DE2526424C2

DE2526424C2 - Anlage zum Umfüllen stark radioaktiver Harze in Abfallfässer

Info

Publication number: DE2526424C2
Application number: DE19752526424
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 7501 Leopoldshafen Hempelmann; Günter 7500 Karlsruhe Waldenmeier
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1975-06-13
Publication date: 1984-06-07
Also published as: DE2526424A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

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 beschränkten Strahlenresistenz nur innerhalb eines berechenbaren Zeitraumes möglich. Die vorhandenen Harze werden hydraulisch in Transportbehälter gespült. Wegen der hohen Strahlendosis von bis zu einigen hundert rem/h müssen diese Behälter abgeschirmt sein.

Da bei der Endlagerung nur 2001-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 1-FaB zu fördern, um sie dann in diesem Faß zu fixieren. Da der Transportbehälter in den meisten Fällen mehr als 2001 faßt und nur für kurze Zeit zur Verfügung steht, ist das Umfüllen der Harze in einen ais Zwischen-ο behälter dienenden Harzsammelbehälter notwendig.

Aus der DE-OS 24 20 934 ist eine Anlage der eingangs genannten Art bekannt, bei der radioaktive Ionenaustauscherharze aus dem Lagertank genannten Anlieferungsbehälter mittels eines über dem Anlieferungsbehälter angeordneten, Meßgefäß genannten Harzsammelbehälter zur genauen Dosierung in ein unter dem Harzsammelbehälter angeordnetes, Transportgefäß genanntes Abfallgefäß überführt werden. Das Absaugen des Harzes aus dem Anlieferungsbe-hälter erfolgt mittels Unterdruck, ebenso das Überführen des Harzes in das Abfallfaß. Die Gefäße sind in verschiedenen Höhen angeordnet, so daß zumindest dsr Harzsammelbehälter allein durch die Schwerkraft auslaufen kann. Auf den harzführenden Leitungen herrscht zum Teil Überdruck, wodurch die Gefahr des Austritts radioaktiver Substanzen vermehrt wird. Spülwassertanks sind bei dieser Anlage nicht vorhanden; Spülwasser wird in den AnlieL*rungsbehälter eingeführt; ein geschlossener Wasserkreislauf ist nicht vorgesehen. Die Leitungsanschlüsse am Harzsammelbehälter müssen wegen des Schwerkraftauslaufes immer unten gelagert sein, wodurch eine Auslaufgefahr infolge von Defekten am Ventil oder am Stutzen gegeben ist. Die beschriebene Anlage arbeitet im offenen System und weist daher einen erhöhten Wasserverbrauch auf, was zu einem vermehrten Dekontaminationsaufwand führt

Ausgehend von diesem Stand der Technik hat nun die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, eine solche Anlage hinsichtlich ihrer Leckagesicherheit, ihrem Wasserverbrauch, der KapazitätsausnutzungJVer Gefäße und ihrer Auslaufsicherheit zu verbessern. Des weiteren soll der erforderliche Mischvorgang vor dem Abfüllen auf einfachere Weise durchführbar sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die Erfindung bei einer Anlage der eingangs geschilderten Art die Merkmalskombination vor, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführt ist. Diese erfindungsgemäße Anlage weist nun folgende Vorteile auf:
Sämtliche Fördervorgänge werden durch Pumpen

wechselweise mit Unterdruck bzw. Überdruck gesteuert wodurch alle Behälter in einer Ebene angeordnet werden können. Dadurch läßt sich eine sehr hohe Aus-Irufsicherheit der Gefäße 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. 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 des hochradioaktiven Harzsammelbehälters, durch den geringen Wasserrücklauf in diesen Behälter. Durch die Pumpensteuerung kann man an allen Gefäßen Tauchrohre einsetzen, wodurch ein Auslaufen der Gefäße durch Schaden an den Stutzen bzw. an den Ventilen unmöglich gemacht wird. Das Ein- und Aus-

spülen im Harzsammelbehälter erfolgt durch eine Leitung, dadurch wird die Sicherheit der Anlage erhöht Da der Harzsammelbehälter als Zwischenspeicher ausgebildet werden kann, kann er zu einer Zwischenlagerung verwendet werden und ermöglicht dann ein besonders gutes Ausnützen der Anlage. Das Mischen in diesem Harzsammelbehälter kann mit Hilfe der Spülflüssigkeit erfolgen. Dadurch wird ein externer mechanischer Antrieb eingespart, der erhöhten Aufwand mit sich bringt und die Gefahr d-.b Undichtwerdens in sich birgt

Die Erfindung schafft somit eine Anlage, die eine erheblich verbesserte Leckagesicherheit aufweist Wenn eine Leitung defekt ist, läuft lediglich der Inhalt der Leitung aus und das nur bei Spülwasser, welches nicht so stark radioaktiv ist wie das Harz. Das hochradioaktive Harz 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 keine produktberührten, beweglichen Verschleißteile auf. Der Verbrauch an Spülwasser kann aus wirtschaftlichen Gründen so gering wie möglich gehalten werden. AHe niediumberührten Teile, insbesondere Schläuche un«f Kupplungen stehen unter Vakuum und die Anlage ist als geschlossenes System ausgebildet Aufgrund aller dieser Vorzüge ist durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anlage ein erheblicher Fortschritt erzielbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur näher erläutert:

Die Anlage besteht aus einem Harzsammelbehälter 1 und zwei Spülwassertanks 2 und 3. Die Gefäße 1,2 und 3 sind als Druckgefäße ausgebildet und können je nach Aufgabenstellung mit einer unterschiedlich starken Abschirmung 6 versehen sein. Ein viertes Gefäß, der Anlieferungsbehälter 4, der von einer Abschirmung 48 umgeben ist, wird an die Anlage angeschlossen, ebenso wie das Abfailfaß 5, welches in einer separaten abgeschirmten Einfüllbox 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 wähiend des Ausspülens des Harzes 14 in das Faß 5 um Harz 14 und Wasser zum besseren Fördern hydraulisch zu vermischen bzw. zu verwirbeln. Das dritte Tauchrohr 10 mit dem Absperrventil 16 ist an seinem unteren Ende mit einem l-iarzrückhaltefilter 17 versehen, der ein Eintreten von Harz 14 in das Rohr 10 verhindert und üient dem Absaugen des beim Einspülvorgang anfallenden Wassers. Der Harzsammelbehälter 1 ist außerdem mit einem nicht dargestellten Maximalkontakt versehen, der bei ca. 90% Füllstandshöhe im Behälter 1 anzeigt, auf dem Stimmgabelprinzip beruht und nur auf körnige Substanzen anspricht.

Die beiden Spülwassertanks 2 und 3 weisen je zwei Tauchrohre 18, 19 und 20, 21 auf, die durch die Deckel 22 und 23 dicht hindurchgeführt sind und bis annähernd an die Böden 24 und 25 der Behälter 2 und 3 reichen. Die Tauchrohre 18, 19 und 20, 21 sind über den Behältern 2 und 3 mit Absperrventilen 26, 27 und 28, 29 absperrbar, wobei diese Ventile etwa in derselben Höhe wie die Ventile 13, 16 liegen. Die Tauchrohre 18, 19 und 20, 21 dienen der wechselweisen Förderung des Wassers 30 in den beiden Behältern 2 ui,-:;-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 mit Druckseite der Pumpe 35 verbunden, so daß beide Anschlüsse 31 und 32 jeweils auf Über- und Unterdruck umschaltbar sind und somit die Behälter 2 und

ίο 3 unter Ober- 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 geschützt, zur Entlüftung dient ein Entlüftungsventil 41 mit einem FiI-ter 40. Auf diese Weise bleibt im Regelfall die Luft im geschlossenen System.

Die beiden Spülwassertanks 2 und 3 sind mit nicht dargestellten Maximalkontakten in Form von Schwimmerschaltern ausgerüstet. Im Regelfalle werden diese jedoch nicht benötigt, da die im System vorhandene Wassennenge konstant bleibt. Es is·. Jedoch möglich, daß der Anüeferungsbehäiter 4 neben Jc-ίι Harz eine gewisse Menge Wasser enthält. Um ein Überfüllen der Spülwassertanks 2 und 3 für diesen Fall zu verhindern, sind diese Kontakte vorgesehen. Als Absperrventile 26, 27, 28, 29r und 13, 16 werden Kugelhähne mit freiem Durchgang verwendet, um ein Ansetzen von Harz möglichst zu verhindern.

Die beiden Spülwassertanks 2 und 3 sind nun mittels der Tauchrohre 18,19 und 20,21 über dir Ventile 26, 27 und 28, 29 parallel in die Rohrleitungen 43 und 44 geschaltet. Die Rohrleitung 44 führt zu dem Absperrventil 45, an welches das erste Tauchrohr 46 des Anlieferungsbehälters 4 angeschlossen ist und ist mit einem Abzwei- grohr 61verbunden, das über das Absperrventil 15 an das Tauchrohr 9 angeschlossen ist. Das Tauchrohr 46 führt in dem Harz 42 bis zur Unterseite des Anlieferungsbehälters 4 und ist an seinem unteren Ende mit dem Harzrückhaltefilter 47 versehen. Die Rohrleitung 43, an welche die Tauchrohre 19 und 20 angeschlossen sind, ist mit dem dritten Tauchrohr 10 über das Absperrventil 16 verbunden. Von ihm aus führt zwischen den Absperrventilen 27 und 16 eine Abzweigleitung 49 zum Abfailfaß 5.

Die Abzweigung 49 ist mittels eines Ventils 50 absperrbar. Daran angeschlossen ist ein Tauchrohr 31 im Faß 5, welches an seinem unteren Ende einen Harzrückhallefilter 52 aufweist. Das Tauchrohr 51 ist dicht in den Faßdeckel 53 eingesetzt und dient der Wasserrückführung aus dem Faß 5. Am Deckel des Fasses 5 ist ein Lüftungsventil 54 mit einem Filter 55 eingesetzt. Der Faßdeckel 53 ist mit der Abzweigleitung 56 verbunden, durch weiche das Faß 5 aus dem Behälter 1 mit Harz gefüllt '-ird, wozu diese an die vom Anlieferungsbehälter 4 zum Harzsammelbehälter i führende Verbindungsleitung 57 angeschlossen ist. Die Abzweigleitung 56 ist mittels des Ventiles 58 absperrbar. Die Verbindungsleitung 57 verbindet das zweite Tauchrohr 59 des Anlieferungsbehälters 4 über das Absperrventil 60 mit dem ersten Tauchrohr 8 des Behälters 1 über das Ventil 13.

Im folgenden werden nun die wichtigen EinfüM- und Entleerungsvorgänge beschrieben:

b5 I. Einfüllvorgiing:

Der AnlieferungsLjihäller 4 wird über zwei kurze, transparente Schläuche mittels einer KugelhahnkuDnlunc 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 Saug-Druckpumpe 35 eingeschaltet. Dadurch werden der Harzsammelbehälter 1 sowie der SpUlwassertank 2 unter Vakuum und der Spülwassertank 3 unter Druck gesetzt. Der Anlieferungsbehälter 4 füllt sich über das Ventil 45 mit Wasser. Gleichzeitig wird das Harz über die Ventile 60 und 13 in den Harzsammelbehälter 1 gefördert. Das überschüssige Wasser wird über das Ventil 16 in den Spülwassertank 2 gesaugt.

Die ungefähre Größe eines Harzsammelbehälters ist 2 m^J. Da erfahrungsgemäß pro m^J Harz ca. 0,5 bis 0,8 m³ Spülwasser benötigt werden, ist eine Umschaltung der Spülwassertanks 2 und 3 nicht erforderlich. Sie kann jedoch unter Inkaufnahme einer kurzen Unterbrechung der Förderung jederzeit erfolgen.

Der Einfüllvorgang ist beendet, wenn entweder der Maximalkontakt am Harzsammelbehälter 1 »Voll« anzeigt oder visuell festgestellt wird, daß kein Harz, sondern nur reines Wasser in dem transparenten 25 Schlauch fließt. Das Wasser im Harzsammelbehälter 1 kann nun über das Ventil 16 in den unter Vakuum stehenden Tank 2 entleert werden. Dazu müssen die Ventile 26, 13 und 60 geöffnet und die anderen Ventile mit Ausnahme einer Belüftung des jo Anlieferungsbehälters 4 geschlossen sein.
Entleerungsvorgang:

Ein 200 I-Rollreifenabfallfaß 5 wird mit einem speziellen Faßdeckel 53 versehen, abgeschirmt und aufgestellt. Der Faßdeckel 53 enthält einen Einspülanschluß zu der Abzweigleitung 56 sowie einen Harzrückhaltefilter 52 mit einem zweiten Tauchröhr 51. Er besitzt eine iiiehi näher dargestellte Füllungsanzeige, die ebenfalls auf dem Stimmgabelprinzip beruht. Das Abfallfaß 5 wird über einen Schlauch an die Ventile 58 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 im Harzsammelbehälter 1 aufgewirbelt und in das Faß 5 gesaugt. Bei Erreichen 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 sogenannten »heißen Zelle« betoniert. Statt des 200 I-Rollreifenfasses kann auch ein entsprechender Zwischenbehälter beliebiger Größe verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 55

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Claims

Patentansprüche:

1. Anlage zum Umfüllen stark radioaktiver Harze in Abfailfässer, mit einem Anlieferungsbehälter, einem Harzsammelbehälter, dem Abfallfaß sowie einem diese Gefäße miteinander verbindenden Rohrsystem, wobei ein Teil desselben zur Entnahme der radioaktiven Harze aus dem Harzsammelbehälter mit Unterdruck beaufschlagt ist und wobei der Anlieferungsbehälter und das Abfallfaß mit Tauchrohren versehen sind, deren untere, offene Enden bis kurz über den Boden der jeweiligen Gefäße reichen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Spülwassertanks (2,3) als zusätzliche Gefäße vorgesehen sind, daß alle Gefäße (1,2,3,4,5) in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, daß der Harzsammelbehälter (1) mit drei (8,9,10), die Spülwassertanks (2,3) und der Anlieferungsbehälter (4) mit je zwei (13,19; 20,21; 46,59) und das Abfallfaß (5) mit je einem (51) senkrechten.Tauchrohr versehen sind, dessen unteres, offenes ende bis kurz über den Beden des jeweiligen Gefäßes (1,2,3,4,5) reicht und daß die Spülwassertanks (2,3) neben den Tauchrohren (18,19; 20,21) an ihrer Oberseite je einen weiteren kürzeren Rohranschluß (31, 32) aufweisen, die beide jeweils auf Über- bzw. Unterdruck umschaltbar an eine Saug- und Druckpumpe (35) angeschlossen sind, daß die Spül'wassertanks (2, 3) mittels der Tauchrohre (18, 19; 20, 21) parallel in zwei Rohrleitungen (43, 44) geschaltet sind, wobei die erste Rohrleitung (43) an das, ein Har--ückhaltefilter(17) aufweisendes drittes Tauchrohr (10) des Harzsammelbehälters (1) und die zweite Rohrleitung (44) an das ein Harzrückhaltefilter (47) aufweisendes ersUs Tauchrohr (46) des Anlieferungsbehälters (4) angeschlossen ist, wobei von der zweiten Rohrleitung (44) ein Abzweigrohr (61) an das zweite Tauchrohr (9) des Harzsammelbehälters (1) angeschlossen ist und daß von der ersten Rohrleitung (43) eine Abzweigung (49) an das mit einem Harzrückhaltefilter (52) versehene Tauchrohr (51) im Abfallfaß (5) angeschlossen ist und daß das zweite Tauchrohr (59) des Anlieferungsbehälters (4) über eine Verbindungsleitung (57) mit dem ersten Tauchrohr (8) des Harzsammelbehälters (1) verbunden ist, die eine Abzweigleitung (56) zur Einfüllöffnung des Abfallfasses (5) aufweist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchrohre (8, 9, 10; 18, 19; 20, 21; 46, 59; 51) sowie die Abzweigleitung (56) zur Einfüllöffnung des Abfallfasses (5) über den Gefäßen (1,2,3,4, 5) mittels Absperrorganen (13,16; 26,27; 28, 29; 45, 60; 50,58) absperrbar sind.