DE1519791A1 - Verfahren zum Abscheiden hochsiedender Bestandteile aus organischen Kuehl- und Moderatorfluessigkeiten - Google Patents

Verfahren zum Abscheiden hochsiedender Bestandteile aus organischen Kuehl- und Moderatorfluessigkeiten

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DE1519791A1
DE1519791A1 DE19661519791 DE1519791A DE1519791A1 DE 1519791 A1 DE1519791 A1 DE 1519791A1 DE 19661519791 DE19661519791 DE 19661519791 DE 1519791 A DE1519791 A DE 1519791A DE 1519791 A1 DE1519791 A1 DE 1519791A1
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liquid
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cooling
fluids
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DE19661519791
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Raphael Lopes Cardozo
Daniel Van Velzen
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European Atomic Energy Community Euratom
Original Assignee
European Atomic Energy Community Euratom
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/307—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
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Description

Beatandteile aus organischen Kühl- und Moderatorflüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abscheiden hochsiedender Bestandteile (im Nachstehenden mit HB bezeichnet) aus organischen Kühl- und Moderatorflüssigkeiten für Kernreaktoren, wobei diese Bestandteile einen Anteil mit verhältnismassig niedriger Siedekurve (im Nachstehenden mit LHB bezeichnet) und einen Anteil mit verhältnismässig hoher Siedekurve (im Nachstehenden mit HHB bezeichnet) enthalten*
Als Kühl- und Moderatorflüssigkeit für Kernreaktoren sind bereits verschiedene organische Stoffe, beispielsweise ein Gemisch aus den Isomeren von Terpenyl* Erdölderivaten wie Naphthenen, Phenanthrene^ Alkylphenantfarenen u.dgl·, vorgeschlagen worden· Obwohl die Erfindung nachstehend in ihrer Anwendung auf eine aus den Isomeren von Terpenyl bestehende organische Kühl- und Moderatorflüssigkeit beschrieben werden soll, iat dies nicht ala Be^· schränkung anzusehen, da die Erfindung auch auf andere Kühl- und Moderatorflüssigkeiten anwendbar ist»
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Diese organischen Flüssigkeiten erfahren bei ihrer Verwendung in einem Kernreaktor unter Einfluss von Wärme und Strahlung Veränderungen durch Kracken, Polymerisation, Isomerisierung u.dgl· Die Reaktionsprodukte beeinflussen das Verhalten der Kühl- oder ' Moderatorflüssigkeit, beispielsweise ihre Viskosität und ihre Neigung zum Verunreinigen des Kühl- oder Moderatorkreislaufe im Kernreaktor· Die grösste Menge der Reaktionsprodukte besteht aus Polymerisationsprodukten mit im Vergleich zur Siedekurve der t ursprünglichen Kühl- und Moderatorflüssigkeit hohem Siedepunkt· Diese Produkte bilden den hauptsächlichaten Bestandteil der HB (hochsiedenden Bestandteile)· De die HB während des Betriebs dew Reaktors fortvmhrend gebildet werden, ist es wersentlich, sie auch fortwährend aus der Kühl- und Moderatorflüssigkeit abzuscheiden, sofern ihre Konzentration darin zu gross wird» Da das Vorhandensein von IHB (des Anteils mit verhältnismässig niedriger Siedekurve) in der Kühl- und Moderatorflüssigkeit nicht schädlich bzw. nachteilig ist, ist es wesentlich, ein Abscheideverfahren anzuwenden, mittels dessen aus der Flüssigkeit hauptsächlich die HHB (der Anteile mit verhältnismässig hoher Siedekurve) entfernt werden» Die IflB können dann in den Reaktor zurückgeführt werden, was zu erheblichen Ersparnissen führt»
Bisher wurden zum Erreichen dieses Zieles verschiedene Verfahren . angewendet, u„a» Destillationsverfahren sowie ein auf differenzierter Löslichkeit beruhendes Verfahren (Differential solubility method, DSM)· Bei den Destillationsverfahren muss stets bei
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hoher Temperatur, beispielsweise in der Grössenordnung von ; · 400° 0, gearbeitet werden, so dass eine erhebliche Pyrolyse, auftreten kann· Das vorstehend mit DSM bezeichnete Verfahren wird durchgeführt, indem man der verunreinigten Kühl- und Moderatorflüssigkeit niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe, beispielsweise ein Gemisch aus n-Heptan und Toluol in einem Verhältnis 7x3, zusetzt· Wird davon der Kühlflüssigkeit eine grosae Menge (beispielsweise in Bezug auf die Kühlflüssigkeit eine vierfache Gewiohtsmenge) zugesetzt, entsteht ein filtrierbarer (ausaeihbarer) Niederschlag aus HHB· Jedoch besteht ein Nachteil dieses Verfahrens darin, dass die filterkuchen von Terpenyl sorgfältig befreit und die (hierzu benötigten), sehr grossen Lb'sungsmittelmengen durch Destillation wiedergewonnen werden müssen«
Nun hnt man gefunden, dass diese Mängel behoben und die hochsiedenden Bestandteile auf besondere selektive Weise abgeschieden werden können, v.-enn die organische Kühl- und Moderatorflüssigkeit durch Plüssig-Plüssig-Extraktion unter Zusatz einer Extraktionsflüssigkeit in mindestens zwei Tlüssigkeitsphasen getrennt wird, von welchen eine Phase hauptsächlich den Anteil mit verhältnismnssig hoher Siedekurve enthält·
Bei Anwendung von bestimmten Extraktioneflüssigkeiten, wie Alkoholen, Aldehyden, aromatischen Kohlenwasserstoffen, Estern, Xthern, Ketonen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen und Wasser oder Gemischen aus ihnen, und von Kühl- und Hoderatorflüssig-
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*♦ 4 -
if die beispielaweiae aua Terpenyl und HB bestehen, erhält man erfindungagemäsa zwei Phasen, von welchen die leichte Phase im wesentlichen die Extraktionsflüssigkeit, das Terpenyl und eine Menge LHB enthält, während die schwere Phase den Rest der HB und eine kleine Menge Extraktionsflüssigkeit sowie Terpenyl enthält»
Pa flüssige Phasen entstehen, lassen sich bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung auf besonders einfache WeIs1S
" genormte Apparaturen für Flüssig-Flüssig-Extraktion verwenden, beispielsweise pulsierte Siebkolonnen, "Podbielniak"-Extrakt»ren oder Zentrifugalaeparatoten»
Besondere günstige Extraktionaflüssigkeiten für Terpenyl-HB-Gemische sind Gemische aus niedrigen Alkoholen, Wasser und Aromaten, wie beispielsweise ein Gemisch aus etwa 86 Vol.~j6 Äthmnol, 4 Vol.-# Wasser und 10 Vol.-?6 Toluol, oder Gemische aus Ketonen und Wasser, wie beispielsweise ein Gemisch aus etwa 90 V0I.-56 Aeeton und 10 Vol.-jS Wasser»
Das Verfahren nach der Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert· Figur 1 stellt ein Dreieck« Phasendiagramm des Systems Terpenyl-HB-Extraktionsflüssigkeit bei einer Temperatur von 80° G dar, bei welchem die Extraktionefltissigkeit aus dem vorgenannten Gemisch aus 86 Vol*-j6 Xthanol, 4 Vol.-?S Wasser und 10 Vol.-?S Toluol besteht· Das Terpenyl ist das im Handel erhältliche Produkt "Terphenyl OM-2% "
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BAD
daa in einem Kernreaktor bei 400° 0 bestrahlt wird» Aua einem solchen Diagramm laaaen für jede gewünachte Trennung die Anzahl Trennstufen und die benötigte Ertraktionsflüssigkeitsmenge errechnen» Pig· 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschema eines Trennvorgangs gemäss der Erfindung» Hierzu gehört die nachstehende Tabelle I» Die Zuaammensetzung aus Extraktionsflüssigkeit, Terpenyl und HB stimmt mit der Zusammensetzung gemäss dem Phasendiagramm nach Fig. 1 überein»
Tabelle I (rewicht pro
Zeiteinheit		 E31 Stoff- 1 HB
- 32
100 6 Zuaammensetzung 14
Durchaatzgeachwindigkeit der verschiedenen Ströme in
flussbild nach Pig. 2		 22 18
84 360 68 21
Bezeichnung 478 340 2 3
374 20 66 18
Speisung 104 20 97 »*■
Raffinai 20 6 31 4M*
Wiedergewonnenes Produkt 6 66
Extrakt
Leichte- Phase - ■
Schwere Phase
Extiraktionsflüaaigkeit
Destillat
Extraktionaflüasigkeit
Zufuhr
m) Extraktionsflüaaigkeit
kä) Terpenyl
Die eigentliche Phasentrennung und die Pliessfähigkeit der. Phasen sind von der Extraktionsflüsaigkeit und der Temperatur
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abhängig, mit bzw· bei welcher das Verfahren nach der Erfindung durchgeführt wird» Die· Temperatur wird zweckmässig so gewählt, daaa die erhaltene schwere Phase für alle HB-Konzentrationen fliessfähig ist»
Die in der schweren Phase vorhandene HB-Menge ist von der Temperatur, der Zusammensetzung der Kühlflüssigkeit sowie von Art und Menge der Extraktionsflüssigkeit abhängig« Sofern Temperatüren nahe oder oberhalb des Siedepunktes der Extraktionsflüssigkeit verwendet werden, kann das Verfahren nach der Erfindung unter erhöhtem Druck durchgeführt werden·
Ein grosser Vorteil der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung bei erhöhter Temperatur besteht darin, dass eine leichte Phase verfügbar wird mit einer höheren Temperatur als die Umgebungstemperatur, die sich also bequem abkühlen lässt· Bei diesem Abkühlen spaltet sich diese Phase gewöhnlich erneut in zwei fIiessfähige Phasen, wobei eine Phase im wesentlichen ursprüngliche Kühlflüssigkeit, LHB und eine kleine Menge Extraktionsflüssigkeit enthält und die zweite Phase im wesentlichen die Extraktionsflüssigkeit und eine kleine Menge ursprüngliche Kühlflüssigkeit sowie LHB· Die letztgenannte Phase kann als Extraktionsflüssigkeit in den Kreislauf zurückgeführt werden. Bei Anwendung dieser Durchführungsform des Verfahrens braucht nur ein kleiner Teil der Bxtraktionsflüssigkeit mittels Destillation wiedergewonnen zu werden*
.-»-·-·-·-·-·-· BAD'GRiGiIMAL
MB/Kf 0 09809/1337 Patentansprüche t

Claims (1)

Patentansprüb he»
1. Verfahren zum Abscheiden hochaiedender Beatandteile aus organischen Kühl- und ModeratorflUaaigkeiten für Kernreaktoren, wobei die Beatandteile einen Anteil mit verhältnismäaaig niedriger Siedekurve und einen Anteil mit verhältnismäasig hoher Siedekurve enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Kühl- und Moderatorflüaaigkeit mittela Fliissig-Flüssig-Extraktion unter Zusatz einer Extraktions« flüasigkeit in mindestens zwei Flüsaigkeitaphasen getrennt wird, von welchen eine Phase im wesentlichen den Anteil mit verhältnismässig hoher Siedekurve enthält·
2* Verfahren naoh Anspruch 1, bei welchem die organische Kühl- und Modrratorflüsaigkeit im wesentlichen aus Terpenyl besteht, dadurch gekennzeichnet, dass man als Extraktionsflüssigkeit einen Alkohol, Aldehyd, einen aromatischen Kohlenwasserstoff, Ester, Äther, Keton, Alkan oder Wasser oder ein Gemisch daraus verwendet·
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FERNSCHREIBER: OtI »037
3· Verfahren naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Extraktionsflüssigkext ein Gemisch aus Äthanol, Wasser und Toluol verwendet·
4· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Extraktionsflüssigkeit ein Gemisch aus Azeton und Wasser verwendet·
5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüsaigkeit-Plüssigkeit-Extraktion bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird»
6· Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man einen warmen, bei der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Extraktion erhaltenen leichten Anteil abkühlt, so dass eine weitere Phasentrennung herbeigeführt wird«
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Leerseite
DE19661519791 1965-02-09 1966-02-08 Verfahren zum Abscheiden hochsiedender Bestandteile aus organischen Kuehl- und Moderatorfluessigkeiten Pending DE1519791A1 (de)

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