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Anlage zum Umfüllen stark radioaktiver Harze in Abfallbehälter Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum Umfüllen stark radioaktiver narze in Abfallbehälter,
bestehend aus einem Anlieferungsbehälter, einem Zwischenbehälter als Haarsammler,
dem Abfallgefäß sowie einem diese miteinander verbindenden Rohrsystem.
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In den Kreisläufen der Kernreaktoren sowie der Wiederaufarbeitungsanlagen
fallen große Mengen stark kontaminierter Harze an. Eine Regenerierung dieser Harze
ist nur teilweise und wegen der beschränken Strahlenresistenz nur innerhalb eines
berechenbaren Zeitraumes möglich. Die vorhandenen Harze werden hydraulisch in Transportbehälter
gespült. Wegen der hohen Strahlendosis (bis zu einigen hundert ren/h) müssen diese
Behälter abgeschirmt sein.
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Da bei der Endlagerung nur 200 1-Abfallfässer eingelagert werden können
und die Harze vor dem Transport in Fässern mittels eines Bindemittels fixiert werden
müssen, ist eine Behandlungsanlage erforderlich, die in der Lage ist, die Harze
aus dem Transportbehälter in ein 200 l-Faß zu fÖrdern, um sie dann in diesem Faß
zu fixieren. Da der Transportbehälter in den meisten Fällen mehr als 200 1 faßt
und nur für kurze Zeit zur Verfügung steht, ist das Umfüllen der Harze in einen
Zwischenbehälter als Harzsammler notwendig.
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In der konventionellen Technik werden die Harze mit Druckwasser aus-
und eingespült. Als Pumpen werden normale Kreisel- oder Strahlpumpen verwendet.
Dieses System hat in dem vorliegenden Anwendungsfall die folgenden, gravierenden
Nachteile, da das bein Ein- und Ausspülen benötigte Wasser durch die im Harz enthaltenen
Korrosionsprodukte stark kontaminiert wird: a) die Pumpen werden stark kontaniniert
und sind bei Wartungs-und Reparaturarbeiten nur schwer zugänglich.
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b) Der hohe Wasserdruck kann bei Leckagen zu starken Kontaminationen
führen, die wegen des hohen Aktivitätsniveaus kaum zu beseitigen sind.
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c) Die Förderung unter hohem Druck begünstigt die bildung von Verstopfungen
in den Rohrleitungen.
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Bei einer bekannten Anlage werden radioaktive Ionenaustaus-herharze
aus einem Lagertank mittels eines über dem Lagertank angeordneten .Heßgefäßes zur
genauen Dosierung in ein unter dem ?-teßgefäß angeordnetes Transportgefäß überführt.
Das Ansaugen des Harzes aus dem Lagertank erfolgt mittels Vakuum, Rücklauf, erlauf
und überführen durch Schwerkraft infolge der in verschie-lenen Höhen angeordneten
Gefäße. Da auf den harzführenden Leitungen
zum Teil Überdruck herrscht,
besteht bei einer solchen Anlage eine erhöhte 1;ontaminationsgefahr bei Leckagen,
die vorallem an Ventilen auftreten können, da bei einem Leck der gesamte Inhalt
des Meßgefäßes auslaufen kann. Darüber hinaus ist bei solchen Anlagen, die im offenen
System arbeiten, ein erhöhter Wasserverbrauch zu verzeichnen, der infolge der teuren
Aufarbeitung des Wassers unwirtschaftlich ist. An die Außenrand des Meßgefäßes sind
eine Mehrzahl von Rohrleitungen an verschiedenen Stellen angeschlossen, die erfahrungsgemäß
eine ständige Bruch- und damit Leckagegefahr bilden. Das Mischen der Aufschlämmung
im tXeßefäß erfolgt durch ein mechanisches Rührwerk, dessen Betätigungsgestänge
von außen beweglich in das Gefäß geführt wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik hat nun die vorliegende Erfindung
zur Aufgabe, eine solche Anlage hinsichtlich ihrer Leckagesicherheit, ihrem Wasserverbrauch,
der Kapazitätsausnützung ihrer Behälter und ihrer Auslaufsicherheit zu verbessern.
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Des weiteren soll der erforderliche Mischvorgang vor dem Abfüllen
auf einfacherere Weise durchführbar sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die Erfindung bei einer Anlage
der eingangs geschilderten Art vor, daß alle harz führenden Leitungen während ihrer
Beaufschlagung mit Harz ständia unter Unterdruck gegenüber der Außenatmosphäre stehen
und daß der Transport des Harzes in allen harz führenden Leitungen mittels Unterdruck
erfolgt. Weiter sind gemäß der vorgeschlagenen Erfindung der Zwischenbehälter als
Lagerbehälter bzw. Harzsammelbehälter ausgebildet und zusätzlich zu dem Zwischenbehälter
zwei weitere Behälter als Spülwassertanks vorgesehen. Von großem Vorteil ist es
dabei, daß Harzsammelbehalter, Anlieferungsbehälter, Seülwassertanks und Abfallfaß
alle in einer Ebene angeordnet sind und daß der iIarzsarnrnelbehc..ilter mit drei,
die Spülwassertanks und Anlieferungsbehälter mit zwei und das Abfallfaß mit je einem
senkrechten Tauchrohr versehen sind, dessen unteres, offenes
Ende
bis kurz über den Boden des jeweiligen Gefäßes reicht und daß die beiden Spülwassertanks
neben den Tauchrohren an ihrer Oberseite je einen weiteren kürzeren Rohranschluß
aufweisen, deren beide jeweils auf Übex- hzw. Unterdruck umschaltbar an eine 3aug-
und Druckpumpe angeschlossen sind. Die Erfindung schlägt zur Lösung der Aufgabe
weiterhin vor, daß die beiden Tauchrohre eines jeden Spülwassertanks parallel in
eine Rohrleitung geschaltet sind, deren erster Zweig an das, einen Harzrückhaltefilter
aufweisende dritte Tauchrohr des IIarzsanmelhehälters und deren zweiter Zweig an
das ebenfalls ein Harzrückhaltefilter aufweisende erste Tauchrohr des Anlieferungsbehälters
angeschlossen ist , und daß von diesen Zweig ein Abzweigrohr an das zweite Tauchrohr
des Harzsammelbehälters angeschlossen ist.
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Weiterhin ist es von Vorteil, daß von dem ersten Zweia der Rohrleitung
eine Abzweigung an das mit einem Harzrückhaltefilter versehene Tauchrohr im Abfallfaß
angeschlossen ist und daß das zweite Tauchrohr des Anlieferungsbeh.älters über eine
Leitung mit dem ersten Tauchrohr des Harzsammelbehälters verbunden ist, die eine
Abzweigung zur Einfüllöffnung des Abfallfasses aufweist.
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Letztlich ist es von Vorteil, daß alle Tauchrohre sowie die Lcitung
zur Einfüllöffnung des Abfallfasses über dem jeweiligen Behälter mittels Absperroraanen
absperrbar sind, wobei die Absperrorgane vorzugsweise Kugelhahn mit freiem Durchgang
sein sollen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der
Figur näher erläutert: Die Anlage besteht aus einem Harzsammelbehälter 1 und zwei
Spülwassertanks 2 und 3. Die Behälter 1, 2 uni 3 sind als Druckbehälter ausgebildet
und können je nach Aufgabenstellung mit einer unterschiedlich starken Abschirmung
6 versehen sein. Ein vierter Behälter, der AnlieferungsbehAlter 4,der von einer
Abschirmung 48 umgeben ist wird an die Anlage angeschlossen, ebenso wie das
Abfallfaß
5, welches in einer separaten abgeschirmten Finflllbox 7 steht. Sämtliche Behälter
1 bis 4, sowie das Abfallfaß 5 sind in einer Ebene angeordnet. Der Harzsammelbehälter
1 ist mit drei Tauchrohren 8, 9, 10 ausgerüstet, die durch seinen Deckel 11 hindurchgeführt
sind und bis zum unteren ausgewölbten Teil seines Bodens 12 führen. Das erste Tauchrohr
8, das oberhalb des behälters durch das Ventil 13 absperrbar ist, dient zum Ein-und
Ausspülen des Harzes 14. Das zweite Rohr 9 mit seinem Absperrventil 15 dient zum
Einspülen von Wasser während des Ausspülens des harzes 14 in das Faß 5 um Harz 14
und Wasser zum besseren Fördern hydraulisch zu vermischen hzw. zu verwirbeln.
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Das dritte Tauchrohr 10 mit dem Absperrventil 15 ist an seinem unteren
Ende mit einen Harzrückhaltefilter 17 versehen, der ein eintreten von Harz 14 in
das Rohr 10 verhindert und dient den Absaugen des beim Einspülvorgang anfallenden
Wassers. Der Harzsammelbehälter 1 ist außerdem mit einem nicht dargestellten Maximalkontakt
versehen, der bei ca. 90t Füllstandshöhe in Behalter 1 anzeigt, auf den Stimmgabelprinzip
beruht und nur auf körnige Substanzen anspricht.
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Die beiden Spülwassertanks 2 und 3 weisen je zwei Tauchrohre IS, 19
und 20, 21 auf, die durch die Deckel 22 und 23 dicht hindurchgeführt sind und bis
annähernd an die Böden 24 und ?5 der Behälter 2 und 3 reichen. Die Tauchrohre 1S,
19 Und 2O, 21 sind über den Behältern 2 und 3 mit Absperrventilen 26, 27 und 28,
29 absperrbar, wobei diese Ventile etwa in derselben öe wie die Ventile 13, 16 liegen.
Die Tauchrohre 13, 19 und 20,, 21 dienen der wechselweisen ?örderunq der Wassers
3<) in den beiden Behältern 2 und 3 zum bzw. vom Harzsammelbehälter 1, Anlieferungsbehälter
4 und Abfallfaß 5. In die Deckel 22 und 23 der Spülwassertanks 2 und 3 sind je ein
Rohranschluß 31 und 32 eingebracht, von denen Leitungen 33 und 34 zu einer Saug-
und Druckpumpe 35 führen. Die Leitungen 33 und 34 sind jeweils über Ventile 36,
37 und 38, 39
sowohl mit der Saug- als auch init Druckseite der
Pumne 35 verbunden, so daß beide Anschlüsse 31 und 32 jeweils auf Sher-und Unterdruck
umschaltbar sind und sonit die i3ehälter 2 und 3 unter über- bzw. Unterdruck gesetzt
werden können, d.h. ein Hin- und Herpumpen des Wassers 30 wie z.B. in der gezeichneten
Stellung möglich ist. Die Pumpe 35 ist gegen Luftkontamination durch ein Filter
geschijtzt, zur Entlüftung dient ein Entlüftungsventil 41 mit einem Filter 40. Auf
diese Weise hleiht ini Regelfall die Luft im geschlossenen System.
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Die beiden Spülwassertanks 2 und 3 sind rnit nicht darqestellten Maximalkontakten
in Form von Schwimmerschaltern ausgerüstet.
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Irti Regelfalle werden diese jedoch nicht benötigt, da die im System
vorhandene Wassermenge konstant bleibt. Es ist jedoch möglich, daß der Anlieferungsbehälter
4 neben dem IIarz eine gewisse Menge Wasser enthält. U ein überfällen der Behälter
2 und 3 für diesen Fall zu verhindern, ist der Kontakt vorgesehen.
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Als Absperrorgane 26 , 27, 28, 29 und 13, 16 werden Kugelhähne mit
freiem Durchgang verwendet, um ein Ansetzen von Harz möglichst zu verhindern.
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Die beiden Spülwassertanks 2 und 3 sind nun mittels der Tauchrohre
18, 19 und 20, 21 über die Ventile 26, 27 und 23, 29 parallel in die Leitungen bzw.
Zweige 43 und 44 aeschaltet. Die Leitung 44 führt zu dem Ventil 45, an welches das
erste Tauchrohr 46 des Behälters 4 angeschlossen ist und ist mit einer Abzweigleitung
61 verbunden, die über das Ventil 1 5 an das Tauchrohr 9 angeschlossen ist. Das
Tauchrohr 46 führt in dem Har 42 bis zur Unterseite des Behälters 4 und ist an seinem
unteren Ende mit dem Harzrückhaltefilter 47 versehen. Die Leitung 43, an welche
die Tauchrohre 19 und 20 angeschlossen sind, ist mit dem dritten Tauchrohr 10 über
das Ventil 1G verbunden. Von ihm aus führt zwischen den Ventilen 27 und 16 eine
Leituncr 49 zum Abfallfaß 5.
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Diese Leitung ist mittels des Ventils 50 absperrbar. Daran angeschlossen
ist ein Tauchrohr 51 im Faß 5 welches an seinem unteren Ende einen Harzrückhaltefilter
52 aufweist. Das Tauchrohr 51 ist dicht in den Faßdeckel 53 eingesetzt und dient
der Wasserrückführung aus dem Faß 5. A-a Deckel des Fasses 5 ist ein Lüftungsventil
54 mit einem Filter 55 eingesetzt. Der Deckel 53 ist mit einer Leitung 56 verbunden,
durch welche das Faß 5 aus den Behälter 1 nit ilarz gefüllt wird, wozu diese an
die vom Anlieferungsbehälter 4 zum Harzsammelbehälter 1 führende Verbindungsleitung
57 angeschlossen ist. Die Leitung 56 ist mittels des Ventiles 58 absperrbar. Die
Verbindungsleitung 57 verbindet das zweite Tauchrohr 59 des Anlieferungsbehälters
4 über das Ventil 60 mit dem ersten Tauchrohr 8 des Behälters 1 über das Ventil
13.
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Im folgenden werden nun die beiden wichtigsten Funktionen "Einfüllen"
und "Entleeren" beschrieben: 1. Betriebsbeschreibung "Einfüllen" Der Anlieferungsbehälter
4 wird über zwei kürze, transnarente Schläuche mittels einer Kugelhahnkupplung,
welche die Ventile 45 und 60 enthält an das System angeschlossen. Der Spülwassertank
2 ist leer, der Spülwassertank 3 voll oder annähernd voll Wasser. Die Ventile 60,
45, 13 und 16 werden geöffnet. Desgleichen werden die Ventile 27, 29 sowie 36 und
39 geöffnet und die Vakuumdruckpumpe 35 eingeschaltet. Dadurch werden der Harzsammelbehälter
1 sowie der Spülwassertank 2 unter Vakuum und der Spülwassertank 3 unter Druck gesetzt.
Der Anlieserungsheh.ilter 4 füllt sich über das Ventil 45 mit Wasser. Gleichzeitig
wird das Harz über die Ventile 60 und 13 in den Sammelbehälter 1 gefördert. Das
überschüssige Wasser wird über das Ventil 16 in den Spülwassertank 2 gesaugt.
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Die ungefähre Größe eines Harztransportbehälters ist 2 m³.
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3 erfindungsgemäß @@@ @ @@@@ ca. @@@ bis @@@ m spulwasser benötigt
werden, ist eine Umschaltung der Spülwassertanks 2 und 3 nicht erforderlich. Sie
kann jedoch unter Inkaufnahme einer kurzen Unterbrecilung der Förderung jederzeit
erfolgen.
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Der Entleerungsvorgang ist beendet, wenn entweder dr Maximalkontakt
am Harzsammelbehälter 1 "Voll" anzeigt oker visuell festgestellt wird, daß kein
Harz sondern nur reines Wasser in dem transparenten Schlauch fließt. Das Wasser
im Harzsammelbehälter 1 kann nun üker das Ventil 16 in den unter Vakuum stehenden
Tank 2 entleert werden. Dazu müssen die Ventile 2G, 13 und GO geöffnet und die anderen
Ventile mit Ausnahme einer Belüftung des Anlieferungsbehälters 4 geschlossen sein.
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2. Betriebsbeschreibung "Entleeren" Ein 200 l-Rollreifenabfallfaß
5 wird mit einem speziellen Deckel 53 versehen, abgeschirmt und aufgestellt. Der
Deckel 53 enthält einen Einspülanschluß zu der Leitung 56 sowie einen Harzfänger
52 mit einem zweiten Rohranschluß 51. Er besitzt eine nicht näher dargestellte Vollanzeige,
die ebenfalls auf dem Stimmgabelprinzip beruht. Das Faß 5 wird über einen Schlauch
an die Ventile 53 und 50 der Anlage angeschlossen. Durch Öffnen der Ventile 13,
58 und 15, 27, 29, 50 sowie 36 und 39 wird das Faß 5 unter Vakuum gesetzt. Gleichzeitig
wird das Harz 14 in Sammelbehälter 1 aufaewirbelt und in das Faß 5 gesaugt. Bei
reichen des Füllstandes wird das Ventil 58 geschlossen, das Faß 5 belüftet und das
Wasser aus dem Faß 5 abgesaugt. Das Faß 5 wird danach abgeflanscht und das Harz
in einer heißen Zelle betoniert. Statt des 200 l-Rollreifenfasses kann auclz ein
entsprechender Zwischenbehälter beliebiger Größe verwendet werden.
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Mit der Erfindung werden verschiedene Vorteile erzielt: Sämtliche
Fördervorgänge werden durch Pumpen gesteuert (Unterdruck- und Überdruck wechselsweise)
wodurch alle Behälter in einer ebene angeordnet werden können. Dadurch laßt sich
eine sehr hohe Auslaufsicherheit der Behälter erzielen. Alle harzführenden Leitungen
können immer unter Unterdruck bzw. Vakuum gefahren werden, wodurch die Austrittsgefahr
von radioaktiven Flüssigkeiten bei Leckagen erheblich verringert bzw. unmöglich
gemacht wird.
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Es sind zwei Spülwassertanks vorhanden, der eine dient als Sauggefäß
der andere als Druckgefäß, wodurch ein geschlossener Wasserkreislauf ohne Wasserverbrauch
durch die Wasserrückführung in die Spülwassertanks ermöglicht wird. Dadurch erzielt
man eine erheblich bessere Kapazitätsausnutzung der hochaktiven Sammelbehälter durch
den geringen Wasserrücklauf in diesen Behälter. Durch die Pumpen-Steuerung kann
man an allen Behältern Tauchrohre einsetzen, wodurch ein Auslaufen der Behälter
durch Schäden an den Stutzen bzw.
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an den Ventilen unnöglich gemacht wird. Das Ein- und Ausspülen in
Harzsammelbehälter erfolgt durch eine Leitung, dadurch wird die Sicherheit der Anlage
erhöht. Da der Harzsammelbehälter als Zwischenspeiciier ausgebildet ist, kann er
zu einer Zwischenlagerung verwendet werden und ermöglicht so ein besonders gutes
Ausnützen der Anlage Das Mischen in diesem Harzsammelbehälter erfolgt mit Hilfe
der Spülflüssigkeit. Dadurch wird ein externer mechanischer Antrieb eingespart,
der erhöhten Aufwand mit sich bringt und die Gefahr des Undichtwerdens in sich birgt.
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Die Erfindung schafft somit eine Anlage, die eine erheblich verbesserte
Leckagesicherheit aufweist. Wenn eine Leituna defekt ist, läuft lediglich der Inhalt
der TJeitunx aus und das nur bei Spülwasser,welches nicht so stark radioaktiv ist
wie das Harz. Das hochaktive rIarZ kann aus den harzführenden Leitungen nicht auslaufen,
da ständig ein Unterdruck in der Leitung über die Spülwassertanks während der Beaufschlagung
aufrecht erhalten wird. Die Anlage weist @@@@ @roduktberührten, beweglichen
Verschleißteile
auf, der Verbrauch an Spülwasser kann aus wirtschaftlichen Gründen so gering wie
nöglich gehalten werden, alle mediumberührten Teilc, insbesondere Schläuche und
Kupplungen stehen unter Vakuum und die Anlage ist als geschlossenes System ausyebildet.
Aufgrund aller dieser Vorzüge ist durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anlage
ein erheblicher Fortschritt erzielbar.