DE2349119C3

DE2349119C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung einer radioaktiv verunreinigten Flüssigkeit

Info

Publication number: DE2349119C3
Application number: DE19732349119
Authority: DE
Inventors: Gerhard 6051 Dudenhofen Kratz
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1973-09-29
Filing date: 1973-09-29
Publication date: 1981-01-29
Also published as: DE2349119A1; DE2349119B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung einer radioaktiv verunreinigten Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit erhitzt und verdampft, das entstehende Gemisch zur Abtrennung des Dampfes in ein Zentrifugalfeld eingeführt und der von Radioaktivität freie Dampf außerhalb des Zentrifugalfeldes kondensiert wird. Sie befaßt sich ferner mit einer zur Ausführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung.

Das vorstehend genannte Verfahren ist aus der französischen Patentschrift 20 81 129 bekannt. Die Verdampfung erfolgt dabei unter normalem Druck, und zwar durch Heizeinrichtungen, die vor dem Eintritt des Flüssigkeitsdampfgemisches in das Zentrifugalfeld liegen.

Aus der DE-AS 12 28 009 ist es ferner bekannt, daß man das zum Beseitigen von radioaktiven Verunreinigungen aus Flüssigkeiten dienende Verdampfen durch Unterdruck bewirkt. Dazu soll die Höhe des Unterdrukkes mehrmals geändert werden. Wie dies geschieht, ist offengelassen.

Die Erfindung geht dagegen von der Aufgabe aus, die radioaktiven Verunreinigungen nicht in Form einer wenn auch aufkonzentrierten flüssigen Lösung zu separieren, sondern in praktisch fester Form. Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Flüssigkeit bis dicht unter die Siedetemperatur erhitzt und beim Eintritt in das Zentrifugalfeld durch Drucksenkung vollständig verdampft wird und daß die radioaktiven Verunreinigungen in dem Zentrifugalfeld als Feststoffe abgetrennt und aus diesem abgezogen werden.

Das neue Verfahren weist neben einem reduzierten Abfallvolumen den Vorteil auf, daß zu seiner Durchführung weder bewegliche Teile, wie Schnecken, Wirbel- scheiben oder Trommeln erforderlich sind, noch durch Schaber die entstehende Trockensubstanz entfernt werden muß. Beim Verteilen der als Konzenrat bezeichneten radioaktiven Flüssigkeit mittels Schnekken, Wirbelscheiben oder Walzen an der beheizten Wand eines Verdampfers entsteht nämlich eine feste Schicht, die nicht nur von der Schnecke oder einem Schaber abgetragen und aus dem Behälter befördert werden muß und damit Abrieb verursacht Außerdem wird auch der Wirkungsgrad des Verdampfers mit zunehmender Schichtdicke verschlechtert.

Wenn die Rückstände durch mechanische Filter von der flüssigen Komponente getrennt und mit Heißluft getrocknet werden, erhält man ein großes Abfallvolumen durch die zusätzlichen Filterhilfsmittel

Wirbelschichttrockner, bei denen die Konzentrate in einem Luftwirbel eingedickt werden, ?.ind in ihrem Durchsatz im Hinblick auf die Aufnahmefähigkeit in der Luft beschränkt Außerdem muß die Luft anschließend gereinigt werden. Die dafür erforderliche Reinigungsan lagen sind teuer.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von einer Vorrichtung ausgegangen, die, wie gemäß der FR-PS 20 81 129, einen Sammelbehälter und einen nachgeschalteten Erhitzer für das Konzentrat aufweist, dem seinerseits ein Zyklonverdampfer nachgeschaltet ist, der eine Gemischeinströmdüse und ein Auslaßrohr aufweist und dem an seinem Auslaßrohr ein Kondensator nachgeschaltet ist Hierbei ist als erfindungsgemäße Weiterbildung die Gei.^scheinströmdüse zum Umsetzen des Dampfdruckes in Strömungsgeschwindigkeit parabolisch erweitert

Vorteilhaft ist der Zyklonverdampfer mit einer Heizvorrichtung versehen, die eine Kondensation innerhalb des Zyklonverdampfers verhindert. Ferner hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Gemischeinströmdüse mit zumindest einer im spitzen Winkel angeschlossenen Sekundärdüse verschlossen ist, die von Heißdampf durchströmt wird. Damit kann man eine Schichtbildung an der Verdampferwand verhindern.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Funktionsschema der Konzentrataufbereitung, F i g. 2 Zyklonverdampfer im Längsschnitt,

Fig.3 Draufsicht auf den Zyklonverdampfer der Fig. 2.

Das Funktionsschema.der Fig. 1 zeigt die Filterrückstandsbehälter 1 und den Verdampferkonzentratbehälter 2, in denen die Abschlämmungen der Filter und die Sole aus dem Verdampfer gesammelt werden. Die Abschlämmungen und Sole werden diesen Behältern über die Leitungen 13 zugeführt. Zum Abführen des Behälterinhaltes sind Leitungen 3 vorgesehen, in die Einspeisepumpen 4 geschaltet sind, welche das Konzen-

f>5 trat über die gemeinsame Leitung 14 einem Erhitzer 5 zuführen. Im Erhitzer 5 wird das Konzentrat bis dicht unter die Sättigungstemperatur der Flüssigkeitskomponente erhitzt und danach über die Leitung 15 dem

Zyklonverdampfer 6 zugeführt Eine hier nicht dargestellte Temperaturüberwachung und -regelung erlaubt es, das Konzentrat auf eine dem in der Leitung herrschenden Druck entsprechende Maximaltemperatur aufzuheizen. Der in Fig.2 und 3 dargestellte Zyklonverdampfer 6 weist einen tangential angeordneten Einlaßstutzen 15 auf, der mit einer Düse 16 versehen ist. Der Druck im Zyklonverdampfer 6 ist so bemessen, daß der Siedepunkt der Trägerflüssigkeit wesentlich unterschritten wird. Beim Eintritt des Konzentrates durch die Düse 16 in den Zyklonverdampfer wird infolge der dadurch sinkenden Siedetemperatur die Flüssigkeit verdampft. Es liegt infolgedessen neben den Feststoffen nur noch eine Dampfphase vor. Durch das tangentiale Einströmen wird das Konzentrat einer Zentrifugalwirkung unterworfen, wodurch die Feststoffe vom Dampf räumlich getrennt werden.

Der Dampf wird über das Auslaßrohr 17 und die Leitung 18 dem Kondensator II zugeführt, kondensiert dort und wird anschließend zum Kondensatbehälter 12 weitergeleitet, aus welchem das Kondensat über die Kondensaipumpe 20 abgezogen werden kann. Am unteren, trichterförmig ausgebildeten Ende des Zyklonverdampfers 6 befindet sich der Feststoffauslaß 23, dessen Verschluß von einer geeigneten Zellradschleuse 7 gebildet wird und der in den Konzentratbunker 8 führt, iius dem die Feststoffe von Zeit zu Zeit entnommen werden können.

Um zu verhindern, daß Dampf im Zyklonverdampfer ι!» kondensiert, werden die Wände des Zyklonverdampllers und der angeschlossenen Rohrleitungen beheizt, wozu ein dampfbeheizter Heizmantel 24 vorgesehen ist.

Der Einlaßdüse mit ihrem in bezug auf den Zyklonverdampfer 6 tangentialen Einlaßstutzen 15 sind Sekundärdüsen 25 zugeordnet, die mit der Düse 16, wie die F i g. 3 deutlich zeigt, spitze Winke! einschließen. Die !•iekundärdüsen werden von Heißdampf durchströmt, damit eine Schichtbildung an der Verdampferwand verhindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung einer radioaktiv verunreinigten Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit erhitzt und verdampft, das enstehende Gemisch zur Abtrennung des Dampfes in ein Zentrifugalfeld eingeführt und der von Radioaktivität freie Dampf außerhalb des Zentrifugalfeldes kondensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit bis dicht unter die Siedetemperatur erhitzt und beim Eintritt in das Zentrifugalfeld durch Drucksenkung vollständig verdampft wird und daß die radioaktiven Verunreinigungen in dem Zentrifugalfeld als Feststoffe abgetrennt und aus diesem abgezogen werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei einem Sammelbehälter ein Erhitzer für das Konzentrat nachgeschaltet ist, dem seinerseits ein Zyklonverdampfer nachgeschaltet ist, der eine Gemischeinströmdüse und ein Auslaßrohr aufweist und dem an seinem Ausiaßrohr ein Kondensator nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischeinströmdüse (16) zum Umsetzen des Dampfdruckes in Strömungsgeschwindigkeit parabolisch erweitert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklonverdampfer (6) mit einer Heizvorrichtung (24) versehen ist, die eine Kondensation innerhalb des Zyklonverdampfers (6) verhindert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemi«*heinströmdüse (16) mit zumindest einer im spitzen Winkel angeschlossenen, von Heißdampf zu durchströmenden Sekundärdüse (25) versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß fer Feststoffentnahmeöffnung (25) von einer Zellradschleuse (7) gebildet wird.