DE2050152C3

DE2050152C3 - Verfahren zur Verminderung der Ablagerungsrate von radioaktiven Stoffen

Info

Publication number: DE2050152C3
Application number: DE2050152A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr. 8750 Aschaffenburg Ammentorp-Schmidt
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1970-10-13
Filing date: 1970-10-13
Publication date: 1979-04-12
Also published as: DE2050152B2; DE2050152A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Ablagerungsrate von radioaktiven Stoffen, die in einem aus einem Kernreaktor austretenden und einer Turbine unmittelbar zugeführten Dampfstrom enthalten sind, an Flächen, die vom Dampfstrom getroffen werden.

Aus der GB-PS 985400 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem bei einem gasgekühlten Reaktor dem Kühlkreislauf ein Reinigungskreislauf parallel geschaltet ist Dieser Reinigungskreislauf hat die Aufgabe radioaktive Produkte aus dem Kühlmittel zu entfernen. Der Reinigungskreislauf weist dazu einen Abscheider auf, der z. B. mit Aktivkohle gefüllt ist, und eine Verzögerungsstrecke. Um die Wirksamkeit des Abscheiders zu verbessern, werden dem Gasstrom vor dem Abscheider natürliche Isotopen, deren radioaktive Form im Gasstrom enthalten ist, beigegeben. Die Wirkung dieser Beigabe besteht darin, daß die radioaktiven Produkte im Dampfstrom teilweise in Form von Aerosolen vorliegen, die im Abscheider nur schlecht abgeschieden werden, und die daher durch die Zugabe der entsprechenden natürlichen Isotope wieder in die dampfförmige Phase umgewandelt werden müssen, um so ihre Abscheidbarkeit zu verbessern. Eine Verminderung der Ablagerung erfolgt bei der bekannten Vorrichtung daher Ober den Abscheider. Ein wesentlicher Nachteil derartiger Abscheider besteht darin, daß sie nicht direkt zwischen Dampferzeuger und Dampfverbraucher geschaltet werden können, sondern aufwendige Nebenkreisläufe benötigen.

Ein ähnliches Verfahren ist auch aus der FR-PS 15 69103 für die Feststellung von Lecks bei Autoklaven und dergleichen bekannt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem ohne zusätzlichen baulichen Aufwand in Form von Nebenkreisläufen und dergleichen, die Ablagerung von radioaktiven Stoffen verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfmdnngsgemäß durch die den Anspruch I kennzeichnenden Merkmale gelöst

Durch das erfindungsgemäße Verfahren der radioaktiven Produkte mit inaktiven chemisch gleichwertigen

5 oder gleichen Produkten wird die Ablagerung deshalb vermindert, weil nicht nur die aktiven Produkte sondern im Verhältnis des Verdünnungsfaktors auch die inaktiven Produkte abgelagert werden. Dies führt zu einer erheblichen Verminderung der Ablagerungsrate

ίο um den Faktor 100, in einzelnen Fällen sogar bis zu dem Faktor 10 000. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann daher die Dosisleistung um den Faktor 100 kleiner gemacht werden, was die Begehbarkeit der Turbine, sofern der Reaktordampf bzw. das Gas eine Turbine

is beaufschlagt, ganz erheblich erhöht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demnach die radioaktiven Stoffe nicht aus dem Kreislauf herausgezogen, sondern verdünnt.
Neben dem Verdünnungseffekt tritt ein Ifotopenaustauscheffekt auf der Ablagerungsfläche auf. Dieser Effekt kann mit Vorteil dazu ausgenutzt werden, daß die inaktiven Stoffe nicht während der ganzen Betriebsdauer beigemischt werden brauchen, was eine zusätzlich, wenn auch durchaus verkraftbare Belastung der

Reinigungseinrichtungen darstellen würde, sondern daß

nur einige Zeit vor dem Abschalten des Reaktors, beispielsweise 5 Stunden vorher, die Beimischung der inaktiven Stoffe erfolgt

Betrachtet man den allgemeinen Fall, daß der aus dsm

jo Reaktor austretende Dampf bzw. das Gas unmittelbar einer Turbine zugeführt wird, so ist es zweckmäßig, die inaktiven Stoffe eine gewisse Strecke vor dem Turbineneinlaßventil dem Dampf bzw. dem Gas beizumischen, damit eine gute Durchmischung eintritt Prinzipiell könnte man aber auch daran denken, beispielsweise an den verschiedenen Stufen der Turbine die inaktiven Stoffe einzubringen.

Weiche inaktiven Stoffe im einzelnen beigemischt werden, hängt von der Zusammensetzung der aktiven Produkte ab. Zweckmäßig ist es, ein inaktives Isotop des betreffenden Produktes einzugeben, da angenommen werden darf, daß die Ablagerung durch die chemischen Gegebenheiten des betreffenden Stoffes bestimmt werden. Aus diesem Grunde dürfte sich daher auch mit chemisch verwandten Stoffen ein Effekt erzielen lassen. Am Beispiel eines mit aktivem Jod verseuchten Heißdampfes sollen einige Zahlenangaben die Erfindung näher verdeutlichen. In der Kontaminationsstrekke eines Versuchskreislaufes ist ein Aktivitätsangebot

so von J-131 von 50 UCi/h, was einer Gewichtsmenge von 1,6 χ 10-⁵ mg/h entspricht Das Angebot der kurzlebigen Jodisotope (J 132, J 133 und J 135) beträgt ca. 12(WUCi/h, entsprechend einer Gesamtjodmenge von 6 χ 10-* mg/h. Versuche haben dabei ergeben, daß ein Bruchteil in der Größenordnung von 10-* abgelagert wird Unter der Annahme eines Verdünnungsfaktors von 10-*, mit der eine signifikante Herabsetzung der Ablagerungsrate erreicht werden kann, wird daher eine Menge von 6 mg/h von inaktivem Jod 127 in den Heißdampf eingespritzt Diese Menge ist so klein, daß sie selbst bei fortwährender Einspritzung nicht die Kapazität der üblichen Reinigungsanlagen überschreiten würde. Es ist dabei zweckmäßig, das Jod als elementares Jod in Wasser gelöst einzugeben. Die Konzentration kann dabei zweckmäßig 6 mg pro Liter betragen. Es wird damit pro Stunde ein Liter dieser stark verdünnten Lösung eingespritzt, was somit keine wesentliche Veränderung der normalen Verhältnisse

mit sich führt. Versuchsergebnisse haben dabei gezeigt, daß selbst, wenn nur während einer Zeit von 5 Stunden vor der Abschaltung des Reaktors diese Beimischung vorgesehen wird, die Ablagerungsrate — abhängig von dem verwendeten Werkstoff, auf dem die Ablagerung stattfindet — mindestens um den Faktor 100 verringert wird, im Falle der Verwendung von einem austhenitischen Stahl als Ablagerungsoberfläche sogar um den Faktor 10 000.

Im Falle eines heißen Gases als Träger der aktiven Substanzen würde man zweckmäßig sublimiertes Jod

beimischen, da dies eine einfache Ausführung der Anordnung erlaubt

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahme lassen sich jedoch nicht nur die Ablagerungsraten von aktiven Jodisotopen vennindem, sondern voraussichtlich auch von Isotopen wie Kobalt -58, -60, Barium-140, Molybdän-99,Teliur-132 und Zirkon/Niob-95.

Die zuzusetzenden inaktiven Stoffe können nicht nur in der zum Verbraucher führenden Leitung beigemischt werden, sondern auch unmittelbar im Reaktor angeordnet und dort freigesetzt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung der Ablagerungsrate von radioaktiven Stoffen, die in einem aus einem Kernreaktor austretenden und einer Turbine unmittelbar zugeführten Dampfstrom enthalten sind, an Flächen, die vom Dampfstrom getroffen werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dampfstrom inaktive, den radioaktiven Stoffen chemisch verwandte Stoffe in einem bestimmten Verhältnis zugemischt werden, um den Anteil an radioaktiven Stoffen in der Gesamtmenge der sich ablagernden Stoffe in einem gewünschten, durch die zugemischte Menge an inaktiven Stoffen bestimmten Verhältnis zu verdünnen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß inaktive Isotope der aktiven Produkte beigemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischung der inaktiven Stoffe eine vorgegebene relativ kurze Zeitspanne vordem Abschalten des Reaktors erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die inaktiven Stoffe an mehreren Stellen der Turbine dem Nutzdampf/Gasstrom beigemischt werden.