DE2541354B2 - Vorrichtung zum Bestrahlen von fließbarem Gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestrahlen von fließbarem Gut, insbesondere Klärschlamm, mittels radioaktiver Strahlungsquellen, mit einer vom Gut durchströmten Bestrahlungskammer, einem darin angeordneten zylindrischen Slrahlungsquellenträgei mit einem ringförmigen Hohlraum, in dem wassergekühlte Strahllingsquellen axial angeordnet sind, mit einer Fördervorrichtung zum Umwälzen des Gutes, das

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abwechselnd die Innenwand und die Außenwand des Que||entr8gers bespült, und bei der der Quellenträger über einen Tragkörper auf einer Wand der Bestrahlungskammer abgestützt ist

Der Nachteil einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 23 32 210) besteht darin, daß der hierbei vorgesehene Abschirmdeckel schwer ist und ein entsprechend kräftiges Hebezeug zum Abheben und Absenken erfordert Weiterhin erfordern die Strahlungsquellen zu ihrer Kühlung einen Kühlwasserkreislauf mit Umwälzpumpe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungsvorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, die keinen Abschirmdeckel braucht, so daß ein leichtes Hebezeug genügt, und daß es keines Kühlwasserkreislaufes bedarf.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß oberhalb des Tragkörpers sich eine wassergefüllte Kammer befindet, die gegenüber der Bestrahlungskammer dicht abgeschlossen ist und über Durchführungsöffnungen für die Strahlungsquellen im Tragkörper mit dem die Strahlungsquellen enthaltenden Hohlraum des Quellenträgers in Verbindung steht

Eine solche Vorrichtung weist den weiteren Vorteil auf, daß die Manipulation der Strahlungsquellen einfacher ist und leichtere und billigere Strahlungsquellen — Transportbehälter eingesetzt werden können. Außerdem kann der Wechsel der Strahlungsquellen im Betrieb der Anlage durchgeführt werden. Das Auswechseln der Strahlungsquellen geschieht auf einfache und schnelle Weise durch die Durchführungsöffnungen im Tragkörper.

Bei der Bestrahlungsvorrichtung nach der US-PS 38 36 78t befindet sich zwar oberhalb des Bestrahlungsbehälters eine wassergefüllte Kammer, doch ist dort von einer Kühlung der Strahlungsquellen durch dieses Wasser nicht die Rede, denn dieses ist durch eine Abdeckplatte vom Bestrahlungsbehälter getrennt.

Bei der Bestrahlungsvorrichtung nach der US-PS 38 89 123 befindet sich oberhalb des Bestrahlungsbehälters ein Abschirmdeckel und es zirkuliert Kühlwasser durch den die Strahlungsquellen enthaltenden Innenraum des Quellenbehälters, das einer separaten Quelle entnommen wird.

Es sei hier noch erwähnt, daß es aus dem Gebiet des Kernreaktorbaus (US-PS 31 51 034) bekannt ist, sowohl die Kühlwirkung als auch die Abschirmfunktion von Wasser auszunutzen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung ist die Kammer auf einer Seite verbreitert und dort mit einer Vertiefung für die Lagerung von Strahlungsquellen und Strahlungsqucllen — Transportbehältern versehen. Es können daher große Transportbehälter verwendet werden.

Die Fördervorrichtung ist vorteilhaft eine Dickstoffpumpe, deren Laufrad in den Strahlungsquellenträger hineinragt. Durch die Anwendung der Dickstoffpumpe wird das umgewälzte Gut geschont: die einzelnen Teilchen werden weniger zerrieben, so daß das Gut weniger kleben bleibt.

Der Strahlungsquellenträger kann auf der Zulaufseite des Laufrades einen Einsatz aufweisen, der den Strömungsquerschnitt des Quellenträgers erheblich einengt, so das günstige Zuströmverhältnisse entstehen.

Um das rasche Abfließen des bestrahlten Gutes zu gewährleisten, kann der Boden der Bcstrahlungskammer nach einer Seite hin, an der sich ein Ablaufventil befindet, geneigt und das benachbarte Ende des

Quellen trägers entsprechend abgeschrägt sein.

Das Verschlußstück des Ablaufventils kann in einem durch die Vorrichtung nach außen verlaufenden Rohr geführt und dort mit einem Servomotor verbunden sein.

Der Tragkörper kann ein Rohrstück sein, das koaxial mit dem Quellenträger verläuft, wobei der Quellenträger im Bereich des Tragkörpers Kanäle zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Quellenträgers zum Durchfluß des Gutes aufweist

Wenn das zu bestrahlende Gut Teilchen aufweist, die spezifisch erheblich leichter sind als die Gutmasse im Mittel, ist die Wand der Bestrahlungskammer im Bereich der Kanäle vorzugsweise abgerundet

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig.2 einen Teil-Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform;

Fig.3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Im Grunde eines Schachtes 1 ist eine im wesentlichen kreiszylindrische Bestrahlungskammer 2 mit vertikaler Achse abgeteuft Schacht 1 und Bestrahlungskammer 2 weisen Betonwände 3 auf. Die Wand der Bestrahlungskammer 2 ist überdies mit einem Futter 4 aus nichtrostendem Stahlblech ausgekleidet. Die Bestrahlungskammer 2 ist an ihrer Oberkante mit einem Tragkörper in der Form eines ringförmigen Bleches 5 versehen. In der öffnung des Bleches 5 zentriert, sitzt mit einer Andrehung ein Deckel 6, der im wesentlichen einen abgerundeten Dreieck-Umriß aufweist. Am Deckel 6 sind unten koaxial ein Außenrohr 7 und ein Innenrohr 8 angeschweißt, die unten einseitig schräg abgeschnitten sind. Die unteren Kanten der beiden Rohre sind miteinander durch einen Boden 9, der sich auf der schräg abgeschnittenen Seite bis zur Achse des Trägers erstreckt, dichtend verbunden. Der ringförmige Innenraum 10 zwischen den Rohren 7 und 8 ist durch radialstehende Blechi; 11, die am Grunde öffnungen 12 frei lassen, in mehrere sektorartige Zellen 13 unterteilt. Die Mehrzahl dieser Zellen 13 ist mit Bestrahlungsquellen 14, z. B. Kobalt-60-Stäben, besetzt.

Am Boden 9 der einen Stiahlungsquellenträger 15 bildenden Teile 7 ... 14 ist ein Sporn 16 angebracht, der in eine Zentrierbohrung 17 der Be^ctrahlungskammer 2 eingreift.

Im Deckel 6 sind drei in vertikalen Radialebenen verlaufende Halbbogenstücke 18 eingeschweißt. Deckel 6 und Ring 5 sind entsprechend den Ein- und Austritten dieser Halbbogenstücke mit Löchern versehen. Auf der mit der Andrehung versehenen Seite des Deckels 6 sind um die drei Löcher je eine hinterstochene Nute 19, sowie um die vorstehende Andrehung eine Nute 20, in denen Dichtungsringe sitzen, angebracht. Die von den radialen Blechstreifen 11 im Quellenträger gebildeten Zellen 13 sind durch den Deckel 6 hindurch über Bohrungen 21 zugänglich. Auf dem Deckel 6 sitzt, in einer Bohrung 22, mit dem Deckel dicht verbunden, ein ein Schlammpumpenrad 24 tragendes Rohr 25, welches Rad über eine Welle 26 von einem Motor 27 angetrieben wird. Dem konisch ausgebildeten Schlammpumpcnrad 24, das zur Beschleunigung des Mediums segmentförmige Einfräsungen 30 aufweist und den zu bestrahlenden Stoff möglichst wenig mechanisch bearbeitet, so daü darin enthaltene Teilchen nicht zerschlagen werden, ist eine doppelkonusförmige Einströmpartie 31 vorgeschaltet, so daß für das

Schlammpumpenrad 24 günstige Zuströmverhältnisse

entstehen. Das Blech 5 bildet eine Trennwand zwischen Bestrahlungskammer 2 und einer Kammer 23, die mit

■i Wasser 28 gefüllt ist, das als Strahlenschutz dient. Durch die Anwesenheit der Bohrungen 21 im Deckel 6 des Tragkörpers 15 ist auch dessen ringförmiger Innenraum 10 mit Wasser gefüllt

Für die Zuführung des zu bestrahlenden Stoffes ist

lu eine Zuleitung 34 vorgesehen, die mit der Wand der Bestrahlungskammer 2 bündig in einem Flansch 35 endet An diesem Flansch ist ein Gegenflansch 36 befestigt von dem aus ein Rohrstück 37, schräg im ringförmigen Blech 5 eingeschweißt, in die Bestrah-ο lungskammer 2 mündet

Im Betonboden der Bestrahlungskammer 2 ist ein Ablaufrohr 40 eingegossen, das, mit dem Futter 4 verbunden, auf Bodenhöhe einen Ventilsitz 41 bildet Mit diesem Ventilsitz 41 wirkt ein Verschlußstück 42 zusammen, das von einem Servomotor 43 betätigt wird. Das Verichlußstück 42 verläuft in einem Rohr 44, das mit dem Futter 4 dicht vert. -/weißt und unten eingezogen ist Zwischen VerschlußstJck 42 und Rohr 44 ist eine Hülse 45 angeordnet deren untere Stirnseite eine zwischen der eingezogenen Partie des Rohres 44 und der Stirnseite befindliche Packung 46 zusammendrück :. Neben der Bestrahlungskammer 2 befindet sich, ebenfalls aus dem Schacht 1 abgeteuft, eine Grube 50, die vorübergehend der Lagerung der Quellenstäbe

in dient.

Der Betrieb der Vorrichtung geschieht wie folgt: Zum Beschicken des Quellenträgers mit Quellenstäben wird der Transportbehälter in die Grube 50 abgesenkt und mittels eines Manipulators geöffnet. Die

r> darüberstehende Wasserschicht 28 genügt vollständig zur Abschirmung der die Manipulationen ausführenden, auf einem Boden 55 stehenden Personen. Mittels Manipulatoren werden die Quellenstäbe aus dem Transportbehälter in die Zellen 13 eingebracht. Nun

»ι wird der Motor 27 eingeschaltet und mittels des sich drehenden Schlammpumpenrades 24 das bereits über die Zuleitung 34 in die Bestrahlungskammer 2 eingefüllte Gut von unten her angesaugt und über die drei Halbbogenstücke 18 in den Ringraum außerhalb

<"i des Außenrohres 7 ausgestoßen, aus dem es unten wieder in den zentralen Raum des Ouellenträgers 15 eindringt. Bei der Bestrahlung frei werdende Gase werden über die Zuleitung 34 abgeführt. Nach beendeter Bestrahlung wird das Verschlußstück 42

Vi mittels des Servomotors 43 angehoben, so daß der Schlamm über das Ablaufrohr 40abläuft. Gegebenenfalls wird die Vorrichtung mittels nicht gezeichneter Mittel gespült. Nach dem Schließen des Ablaufes vird über die Zuleitung 34 neues Bestrahlungsgut eingefüllt

">'i 'jnd jijr Bestrahlungsprozeß beginnt von vorn.

Die vertikal unter den Halbbogenstücken 18 befindlichen Zellen 13 jind nicht mit Strahlungsquellen 14 bestückt. Sie dienen als Fallrohre für im Schacht I befindliches Wasser, das sich am Fuße des Quellenträgers 15 durch die öffnungen f 2 in horizontaler Richtung verteilt und, durcn die besetzten Zellen aufsteigend, und die wärmeabgebenden Strahlungsquellen 14 kühlend, in die Wasserkammer 23 aufsteigt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird dann mit Vorteil eingesetzt, wenn der zu bestrahlende Schlamm Teilchen aufweist, die spezifisch erheblich leichter sind als die Schlammasse im Mittel, so daß Gefahr besteht, daß diese Teilchen auf dem SchlammspieRel aufschwim-

men und damit ungenügend bestrahlt wurden. Um das Aufschwimmen der Teilchen zu vermeiden, ist der obere Bereich des der Fördervorrichtung nachgeschnitten Teiles der Bestrahlungskammer so angeordnet, daß er an Volumen kleiner ist und relativ intensiv durchströmt wird.

Gemäß I- i g. 2 ist die Bcstrahlungskammer 60 zu diesem Zweck oben rund eingezogen bis auf einen Durchmesser, der dem Außendurchmesser eines Strahlungsqucllenträgers 62 entspricht. Der Strahlungsquellenträger 62 besteht zur Hauptsache aus einem äußeren und einem inneren Rohr 6.3 bzw. 64. die durch Distan/.röhrchen 65. clic gleichzeitig Führungen für die Strahlungsquelle!! bilden, voneinander getrennt sind. Die Rohre 63 und 64 des Quellcnträgers sind an einem Tragrohr 67 mit Flansch 68 angeschweißt. Das Tragrohr durchdringt die Decke 75 der Bestrahlungskammcr 60 und ruht mit dem Mansch 68 auf einem zylindrischen Einsatz 76 in der Decke 75. Das Tragrohr weist Axialbohrungen 69 auf, die auf die von Distan/.röhrchen 65 begrenzten Räume 70 im Quellenträgcr ausgerichtet sind und dem Hinbringen und Entfernen der Strahlungsquellen dienen. Im Bereich des Tragrohres 67 ist der Quellcnträger 62 unterhalb des Einsatzes 76 von schräg zum Radius gerichteten Öffnungen 72 durchbrochen, durch welche der Klärschlamm umgewälzt wird. In der Mitte zwischen je zwei öffnungen 72 sind jeweils, durch je zwei radiale VVändchen 73 gebildet, Fallkanäle 74 im Qucllenlräger gebildet, die ebenfalls mit einer Bohrung 79 im Tragrohr kommunizieren.

Im Flansch 68 ist ein Deckel 80 eingelassen, der in einer zentralen Bohrung eine Lagerbuchse 81 trägt und über einen Stutzen 82 mit einem Führungsrohr 83 verbunden ist. Im Führungsrohr 83 ist ein Stopfbüchsenrohr 84 geführt, das auf nachgiebiges Stopfmatcrial 85 drückt. In der Lagerbüchse 8t und dem Stopfmaterial 85 ist eine Welle 90 gelagert, die einen Schlammpumpenrotor 91 trägt. Der Schlammpumpenrotor besteht aus mehreren radial stehenden Flügeln 92. die von einem ringförmigen Rotationskörper 93 so durchsetzt sind, daß obere und untere Strömungskanälc 94 bzw. 95 sowie Axialströmungskanäle 96 entstanden sind. Der große Teil des umgewälzten Schlammes wird an der Unterseite des Schlammpumpcnrotors gefördert. Ein kleinerer Teil strömt durch die Kanäle 96 in den Bereich oberhalb des Sehlammpumpenrotors. so daß auch der dort befindliche Schlamm ständig umgewälzt wird. Zur Zufuhr des Klärschlammes in die Bestrahlungskammer 60 ist ein Zufuhrrohr 97 vorgesehen, das innerhalb des Tragrohres 67 mündet. Das Zufuhrrohr 97 hat überdies die Funktion einer Entlüftungsleitung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   !. Vorrichtung zum Bestrahlen von fließbarem Gut, insbesondere Klärschlamm, mittels radioaktiver Strahlungsquellen, mit einer vom Gut durchströmten Bestrahlungskammer, einem darin angeordneten zylindrischen Strahlungsquellenträger mit einem ringförmigen Hohlraum, in dem wassergekühlte Strahlungsquellen axial angeordnet sind, mit einer Fördervorrichtung zum Umwälzen des Gutes, das abwechselnd die Innenwand und die Außenwand des Quellenträgers bespült, und bei der der Quellenträger über einen Tragkörper auf einer Wand der Bestrahlungskammer abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Tragkörpers (5, 67) sich eine wassergefüllte Kammer (23) befindet, die gegenüber der Bestrahlungskammer (2,60) dicht abgeschlossen ist und über Durchführungsöffnungen (21,69) für die Strahlungsquellen (14) im Tragkörper mit dem die Strahlungsquellen (14) enthaltenden Hohlraum (10) des Quellenträgers (15,62) in Verbindung steht
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (23) auf einer Seite verbreitert ist und dort eine Vertiefung (50) für die Lagerung von Strahlungsquellen (14) aufweist
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung eine in den Quellenträger (15, 62) hineinreichende Dickstoffpumpe (24,91) ist
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Quellenträger (15, 62) auf der Zulaufseite 1er Dickstoffpumpe (24, 91) einen Einsatz (31) aufweist der den Strömungsquerschnitt des Quellenträgers erheblich einengt
5. 5. Vorrichtung nach einem rfir Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, dab der Boden der Bestrahlungskammer (2) nach einer Seite hin, an der sich ein Ablaufventil (41,42) befindet, neigt und daß das benachbarte Ende des Quellenträgers (62) entsprechend abgeschrägt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (42) des Ablaufventils (41, 42) in einem durch die Vorrichtung nach außen verlaufenden Rohr (44) geführt und dort mit einem Servomotor (43) verbunden ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (67) ein Rohrstück ist, das koaxial mit dem Quellenträger (62) verläuft, wobei der Quellenträger im Bereich des Tragkörpers Kanäle (72) zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Quellenträgers zum Durchfluß des Gutes aufweist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Bestrahlungskammer (60) im Bereich der Kanäle (72) abgerundet ist.