite der Filterkartusche 14 abdeckt und damit eine Zuströmung über diese Außenseite (und durch die Filterelemente 30 hindurch) weitestgehend verhindert. Der Hubweg und Geschwindigkeit des Kolbens 10 ist so ausgelegt, dass der Brennstoffschlamm und die Brennstoffpartikel noch sicher angesaugt werden.
  • Beim Auspressvorgang, d. h. der Kolbenbewegung nach unten, schließt zunächst, aufgrund der Schwerkraft und Fluidbewegung, der Verschluss 24 die strömungsmäßige Verbindung zum Innenrohr 16 und das Wasser kann nur noch durch die Filterelemente 30 der Filterkartusche 14 nach außen strömen. Durch den Druckaufbau im Filter 4 und im Zwischenraum zum geschlitzten Rohr 20 wird dieses zum „Öffnen“ gezwungen, und zwar infolge der Erweiterung der Spaltbreite im Längsschlitz.
  • Wie bereits beschrieben, wird in der Variante gemäß 2 vor oder während des Ausstoßvorgangs zusätzliches Wasser über die Kolbenstange 12 eingespeist, um das Saugrohr 8 zu dekontaminieren.
  • Der Brennstoffschlamm und die Brennstoffpartikel werden auf der Innenseite der Filterkartusche 14 abgeschieden bzw. füllen den Raum zwischen Innenrohr 16 und Innenseite der Filterkartusche 14. Dadurch, dass das Innenrohr 16 nach oben in die Filterkartusche 14 hineinragt und die Durchtrittsöffnung mit dem Verschluss 24 relativ weit oben angebracht ist, ist eine zunehmende Befüllung der Filterkartusche 14 mit Brennstoff möglich. Der Brennstoff sinkt nach Austritt aus dem Innenrohr 16 nach unten und schichtet sich vom Boden ausgehend sukzessive nach oben ab.
  • Durch diese zunehmende Füllung kann der Druckaufbau im gefüllten Bereich zwischen Filter 4 und Zwischenraum zum geschlitzten Rohr 20 weniger als zuvor stattfinden, d. h. die unteren Bereiche des geschlitzten Rohres 20 (abgetrennt durch die jeweilige Querschlitzung) bleiben an der Filterkartusche 14 anliegen. Der Füllgrad des Filters 4 lässt sich, bei gleichbleibender Kraft bzw. gleichbleibendem Druck am Kolben 10 während des Ausstoßvorgangs, indirekt über die sich einstellende Kolbengeschwindigkeit ermitteln, die mit zunehmender Füllung erheblich abnimmt oder durch den erhöhten Druckbedarf bei vorgegebener Wasser-Einspeisemenge pro Zeiteinheit durch den Hohlkolben.
  • Ist der Filter 4 gefüllt, wird dieser durch Lösen der Bajonett- oder sonstigen Verbindung vom Werkzeug 6 getrennt und der Deckel 28 aufgesetzt. Üblicherweise wird die derart verschlossene Filterkartusche 14 nur senkrecht bewegt und gelagert. Zur Entsorgung werden die Filterkartuschen 14 vorteilhafterweise in Brennstabkapseln verbracht. Das nur geringfügig kontaminierte Werkzeug 6 kann erneut zur Füllung der nächsten Filterkartusche 14 verwendet werden.
  • 10 zeigt die Beseitigungsvorrichtung 2 aus 1 im Einsatz unter Wasser / Flüssigkeit 60, wobei der aufzusaugende Brennstoff 62 schematisch angedeutet ist. Die Beseitigungsvorrichtung 2 wird über eine hier nicht dargestellte Handhabungs- und Bedienvorrichtung gehalten und bedient (Kolbenbewegung).
  • Für den Fachmann versteht sich, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die in den Ansprüchen definiert ist, mannigfache Abwandlungen der konstruktiven Details möglich sind. Wie bereits erwähnt, kann anstelle einer Bajonettverbindung zwischen Werkzeug 6 und Filter 4 im Prinzip jede andere lösbare Verbindung zum Einsatz kommen, die sich - vorteilhafterweise ohne Werkzeug - zuverlässig herstellen und wieder lösen lässt. Anstelle einer Schraubverbindung zwischen Innenrohr 16 und Filterkartusche 14 sind auch andere Verbindungen denkbar, etwa eine Steckverbindung. Der vom Druck und/oder den Strömungsverhältnissen abhängige, ventilartige Verschluss 24 des Innenrohres 16 ist auch anderweitig realisierbar als in der hier beschriebenen Weise, etwa mittels beweglichen Klappen oder dergleichen. Der Querstift 26 kann gegebenenfalls durch andere Verbindungselemente ersetzt werden oder entfallen. Beim Verzicht auf das geschlitzte Rohr 20 verschlechtert sich zwar der Wirkungsgrad der Ansaugvorgänge, ein Betrieb ist aber prinzipiell noch möglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Beseitigungsvorrichtung
    4
    Filter
    6
    Werkzeug
    8
    Saugrohr
    10
    Kolben
    12
    Kolbenstange
    14
    Filterkartusche
    16
    Innenrohr
    18
    Mutter
    20
    geschlitztes Rohr
    22
    Hülse
    24
    Verschluss
    26
    Querstift
    28
    Deckel
    30
    Filterelement
    32
    Hohlraum
    36
    Bajonettnut
    38
    Bodenplatte
    40
    Gewindebohrung
    42
    Eintrittsöffnung
    44
    Querbohrung
    46
    Querbohrung
    48
    oberes Ende des Innenrohrs
    50
    Ausnehmung
    52
    Längssteg
    54
    Knauf
    58
    Bajonettnut
    60
    Wasser / Flüssigkeit
    62
    Brennstoff

Claims (15)

  1. Beseitigungsvorrichtung (2) für nuklearen Brennstoff (62) in Gestalt von Brennstoffschlämmen und/oder -partikeln, die in einer Flüssigkeit (60) enthalten sind, umfassend • einen Filter (4) mit einer Filterkartusche (14), die mit der Flüssigkeit (60) in strömungsmäßige Verbindung bringbar ist, • ein Werkzeug (6) zum Ansaugen der Flüssigkeit (60) mit einem vorzugsweise linear beweglichen Kolben (10), wobei das Werkzeug (6) derart am Filter (4) befestigbar ist, dass durch eine Bewegung des Kolbens (10) Druckänderungen im Filter (4) bewirkt werden, so dass bei der bestimmungsgemäßen Verwendung die angesaugte Flüssigkeit (60) die Filterkartusche (14) durchströmt und der Brennstoff (62) in der Filterkartusche (14) abgeschieden wird.
  2. Beseitigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei das Werkzeug (6) durch eine Bajonettverbindung mit dem Filter (4) verbindbar ist.
  3. Beseitigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kolben (10) in einem Saugrohr (8) angeordnet ist, welches passgenau auf die Filterkartusche (14) aufsetzbar ist.
  4. Beseitigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 3, wobei der Kolben (10) mit einer Kolbenstange (12) verbunden ist, die einen Hohlraum (32) aufweist, durch den eine Spülflüssigkeit zur Spülung des Saugrohres (8) einleitbar ist.
  5. Beseitigungsvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Filterkartusche (14) Filterelemente (30) aus Sintermetall aufweist.
  6. Beseitigungsvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Filterkartusche (14) eine mit einem Verschluss (24) verschließbare Eintrittsöffnung (42) für die Flüssigkeit (60) aufweist.
  7. Beseitigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 6, wobei der Verschluss (24) sich selbsttätig in Abhängigkeit von den durch die Kolbenbewegung verursachten Druckänderungen öffnet oder schließt.
  8. Beseitigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Verschluss (24) am Ende eines in die Filterkartusche (14) ragenden Innenrohres (16) angeordnet ist.
  9. Beseitigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Verschluss (24) nach Art eines Kegel-/Kugelverschlusses ausgebildet ist.
  10. Beseitigungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Hubweg des Verschlusses (24) durch einen Querstift (26) begrenzt ist, der vorteilhafterweise durch die Filterkartusche (14) geführt ist.
  11. Beseitigungsvorrichtung (2) nach Anspruch 10 in Verbindung mit Anspruch 2, wobei der Querstift (26) nach außen über die Filterkartusche (14) überstehende Enden aufweist, die als Bajonettstifte der Bajonettverbindung wirksam sind.
  12. Beseitigungsvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Filterkartusche (14) von einem geschlitzten Rohr (20) umgeben ist, welches an der Filterkartusche (14) anliegt.
  13. Verfahren zur Beseitigung von nuklearem Brennstoff (62) in Gestalt von Brennstoffschlämmen und/oder -partikeln, die in einer Flüssigkeit (60) enthalten sind, unter Verwendung einer Beseitigungsvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei durch Bewegung des Kolbens (10) zunächst Flüssigkeit (60) mit darin enthaltenem Brennstoff (62) in die Filterkartusche (14) eingesaugt wird, und dann die Flüssigkeit (60) durch Filterelemente (30) der Filterkartusche (14) nach außen gepresst wird, so dass der Brennstoff (62) in der Filterkartusche (14) zurückgehalten wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Kolben (10) bei der Ausstoßbewegung (Auspressphase) mit konstanter Kraft (Druck) bewegt wird und die resultierende Kolbengeschwindigkeit oder der Druck bei vorgegebenen Volumenstrom beim Einspeisen von Flüssigkeit durch einen Hohlraum (32) der Kolbenstange (12) gemessen wird, um daraus den Grad der Befüllung der Filterkartusche (14) mit Brennstoff (62) zu ermitteln.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei nach Füllung der Filterkartusche (14) mit Brennstoff (62) das Werkzeug (6) von der Filterkartusche (14) abgenommen wird und die Filterkartusche (14) durch einen Deckel (28) verschlossen wird.
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