DE2216104C3 - Verfahren zur Verzögerung radioaktiver Stickstoff- und Sauerstoff-Isotope in einem Abgasstrorn - Google Patents
Verfahren zur Verzögerung radioaktiver Stickstoff- und Sauerstoff-Isotope in einem AbgasstrornInfo
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Description
errechnet, wobei tv die Verweilzeit in Minuten, mit den radioaktiven Gasen, in eine etwa 60 m lange
E die Aktivkohlemenge in Gramm, ν der Gas- Rohrleitung, in der die Aktivierungsgase, die relativ
durchsalz in cmVmin und K der dynamische Ad- 15 kurzlebige aktive Bestandteile aufweisen, mechanisch
Sorptionskoeffizient in cmVg ist, erfolgt. verzögert werden, damit die Aktivität weitgehend ab
klingen kann. -Hinter dieser mechanischen Verzögerungsstrecke ist ein mechanisches Filter mit Sand
od. dgl. als Filtermittel vorgesehen, um die beim Zer-
— ao fall der aktiven Gase in der Verzögerungsstrecke ent
standenen festen Tochterprodukte abzuscheiden. Dem Filter hinter der mechanischen Verzögerungs-
Beim Betrieb eines Reaktors entstehen stabile und strecke schließt sich eine rein adsorptive Verzögeradioaktive
gasförmige Stoffe. Sie gelangen bei Kern- rungsstrecke an, in der die längerlebigen aktiven Bekraftanlagen
mit direktem Kreislauf (z. B. Siedewas- a5 standteile an der Oberfläche des Adsorptionsmittels
serreaktor) mit dem Dampf aus dem Reaktor in die durch freie Oberflächenkräfte angelagert und damit
Turbinenanlage (Turbine, Vorwärmer, Kondensator) verzögert werden. Es handelt sich hierbei nur noch
und werden zusammen mit der auf Grund von Un- im wesentlichen um Xenon und Krypton, also die
dichtigkeiten eingedrungenen Luft durch die Abgas- Spaltgase. Die in der adsorptiven Verzögerungsarlage,
die das Vakuum im Kondensator erzeugt und 3° strecke abgeklungenen längerlebigen festen Spaltproaufrechterhält,
aus dem Kondensator abgesaugt. Es dukte, die aktiv sein können, werden zum Teil in der
erfolgt somit eine ständige Entfernung dieser Gase Strecke selbst abgelagert und der Rest durch ein
aus arm Primärkreis über die Abgasanlage. nachgeschaltetes Filter abgeschieden. Die Verzöge-
Während des Betriebes eines mit Wasser gekühlten rungszeiten für die Edelgase betragen zwischen 1 und
und moderierten Reaktors, für den die Erfindung be- 35 14 Tagen.
sondere Anwendung findet, entstehen im Reaktorsy- Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß zur
stern im wesentlichen drei Arten von Gasen: nicht ra- Abgasreinigung ein großer apparativer Aufwand erdioaktive
Gase (H2, O„) aus dem Kühlmittel, radio- forderlich ist. Das gilt besonders für die mechanische
aktive Gase (N2, O2) aus dem Kühlmittel und Spalt- Verzögerungsstrecke, welche durch lange Rohrleigase
aus dem Brennstoff (Kr, Xe.). 40 tungen gebildet wird. Da in den Rohrleitungen
Die nicht radioaktiven Wasserstoff- und Sauer- zwangsläufig Kondensat anfällt, wird ein komplizierstoffgase
entstehen durch Radiolyse. Die radioakti- tes Entwässerungssystem erforderlich. Bei Unterven
Gase aus dem Kühlmittel werden bei Kernreak- druckbetrieb vergrößern sich die Schwierigkeiten der
tionen von Neutronen und Protonen mit dem Sauer- Kondensatabführung noch. Die mechanische Verstoff
des Wassers gebildet. Bei der Spaltung des 45 zögerungsstrecke wird auch dadurch sehr groß, daß
Brennstoffes entstehen schließlich radioaktive Iso- in den Rohrleitungen eine parabolische Strömungstope
von Krypton und Xenon. Die Erzeugungsrate verteilung herrscht. Die Strömungsgeschwindigkeit
ist für alle Gase dabei von der Leistung des Reaktors ist also in der Rohrmitte höher als nahe der Rohrabhängig, wandung. Damit wird für die zu verzögernden Gase
Die durch die Kernreaktionen gebildeten Gase, 50 die Verweilzeit unterschiedlich lang. Für die Auslealso
die Isotope von N und O, im folgenden Aktivie- gung der Verzögerungsstrecke ist aber die hohe Strörungsga^e
genannt, sowie der radiolytisch gebildete mungsgeschwindigkeit in der Rohrmitte zu berück-Wasserstoff
und Sauerstoff, werden ständig mit dem sichtigen. Die großvolumige Verzögerungsstrecke be-Da~cf
aus de~ nukleare" Svsts-* ■»-·■*■·-—♦ rw·» Hinnt woitprhin nntnrop.mäß einen aufwendigen
Spaltgase verbleiben im Idealfall (absolut dichte 55 Strahlenschutz, und zwar sowohl für das Rohrlei-Brennstoffhüllen)
in den Brennstoffelementen. In der tungssystem selbst als auch für den Raum, in dem
Praxis gibt es jedoch keine absoluten dichten Brenn- das abgeführte Kondensat gesammelt wird,
stoffhüilen, so daß ein kleiner Teil der Spaltgase Aus der DT-PS 1 444 453 ist ein Verfahren zur durch die Hülle in das Reaktorwasser gelangt und Verzögerung von radioaktiven Gasen in einem Abvon hier aus ebenfalls mit dem Dampf ausgetragen 60 gasstrom bekannt, bei dem eine adsorptive Verzögewird. Das bedeutet, daß auch während des Normal- rung mit einer Verflüssigung und anschließender b"triebes, ohne daß Hüllenschäden vorliegen, radio- Zwischenspeicherung der verflüssigten Gase kombiaAtive Spaltgase nachgewiesen werden. Treten Leck- niert ist. Adsorptiv werden in dem angegebenen Belagen an den Hüllen auf, so wird ein größerer Auf- spiel die Spaltgase Xenon und Krypton verzögert, wand erforderlich. 65 also diejenigen Gase, die als gut adsorbierbar gelten, Die verschiedenen Gase vermischen sich späte- während das Spaltgas Argon verflüssigt und in einem stens im Kondensator und werden von hier ab ge- Durchlaufspeicher zwischengespeichert wird,
meinsam in der Abgasanlage behandelt. Da die zu- Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das der ad-
stoffhüilen, so daß ein kleiner Teil der Spaltgase Aus der DT-PS 1 444 453 ist ein Verfahren zur durch die Hülle in das Reaktorwasser gelangt und Verzögerung von radioaktiven Gasen in einem Abvon hier aus ebenfalls mit dem Dampf ausgetragen 60 gasstrom bekannt, bei dem eine adsorptive Verzögewird. Das bedeutet, daß auch während des Normal- rung mit einer Verflüssigung und anschließender b"triebes, ohne daß Hüllenschäden vorliegen, radio- Zwischenspeicherung der verflüssigten Gase kombiaAtive Spaltgase nachgewiesen werden. Treten Leck- niert ist. Adsorptiv werden in dem angegebenen Belagen an den Hüllen auf, so wird ein größerer Auf- spiel die Spaltgase Xenon und Krypton verzögert, wand erforderlich. 65 also diejenigen Gase, die als gut adsorbierbar gelten, Die verschiedenen Gase vermischen sich späte- während das Spaltgas Argon verflüssigt und in einem stens im Kondensator und werden von hier ab ge- Durchlaufspeicher zwischengespeichert wird,
meinsam in der Abgasanlage behandelt. Da die zu- Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das der ad-
sorptiven Verzögerungsstrecke vorgeschaltete Rohrleitungssystem zu eliminieren und die mechanische
Verzögerungsstrecke in die adsorptive Verzögerungsstrecke hineinzuverlegen. Die Elimination des vorgeschalteten
Rohrleitungssystems führt dabei gemäß dem älteren Vorschlag zu einer bestimmten konstruktiven
Gestaltung der adsorptiven Verzögerungsstrecke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verzögerung radioaktiver Stickstoff-
und Sauerstoffisotope in einem Abgasstrom anzugeben, das mit einem sehr geringen Aufwand auszuführen
ist.
Überraschend wurde gefunden, daß die Stickstoff- und Sauerstoffisotope trotz Anwesenheit der Trägerluft
an Aktivkohle adsorbiert werden und somit verzögert durch eine Aktivkohleschüttung strömen, so
daß ihre Verweilzeiten in der Schüttung größer sind als die Zeiten, die sich aus der reinen mechanischen
Dun. «strömung des Lückenvolumens berechnen.
Die Erfind.mg bezieht sich somit auf ein Verfahren zur Verzögerung radioaktiver Stickstoff- und
Sauerstoffisotope in einem Abgasstrom und besteht darin, daß die Verzögerung adsorptiv mit Aktivkohle
in einer Menge, die sich nach der Formel
K- E
errechnet, wobei tv die Verweilzeit in Minuten, E die
Aktivkohleraenge in Gramm, ν der Gasdurchsatz in
cnvV'min und K der dynamische Adsorptionskoeffizient in cms/g ist, erfolgi.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann mit Vorteil auf großvolumige mechanische Abklingeinheiten
verzichtet werden. Es tritt zwar bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Grund des Lückenvolumens
der Aktivkohleschüttung auch eine zusätzliche mechanische Durchlaufverzögerung ein, jedoch
überwiegt überraschenderweise der Effekt der Adsorption bei weitem, so daß die mechanische Durchlaufverzögerung
praktisch außer acht gelassen werden kann. Zweckmäßig werden die Aktr'kohlekolonnen,
die in bekannter Weise zur Edelgasverzögerung dienen, gleichzeitig auch zur Verzögerung und damit
zum Abklingen der radioaktiven Stickstoff- und Sauerstoffisotope, also der Aktivierungsgase, verwendet.
Folgendes Zahlenbeispiel soll die durch die Erfindung
erzielten Vorteile unterstreichen. Für Stickstoff- und Sauerstoffisotope wird eine Verweilzeit tv
von mindestens 2 Stunden vor Abgabe an die Umso weit verlangt. Bei einer Abluftmenge von etwa 30 m3
pro Stunde wird auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Aktivkohlemenge von etwa 6,75 t
bzw. über das Schüttgewicht der Aktivkohle etwa 0,51 pro m3, ein Volumen von 13,5 m3 benötigt; der
Faktor K, den man in Analogie zur Edelgasverzögerung den dynamischen Adsorptionskoeffizienten
nennt, betraf fur Stickstoff 9,4 c,v?lg und für Sauerstoff
8,9 cmVg.
Leitet man die Abluft zum Abklingen der radioaktiven Stickstoff- und Sauerstoffisotope in der bisher
üblichen Weise durch leere Rohrleitungen, so würde man das erheblich größere Volumen von 60 m3 benötigen.
Claims (1)
- lässigen Abgaberaten für radioaktive Gase amPatentanspruch- Schornsteinaustritt von den Behörden festgesetztsind, müssen die radioaktiven Spalt- und Aktivie-Verfahren zur Verzögerung radioaktiver Stick- rungsgase vor ihrem Austritt in die Atmosphäre so stoff- und Sauerstoffisotope in einem Abgas- 5 behandelt werden, daß es nicht zu einer unzulässigen strom, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlenbelastung der Umwelt kommt,
die Verzögerung adsorptiv mit Aktivkohle in Eine bekannte Abgasanlage (Aufsatz in Kerntecheiner Menge, die sich nach der Formel nik, 13, J 971, Heft 5, S. 205 bis 213, insbesondereFig. 1) arbeitet nach folgendem Prinzip: Der aus derK-E ίο Radiolyse entstehende Wasserstoff und Sauerstofftv~ ^ wird katalytisch mit Hilfe eines Paladiumkatalysatorsverbrannt. Anschließend gelangt die Luft, vermischt
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| AT216173A AT340011B (de) | 1972-04-01 | 1973-03-12 | Verfahren zur abgasaufbereitung von radioaktiven aktivierungsgasen |
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| DE2216104B2 DE2216104B2 (de) | 1975-02-20 |
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