DE2237506B2 - Verfahren zum Entfernen von Tritium aus gasgekühlten, jedoch nicht mit Kohlendioxid gekühlten Kernreaktoren - Google Patents

Verfahren zum Entfernen von Tritium aus gasgekühlten, jedoch nicht mit Kohlendioxid gekühlten Kernreaktoren

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    • 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
    • G21C19/303—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 gases
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Tritium aus dem Primärkreislauf gasgekühlter, jedoch nicht mit Kohlendioxid gekühlter, graphitmoderierter Kernreaktoren.
In den Primärkreisläufen sämtlicher gasgekühlter Kernreaktoren befindet sich als radioaktive Verunreinigung das überschwere Wasserstoffisotop Tritium, das eine Halbwertszeit von etwa 12,5 Jahren besitzt und entweder als Spaltprodukt auftritt oder durch Kernreaktionen, beispielsweise aus Helium oder Lithium entsteht.
Tritium besitzt gegenüber anderen radioaktiven Verunreinigungen im Primärkreis die Eigenschaft, daß es insbesondere bei erhöhten Temperaturen, wie sie bei gasgekühlten Kernreaktoren vorliegen, durch Metallwände diffundiert und somit in andere Kreisläufe gelangt. Dies führt dann zu einer radioaktiven Verunreinigung beispielsweise des Speisewassers gasgekühlter Kernkraftwerke.
Bei Salzschmelzen-Reaktoren tritt ebenfalls eine Tritiumdiffusion auf. Hier hat man versucht, durch besondere Konstruktion der Rohre und Verwendung speziellen Materials für diese die Tntium-Diffusion zumindest möglichst gering zu halten So hat steh bei-Selsweise herausgestellt, daß die Diffusion durch eine Al Ο,-Schicht behindert wird. Außerdem kann man von der Tatsache Gebrauch machen, daß Tritium in flüssigem Kalium nicht kondensiert und auf dieser Basis ein kompliziertes Abtrennverfahren durchführen Diese Verfahren sind jedoch sehr aufwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein wirtschaftlich vertretbares, ohne besondere Umbauten auch an bereits erstellten Anlagen durchführbares Verfahren vorzuschlagen, das eine Entfernung des Tritiums aus dem Primärkreislauf gestattet, ehe es zu einer Diffusion in andere Kreisläufe kommen kann Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf. der Erkenntnis, daß sich im Betrieb des Reaktors nur ein kleiner Teil des tatsächlich vorhandenen Tritiums im Kühlgas befindet, während der überwiegende Teil am beispielsweise als Moderator verwendeten Graphit chemisch adsorbiert ist. Um nun dem Diffusionsproblem wirkungsvoll begegnen zu können, kommt es darauf an, die beträchtlichen Tritiummengen zu erfassen die am Graphit adsorbiert sind. Dies wird erfmdune&iiemäßbei dem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß Wasserstoff oder wasserstoffhaltige Verbindungen in deren Prirnärkreislauf eingespeist werden, und daß das dadurch desorbierte Tritium in einer in an sich bekannter Weise in einem By-pass angeordneten Reinigungsanlage aus dem Kühlgas entfernt wird. Durch das Einspeisen von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Verbindungen wird das am Graphit adsorbierte Tritium in beträchtlichen Mengen freigesetzt, wobei vermutlich ein Austausch von chemisch adsorbiertem Tritium gegen den eingespeisten normalen Wasserstoff stattfindet.
Da das freigesetzte Tritium nicht spontan in den Sekundärkreislauf diffundiert, sondern nur mit einer erheblichen Zeitverzögerung, besteht genügend Zeit, das vom Graphit freigesetzte Tritium in einer Reinigungsanlage aus dem Kühlgas zu entfernen, die, wie beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1 273080 bekannt, in einem By-pass angeordnet ist. Die Einspeisung von Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Verbindungen kann daher vorteilhafterweise intermittierend erfolgen. Vorzugsweise wird dabei im Primärkreislauf für einige Stunden eine Konzentration von ungefähr 1000 bis 5000 fiat an Wasserstoff bzw. die auf Wasserstoff bezogene äquivalente Menge einer wasserstoffhaltigen Verbindung aufrechterhalten.
Obwohl sich zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung neben Wasserstoff sämtliche wasserstoffhaltigen chemischen Verbindungen eignen, werden Kohlenwasserstoffe, insbesondere CH4, aber auch NH3 bevorzugt. Zwar ist es aus der britischen Patentschrift 1211011 bekannt, dem Kühlgas CH4 zuzusetzen, allerdings geschieht dies bei von der Erfindung ausgenommenen, mit Kohlendioxid gekühlten Kernreaktoren und darüber hinaus zu einem völlig anderen Zweck, nämlich mit dem Ziel, die aus anderen Gründen erforderliche Menge an CO im CO2-Kühlgas zu reduzieren.
Für die mit der Erfindung erzielten Wirkungen ist es unerheblich, ob flüssige oder gasförmige Verbindungen zur Anwendung kommen, jedoch wird letzteren deshalb der Vorzug gegeben, weil sie eine leichtere Einspeisung ermöglichen. Schließlich ist auch die Stelle der Einspeisung unkritisch, so daß lediglich zur
Erhöhung der Wirksamkeit vorgeschlagen wird, die Einspeisung in das Kühlgas vor dessen Eintritt in das Reaktorcore vorzunehmen.
Das durch das Einspeisen gemäß der Erfindung freigesetzte Tritium kann, wie bereits erwähnt, in einer in einem By-pass angeordneten Reinigungsaulage aus dem Kütelgas, z.B. Helium, entfernt werden, und zwar beispielsweise durch Oxydation über Kupferoxid oder katalytische Verbrennung an einem Platinkontakt mit überschüssigem Sauerstoff, wobei das jeweils entstehende Wasser durch Trockner (Molekularsieb, Silikagel, Bariumoxid usw.) entfernt werden kann.
In der Zeichnung ist schematisch der Primärkreislauf eines gasgekühlten Kernreaktors mit Einspeisung gemäß der Erfindung dargestellt. Das wärmeabführende Kühlgas wird im Kreislauf 1 mittels eines Gebläses 2 durch das Core 3 gepumpt und gibt seine Wärme in einem Dampferzeuger 4 an einen Speisewasserkreislauf, d.h. den Sekundärkreislauf 5 ab. Hinter den Gebläsen 2 wird ein Teilstrom des Kühlgases abgezweigt und in einer Reinigungsanlage 6 von seinen inaktiven und aktiven Verunreinigungen gereinigt.
Gemäß der Erfindung werden nun vorzugsweise vor Eintritt in das Core dem Kühlgas Wasserstoff oder wasserstoffhaltige Verbindungen 7 zugeführt. Dies
kann kontinuierlich oder diskontinuierlich geschehen, wobei je nach Reaktorgröße dafür gesorgt wird, daß zumindest für einige Stunden eine Konzentration von etwa 1000 bis 5000 μζϊ H2 oder einer äquivalenten Menge wasserstoffhaltiger Verbindungen (CH4 usw.)
ίο im Kühlgas vorhanden ist. Das derart geimpfte Kühlgas führt im Core zu einer Freisetzung des am Graphit adsorbierten Tritiums, das dann im By-pass 8 mittels der Gasreinigungsanlage 6 aus dem Kühlgas entfernt wird. Mit diesen Maßnahmen, nämlich den genügend
»5 häufigen Wasserstoff-Einspeisungen in Verbindung mit einer hinsichtlich des Durchsatzes hinreichend bemessenen Gasreinigungsanlage wird in vorteilhafter Weise erreicht, den im Primärkreislauf befindlichen Graphit vollständig von Tritium zu säubern und die
ao Tritiumkonzentration im Primärkreis auf einem so niedrigen Niveau zu halten, daß seine Diffusion in andere Kreisläufe verhindert wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Entfernen von Tritium aus dem Primärkreislauf gasgekühlter, jedoch nicht mit Kohlendioxid gekühlter, graphitmoderierter Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserstoff oder wasserstoffhaltige Verbindungen in deren Primärkreislauf eingespeist werden, und daß das dadurch desorbierte Tritium in »° einer, in an sich bekannter Weise in einem By-pass angeordneten, Reinigungsanlage aus dem Kühlgas entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff bzw. die was- 1S serstoffhaltigen Verbindungen in das Kühlgas vor dessen Eintritt in das Reaktorcore eingespeist werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspeisen von Wasser- ao stoff oder wasserstoffhaltigen Verbindungen intermittierend erfolgt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Primärkreislauf für einige Stunden eine Kon- a5 zentration von ungefähr 1000 bis 5000 μζΧ. an Wasserstoff bzw. die auf Wasserstoff bezogene äquivalente Menge einer wasserstoffhaltigen Verbindung aufrechterhalten wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als wasserstoffhaltige Verbindungen in an sich bekannter Weise Kohlenwasserstoffe, insbesondere CH4, verwendet werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als wasserstoffhaltige Verbindung NH3 verwendet wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß 4<> zum Einspeisen gasförmige wasserstoffhaltige Verbindungen verwendet werden.
DE19722237506 1972-07-31 1972-07-31 Verfahren zum Entfernen von Tritium aus gasgekiihlten, jedoch nicht mit Kohlendioxid gekühlten Kernreaktoren Expired DE2237506C3 (de)

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