DE1242514C2 - Verfahren zum Reinigen von Wasser mittels oxydierter Metallkugeln - Google Patents
Verfahren zum Reinigen von Wasser mittels oxydierter MetallkugelnInfo
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Description
Beim Betrieb von Kernreaktoren bilden sich im Wasser des Primärkreises Korrosionsprodukte, die
sich im Primärkreis verbreiten und abscheiden.., Die
Korrosionsprodukte werden bei ihrer Passage durch den Reaktorkern radioaktiv, so daß das ganze Primärsystem
von radioaktiven Stoffen verunreinigt wird. Dies ist ein großer Nachteil, unter anderem
deshalb, weil es große Probleme bei Reparaturen im Primärkreis, z.B. der Wärmeaustauscher, mit sich
bringt. Man kann deshalb nur einen gewissen maximalen Verunreinigungsgrad im System zulassen. Um
ihn niedrig zu halten, hat man bisher gewöhnlich die Reinigung des Primärwassers in Ionenaustauschbetten
ausgeführt. Anwendbare Ionenaustauschbetten können jedoch nicht bei der Temperatur benutzt
werden, die das Primärwasser hat, so daß es notwendig ist, das Wasser vor dem Reinigen zu kühlen. Es
würde aber einen sehr großen Leistungsverlust bedeuten, wenn man das ganze Primärwasser vor seinem
Zurückleiten in den Primärkreis durch das Ionenaustauschbett leiten würde; man war deshalb
gezwungen, nur einen kleinen Teil des Primärwassers durch das Ionenaustauschbett zu leiten, das dabei in
einer Zweigleitung zusammen mit einem erforderlichen Wärmeaustauscher für die Kühlung des Wassers
angeordnet wird.
Weil nur ein Teil des Primärwassers durch den Ionenaustauscher geleitet werden konnte, bleibt der
Hauptteil der Korrosionsprodukte im Primärkreis zurück, so daß es schwierig wird, den Verunreinigungsgrad auf dem zugelassenen Niveau zu halten.
Um eine vollständige Reinigung des Primärwassers zu erreichen, hat man früher versucht Filter zu verwenden,
die aus Betten aus Magnetitkörnern bestanden. Da Magnetit hohen Temperaturen widersteht,
wäre es möglich, das Wasser des ganzen Primärkreises solche Filter ohne gleichzeitige Kühlung passieren
zu lassen. Es hat sich jedoch als unmöglich erwiesen, Magnetitfilter herzustellen, die bei ihrer Verwendung
konstante Eigenschaften beibehalten. Dies beruht unter anderem darauf, daß die mechanischen Eigenschaften
des Magnetits nicht zufriedenstellend sind und es deshalb leicht zerfällt.
Probleme bei der Reinigung des Wassers kommen unter anderem auch in Dampfkraftwerken vor. Das
Speisewasser in solchen Anlagen wird gewöhnlich mit Pappe- oder Precoat-Filtern gereinigt, die vor die
Vorwärmer gesetzt werden müssen, um nicht zerstört zu werden, da sie keine hohen Temperaturen vertragen.
Dies bringt den Nachteil mit sich, daß im Vorwärmer gebildete Korrosionsprodukte in den Dampfkessel
oder die entsprechende Anordnung, in der Dampf erzeugt wird, eindringen.
ίο Filter, die aus Betten von zusammengesinterten
Metallkugeln, z. B. Messingkugeln, bestehen, sind bekannt, doch sie haben den Nachteil, daß sie bei Verwendung
für mehrere Zwecke keine ausreichende Beständigkeit gegen heißes Wasser haben, weshalb
die Filter selbst die Entstehung von schädlichen Korrosionsprodukten verursachen.
Nach der vorliegenden Erfindung werden die genannten Nachteile der bekannten Reinigungsanordnungen
vermieden. Eine erfindungsgemäße Reinigungsanordnung zeigt somit eine außerordentliche
Beständigkeit gegen heißes Wasser, so daß das zu reinigende Wasser nicht im voraus gekühlt zu werden
braucht. Außerdem zeigt sie sehr gute mechanische Eigenschaften und einen außerordentlich gut definierten
Druckfall.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Wasser, besonders zum Reinigen von Wasser des
Primärkreises eines Kernreaktors oder zum Reinigen des Speisewassers in einem Dampfkraftwerk, mittels
oxydierter Metallkugeln. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser über ein Bett aus
Eisen- oder Stahlkugeln geleitet wird, die eine dünne Schicht von Oxyden in der Stärke von 0,05 bis 20 μ
haben.
Mit Eisen- und Stahlkugeln sind Kugeln gemeint, die aus verschiedenen Eisentypen, wie Gußeisen und
Roheisen, aus verschiedenen Typen von Stahl, wie gewöhnliche unlegierte Stahlsorten, verschiedene Typen
von legierten Stahlsorten, wie aus rostfreien Stahlsorten, und Chromstahl bestehen.
Die Oxydschicht kann außer aus Magnetit, Fe3O4,
auch aus einem anderen Oxyd mit Spinellstruktur bestehen, z. B. einem Oxyd, das zwei oder mehrere metallische
Bestandteile des Stahl enthält, wie z.B.
Eisen, Nickel und Chrom.
Wenn die Kugeln lose angeordnet werden, bekommt das Filterbett sehr gute Rückspüleigenschaften.
Während der Rückspülung schlagen die Kugeln gegeneinander, so daß Schlamm und andere lose Ablagerungen
sich lösen und leicht weggespült werden können.
Die Filterbetten können jedoch auch aus zusammengesinterten Kugeln bestehen.
Die Eisen- und Stahlkugeln haben zweckmäßig eine Mittelkorngröße von 0,04 bis 1,4 mm und vorzugsweise
eine Mittelkorngröße von 0,4 bis 0,9 mm. Die Dicke der dünnen Oxydschicht ist zweckmäßig
zwischen 0,5 und 20 μ, vorzugsweise 0,1 bis 10 μ.
Die Oxydschicht auf den Eisen- oder Stahlkugeln kann dadurch erhalten werden, daß die Kugeln in der Gegenwart von flüssigem oder dampfförmigem Wasser während einer Zeit, die von der verwendeten Temperatur abhängt, z. B. 150° C und darüber, einen oder einige Tage lang erhitzt werden.
Die Oxydschicht auf den Eisen- oder Stahlkugeln kann dadurch erhalten werden, daß die Kugeln in der Gegenwart von flüssigem oder dampfförmigem Wasser während einer Zeit, die von der verwendeten Temperatur abhängt, z. B. 150° C und darüber, einen oder einige Tage lang erhitzt werden.
Die Zusammensetzung der Oxydschicht hängt von der Zusammensetzung des verwendeten Eisens oder
Stahls ab. Gemeinsam für die erhaltenen Schichten ist, daß sie aus Eisenoxyden bestehen.
Das Erneuern des Filters erfolgt durch Auflösen der Oxydschicht samt dem von ihr aufgenommenen
Material mittels Zitronensäure oder Amoniumzitrat auf chemischem Wege. Anschließend muß eine neue
Schicht in der oben beschriebenen Weise auf die Kugeln aufgebracht werden.
Im folgenden sind zwei Beispiele der Verwendung der erfindungsgemäßen Reinigungsanordnung an
Hand der Zeichnung beschrieben.
F i g. 1 zeigt schematisch eine Kernreaktoranlage, während
F i g. 2 schematisch ein Dampfkraftwerk darstellt.
Gemäß Fig. 1 strömt das Wasser des Primärkreises des Kernreaktors 11 in der Form von säurefreiem,
leichtem oder schwerem Wasser über die Leitungen 12 im Primärkreis des Reaktors zu dem Wärmeaustauscher
13. Dorthin gelangt das Kühlmittel des Sekundärkreises durch den Einlauf 14 und verläßt
den Wärmeaustauscher 13 wieder durch den Auslauf 15. Ehe das Wasser des Primärkreises in den
Wärmeaustauscher 13 einströmt, passiert es die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 16 in der
Leitung 17, wo die radioaktiven Korrosionsprodukte adsorbiert werden. Das ganze Wasser des Primärkreises
muß bei verschlossenem Ventil 18 die Reinigungsvorrichtung 16 durchlaufen. Sollte es zweckmäßig
sein, kann ein Teil des Primärkreiswassers über die Leitung 19 direkt zum Wärmeaustauscher
13 geführt werden. Vom Wärmeaustauscher 13 wird das Primärkreiswasser über die Leitung 20 zum
Reaktor zurückgeleitet.
Gemäß F i g. 2 strömt im Dampfkessel 21 erzeugter Dampf über die Leitung 22 zu der Turbine 23 mit
zugehörigem Kondensator 24. Nachdem das säurefreie Speisewasser die Vorwärmer 26 in der Leitung
ίο 25 durchlaufen hat, strömt es zu der erfindungsgemäßen
Reinigungsvorrichtung 16.
Die Reinigungsvorrichtung 16 kann aus zylindrischen Behältern bestehen.
Obwohl die Verwendung der Reinigungsvorrichtung nach der Erfindung besonders für Reinigung
des Wassers im Primärkreis eines Atomkraftwerks oder zur Reinigung des Speisewassers in einem
Dampfkraftwerk an Beispielen dargestellt worden 'ist, ist es offensichtlich, daß sie auch bei Reinigung von
ao Wasser in anderen Zusammenhängen benutzt werden kann, besonders wenn man große Anforderungen an
einen niedrigen Verunreinigungsgrad hat, wenn der Bedarf vorliegt, den Druckfall der Reinigungsanordnung
zu definieren und wenn man eine Abkühlung des Wassers in Zusammenhang mit der Reinigung
vermeiden will.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Reinigen von Wasser, besonders zum Reinigen von Wasser des Primärkreises
eines Kernreaktors oder zum Reinigen des Speisewassers in einem Dampfkraftwerk, mittels oxydierter
Metallkugeln, dadurch gekennzeichnet,
daß das Wasser über ein Bett aus Eisen- oder Stahlkugeln geleitet wird, die eine
dünne Schicht von Oxyden in der Stärke von 0,05 bis 20 μ habein.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Eisen- oder Stahlkugeln
eine 0,1 bis 10 μ starke Oxydschicht erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß', man Eisen- oder Stahlkugeln
von der Korngröße von 0,04 bis 1,4 mm verwendet.
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