DE1564051B1 - Gasreinigungsanlage - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Gasreinigungsanlage für ein Kühlgas eines druckgasgekühlten Atonikernreaktors, die im Nebenschluß zum Primärkreislauf des Reaktors geschaltet ist, wobei mehrere Reinigungsprozeßstufen in einem gemeinsam gasdichten Behälter untergebracht sind. Zur Reinigung sind im allgemeinen folgende Prozeßstufen erforderlich: a) Entstaubung, b) Erhitzung bzw. Kühlung (entsprechend der für die nachfolgende Oxydation erforderlichen Temperatur des Gases), c) Oxydation oder Reduktion, d) Kühlung, e) Adsorption bei Normaltemperatut, f) Trocknung, g) Tiefkühlung, h) Tieftemperaturadsorption, i) Erwärmung.
• Es ist bereits bekannt (The British Nuclear Energy Cociety, Juli 1966, S. 257 bis 272), mehrere Reinigungsprozeßstafen in gasdichten Behältern unterzubringen und diese Behälter untereinander mittels Rohrleitungen betrieblich zu verbinden. Nachteilig ist bei dieser Anordnung aber, daß jeder Druckbehälter sowie alle Verbindungsrohrleitungen und Armaturen auf Grund des durch sie strömenden Mediums absolut gasdicht sein müssen, strengen Abnahmebedingungen unterliegen und allen Behältern Ein- und Austrittsventile zugeordnet sind, um defekte Prozeßstufen aus dem Reinigungskreislauf herausnehmen zu können. Die Betätigung dieser Ventile kann nur über eine Fernbedienung erfolgen.
• Weiterhin ist es aus der französischen Patentschrift 1261526 bekannt, bei einer Gasreinigungsanlage, die im Nebenschluß zum Hauptkreislauf eines gasgekühlten Kernreaktors geschaltet ist, die keinigungsprozeßstufen in einen kalten und einen warmen Teil zu trennen. Auch hier ist nachteilig, daß die Teile nicht von einem Druckbehälter umgeben sind und also selbst druckhaltend sein müssen, nur je eine Prozeßstufe enthalten -und so für viele Prozeßstufen nicht verwendbar sind.
• Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Gasreinigungsanlage der eingangs genannten Art, der die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr anhaften, die insbesondere mit geringen Kosten herstellbar ist, keine Dichtheitsprobleme mehr aufweist, deren Prozeßstufen leicht austauschbar sind und die nur einen geringen Platzbedarf hat.
• Diese Aufgabe wird erlmdungsgemäß bei der eingangs genannten Gasreinigungsaalage dadurch gelöst, daß der Behälter zur Aufnahme des Druckes des Kühlgases im Primärkreis ausgelegt ist und daß die Prozeßstufen in druckentlasteten Behältern untergebracht sind. Dabei enthält nach einer Ausführungsform der Erfindung der druckfeste Behälter ein Staubfilter, einen Erhitzer, einen Oxydator, einen Rekuperativ-Wärmeaustauscher sowie einen Tieftemperaturadsorber.
• Für die Behandlung von großen Gasmengen kann der Erlindungsgegenstand, um kleinere Behälter zu erhalten, vorteilhaft so ausgeführt werden, daß alle zur Reinigung des Gases erforderlichen Prozeßstufen in einen warmen Teil -und einen kalten Teil aufgegliedert und in je einem druckfesten Behälter gelagert sind, wobei in dem warmen druckfesten Behälter ein Staubfilter, ein Erhitzer, ein Oxydator und ein Rekaperativ-Wäxmetauscher, in dem kalten druckfesten Behälter ein Jodadsorber, ein Trockner, ein zweiter Rekaperativ-Wärmeaustauscher sowie ein Tieftemperaturadsorber eingebaut sein können.
• Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfmdung an Hand der Zeichnungen näher beschrieben: Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Gasreinigungsanlage gemäß der Erfindung im Längsschnitt, F i g. 2 eine schematisch dargestellte Alternativausführung der Gasreinigungsanlage f.ür große Gasmengen.
• Gemäß F i g. 1 durchläuft das vom Kernreaktor-Hauptkreislauf abgenommene zu reinigende Gas, das durch einen Stutzen 1 in einen druckfesten Behälter eintritt, zuerst ein Staubfilter 3. Dieses kann aus hängenden Filterkerzen mit Sintermetallgewebe bestehen, die in etwa eine Lebensdauer von 20 Jahren haben. Das Rückblasen der Kerzen kann einerseits durch plötzliche Entspannung des Behälters 2 über einen Staubaustragstutzen 4 und andererseits durch Druckschock über einen oberen Stutzen 5 bei geöffnetem Staubaustragstutzen 4 erfolgen. Der schräg angeordnete Boden 6 des Staubfilters 3 besteht aus demselben Filtermaterial wie die Kerzen des Staubfilters 3. Durch die Schockwirkung wird eventuell festliegendes Gut vom Boden 6 abgehoben.
• Nach dem Durchströmen des Staubfilters 3 teilt sich der Gasstrom. Der größte Teil desselben wird durch den oberen Stutzen 5 zum Reaktor-Hauptkreislauf zurückgeführt, während nur eine geringe Gasmenge weiter durch den Behälter 2 strömt. Diese Gasmenge durchläuft einen Erhitzer 7, denn für den nachfolgenden Oxydationsprozeß ist eine höhere Gastemperatur erforderlich als beim Eintritt in den Behälter 2. Auch beim Anfahren des kalten Reaktors ist es notwendig, eine Reinigung durchzuführen.
• Mittels des Erbitzers 7 wird die gewünschte Prozeßtemperatur für die Oxydation erreicht. Nach der Aufwärmung des Gases im Erhitzer 7 gelangt es in einen Oxydator 8, dessen Oxydationsbett beispielsweise mit Kupferpellets gefüllt sein kann. Der im Gasstrom vorhandene Sauerstoff bewirkt eine Oxydation des reinen Kupfers. Eine Erneuerung des Oxydationsbettes ist nicht erforderlich, da vorhandenes bzw. dem Gasstrom zugesetztes Kohlenmonoxyd eine Reduktion des Kupferoxyds bewirkt. Ein sich an den Oxydator anschließender Rekuperativ-Wärmeaustauscher 9 kühlt das Gas von der Oxydationsprozeßtemperatur wieder ab, um eine für die Jodadsorption optimale Temperatur zu erhalten. Der Jodadsorber 10 wird über einen Stutzen 11 mit Aktivkohle gefüllt. Öl sowie Spaltgase mit höheren Siedetemperaturen im zu reinigenden Gas hält dieser Jodadsorber 10 wieder zurück. Die Füllung des Adsorbers 10 Tuß nach einigen Jahren erneuert werden. Dies kann -über die Stutzen 11, 12 durch Einblasen neuer bzw. Absaugen der verbrauchten Aktivkohle erfolgen.
• Dem Jodadsorber 10 ist wiederum ein Rekuperativ-Wärmeaustauscher 13 nachgeschaltet. Dieser Rekuperativ-Wärmeaustauscher 13 kühlt das Gas für die Tieftemperataradsorption ab. In ihm wird auch eventuell im Gasstrom befindliches Wasser ausfrieren, das bei der Regeneration des Tieftemperaturbettes abgeführt wird. Ist ein hoher Wassergehalt im Gasstrom zu erwarten, so kann zwischen den Jodadsorber 10 und den Wärmeaustauscher 13 eine Trockenstufe eingeschaltet werden.
• Von dem Wärmeaustauscher 13 gelangt das Gas in einen Tieftemperaturadsorber 14. DieserAdsorber14 ist mit Aktivkohle gefüllt, welche bei tiefen Temperaturen alle Spaltgase mit tiefen Siedetemperaturen zurückhält, beispielsweise Xenon und Krypton. Die Tieftemperaturen müssen durch eine Kühlung von außen erzeugt werden, was durch die strichpunktierte Linie 15 angedeutet ist. Zur Regeneration dieses Adsorbers 14 wird der Behälter entspannt und evakuiert. Bei anschließender Erhitzung des Adsorbers werden die festgehaltenen Spaltgase freigesetzt und in Hochdruckflaschen abgepumpt. Die Aktivkohle kann, ebenso wie bei dem anderen Adsorber 10, über entsprechende Stutzen 16, 17 erneuert werden.
• Das nunmehr gereinigte Gas strömt zu den Rekuperativ-Wärmeaustauschern 13 und 9 zurück, wo es erwärmt wird, und gelangt anschließend über einen Austrittsstutzen 18 wieder in den Reaktor-Hauptkreislauf.
• Chemikalien zur eventuell notwendigen Dekontamination werden durch den oberen Stutzen 5 des Behälters 2 in denselben eingeführt und durch den unteren Stutzen 19 wieder abgezogen.
• Gemäß F i g. 2 ist der Druckbehälter in einen warmen und einen kalten Teil aufgegliedert, so daß die ganze Gasreinigungsanlage nunmehr aus zwei druckfesten Behältern 20, 21 besteht. Der den warmen Teil bildende Behälter 20 enthält das Staubfilter 3, den Erhitzer 7, den Oxydator 8 sowie den Rekuperativ-Wärmeaustauscher 9, während der den kalten Teil bildende Druckbehälter21 den Jodadsorber10, den Trockner 10a, den Rekuperativ-Wärmeaustauscher 13 sowie den Tieftemperaturadsorber 14 enthält. Die Aufteilung in zwei Behälter ist jedoch nur für in großem Maße anfallende zu reinigende Gasmengen zweckmäßig.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Gasreinigungsanlage für ein Kühlgas eines druckgasgekühlten Atomkernreaktors, die im Nebenschluß zum Primärkreislauf des Reaktors geschaltet ist, wobei mehrere Reinigungsprozeßstufen in einem gemeinsamen gasdichten Behälter untergebracht sind, dadurch gekennz e i c h n e t, daß der Behälter (2) zur Aufnahme des Druckes des Kühlgases im Primärkreis ausgelegt ist und daß die Prozeßstufen in druckentlasteten Behältern untergebracht sind.
2. 2. Gasreinigungsanlage nach Anspruch 1 für große Gasmengen, dadurch gekennzeichnet, daß alle zur Reinigung des Gases erforderlichen Prozeßstufen in einen warmen Teil (20) und einen kalten Teil (21) aufgegliedert und in je einem druckfesten Behälter gelagert sind.. 3. Gasreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der druckfeste Behälter durch gekennzeichnet, daß der druckfeste Behälter (2) ein Staubfilter (3), einen Erhitzer (7), einen Oxydator (8), einen Rekuperativ-Wärmeaustauscher (13) sowie einen Tieftemperaturadsorber (14) enthält. 4. Gasreinigungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem warmen druckfesten Behälter (20) ein Staubfilter (3), ein Erhitzer (7), ein Oxydator (8) und ein Rekuperativ-Wärmetauscher (9), in dem kalten druckfesten Behälter (21) ein Jodadsorber (10), ein Trockner (10a), ein zweiter Rekuperativ-Wärmeaustauscher (13) sowie ein Tieftemperaturadsorber (14) eingebaut sind.