DE2545031C2

DE2545031C2 - Verfahren zum Reinigen von mit Natrium behafteten Anlagenteilen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2545031C2
Application number: DE2545031A
Authority: DE
Inventors: Paul 7520 Bruchsal Menzenhauer; Georg F. Dr. 7500 Karlsruhe Schultheiß
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1975-10-08
Filing date: 1975-10-08
Publication date: 1984-10-11
Also published as: FR2327611B1; JPS5246298A; GB1565822A; DE2545031A1; FR2327611A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von mit vorzugsweise radioaktivem Natrium behafteten Komponenten kerntechnischer Anlagen in einem Behaelter durch aufeinanderfolgendes Bespruehen der Komponenten mit Dampf und Wasser unter Schutzgas. Das entstehende Abwasser bzw. die Waschlauge wird nach dem ersten Spuelgang zur Aufkonzentration mehrfach erneut zur Bespruehung zurueckgefuehrt. Durch die wiederholte Verwendung der Lauge zu dem Reinigungsvorgang und durch die Moeglichkeit, das anfallende NaOH chemisch auszufaellen und zu filtrieren, wird der Ablaugeanfall sehr stark vermindert. Die mehrfache Verwendung der gleichen Fluessigkeitsmenge und die Moeglichkeit, feste Abfaelle zu erzeugen sind ein sehr wichtiger Vorteil, welcher zu einer starken Verringerung des Energiebedarfs im Dekontaminationsbereich fuehrt. Eine Verringerung der erforderlichen Lagerkapazitaet ist ebenso mit einer erheblichen Kosteneinsparung verbunden. Mit steigendem Laugenanteil des Spuelwassers bzw. der Waschlauge tritt eine Verlangsamung der Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Na und H2O-Anteil der Lauge ein. Dadurch koennen empfindliche Teile auch vor Beschaedigung durch z.B. heftige Gaserzeugung geschuetzt werden. Die Anlage zur Durchfuehrung dieses Verfahrens, besteht aus einem verschliessbaren Waschbehaelter zur Aufnahme der mit radioaktivem Natrium behafteten Komponenten bzw. des Waschgutes, der in seinem Inneren eine Mehrzahl von Einspruehduesen fuer den Dampf bzw. die Waschfluess...U.S.W

Description

l/fble vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach aeÜh Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Ober-Begriff des Anspruchs 4.

, Es ist bekannt, mit Natrium behaftete Teile unter liierter Atmosphäre mit Wasserdampf und Wasser zu reihigen und das anfallende Abwasser direkt zur Dekontamination bzw. zur Aufarbeitung weiterzuleitcn. Die Reinigung kann dabei so oft wiederholt werden, bis der gewünschte Dekontuminationsgrad der Oberfläche erreicht ist, die entstehenden Flüssigkeitsmengen wer-

<i den zur Abfallminimicrung eingedampft.

Es sind weiterhin Rcinigungsinaschincn mit mehreren aufeinanderfolgenden Spfilgängen bekannt, bei welchen für die einzelnen Spülgänge getrennte Umwälzsysteme mit getrennten Laugenbchältern vorgesehen sind und sich die Zusammensetzung und Konzentration darin unterscheidet.

Bei größeren Mengen von Reinigungsgut, z. B. beim Brennelementwechse! eines Kernreaktors, fallen bei der Wasserdampfreinigungsmethode große Mengen an Flüssigkeit an. Diese werden teilweise zwar zur Neutralisation von Säuren vorwendet, das Wasser muß aber auch in diesem Fall vor einer Endlagerurig nach bekannten Verfahren ausgedampft werden. Dies ist jedoch mit deinem entsprechend hohen Energieverbrauch verbun-

20 den.

Ausgehend von diesem Stande der Technik hat nun die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, den Flüssigkcitsanfall bei der Reinigung von mit radioaktiven primär natriumbehafteten Anlagenteilen zu vermindern, da die Beseitigung der daraus hervorgehenden Abwässer durch Eindampfen mit einem hohen Energieverbrauch verbunden ist. D. h. die entstehende Lauge sollte eine möglichst hohe Laugenkonzentration bzw. ein möglichst geringes Volumen besitzen. Damit kann die Lagerkapazität für solche Flüssigkeiten verringert werden, wodurch sich eine beachtliche Einsparung der Anlagekosten erzielen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfindung zunächst ein Verfahren der eingangs eras wähnten Art mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Verfah,rensschritten vor. Gemäß der Erfindung wird weiterhin das Verfahren besonders vorteilhaft in einer Vorrichtung durchgeführt, die diejenigen Merkmale aufweist, die im Kennzeichen des Anspruchs 4 angegeben sind.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun darin, daß durch wiederholte Verwendung der gleichen Flüssigkeitsmenge eine starke Verringerung des Energiebedarfs im Dekontaminationsbereich erzielt werden kann. Ebenso wird die Lagerkapazität für die einzulagernden radioaktiven Endprodukte verbessert.

Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der zu dessen Durchführung vorgeschlagenen Anlage bzw. Vorrichtung werden irn folgenden anhand der bzw. des Kreislaufschemas näher erläutert:

Die Fig. zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Waschanlage. Hauptbestandteil der Anlage ist der Waschbehälter 1, in dem sich das Waschgut la befindet, welches nach Abnahme des dicht verschließbaren Deckels 23 in den Behälter 1 geladen werden kann. Um den Behälter 1 herum ist eine Heizung 17 angbracht, die zum Trocknen des gereinigten Waschgutes la dient. Weiterhin ist durch die Heizung ein grobes Vorreinigen durch Abschmelzen größerer anhaftender tJa-Mengen bei Temperaturen von ca. 120" möglich. Unter Waschgut la, welches in dem Behälter 1 gereinigt werden soll, werden normalerweise Teile von natriumgekühlten Kernreaktoren, die im Reaktorkern entnommen und mit radioaktivem Natrium aus dem Kühlkreislauf behaftet sind, verstanden. Es können jedoch auch beliebige andere, mit Natrium verunreinigten Teile behandelt werden. An den Waschbehälter 1 ist eine Ein-

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sprühleitung 24 angeschlossen, die zu den verschiede- bei geschlossenen Ventilen 29, 3, 6, 5 und geöffneten nen Einsprühdüsengruppen 20,25 und 26 im Behälter 1 Ventilen 4,7 langsam und kontinuierlich Flüssigkeit d. h. führt. Mittels der Düsen 20 wird das Waschgut von oben stärker konzentrierte Natriumlauge aus dem Behälter un'⁴ mittels der mehrfach am Umfang verteilten Düsen 35 in den Behälter ! geführt. Diese Flüssigkeit kann 25 und 26 von der Seile her besprüht. Die Einsprühlei- 5 auch bsi geöffneten Ventilen 5 und 29 mehr oder wenitung 24 ist mit drei Zuleitungen 19,27,28 veruhen, die ger stark zugemischt werden. Die Einsprühung in den jeweils mittels der Ventile 29, 3 und 4 absperrbar sind. Behälter selbst erfolgt über die Einsprühdüsen 20. Die-Durch die Leitung 19 wird Wasserdampf und durch die ser Vorgang wird so lange durchgeführt, bis die Laugen-Leitung 27 Stickstoff als Schutzgas zugeführt konzentration in dem Behälter 35 so stark ist bzw. der ti Durch die Leitung 28 wird nun die im Behälter 1 10 Wasseranteil dort so gering ist, daß im Behälter 1 keine durch den Waschvorgang erzeugte Waschlauge (NaOH Waschreaktion mehr auftritt. Während des Prozesses + H2O) zu erneuten Einsprühung über die Düsen 20,25 wird die Flüssigkeit nach der Reinigung über die Lei- und 26 in den Behälter 1 zurückgeführt. Der erforderli- tung 21 aus dem Behälter ständig abgezogen und über ehe Sprühdruck wird mittels der in die Leitung 28 einge- den Regelkreis 22 und das Ventil 11 sowie die Leitung schalteten Pumpe 47 erzeugt. 15 37 in den Behälter 35 zurückgeführt. Das Regelsystem Ebenso kann über die Leitung 28 aus dem Wasseran- 22 leiiet nun die abgezogene Flüssigkeit je nach Konschluß 30 über das Ventil 5 und den Speicherbehälter 31 zenlration entweder über das Ventil 10 oder 11 in die reines Wasser zugeführt werden. Die Zuführleitung 28 Zwischenlagertanks 34 bzw. 35. Tritt im Behälter 1 mit teilt sich neben dem Wasseranschluß in zwei weitere der Flüssigkeit aus dem Behälter 35 keine Reaktion

_fc. Zweige 32 und 33 mit den daran angeschlossenen Zwi- 20 mehr auf, so wird die Waschlauge mit dem höheren

[fs 'schenspeicherbehältern 34 und 35 auf. Die Leitungen 32 Wasseranteil aus dem Behälter 34 über die Einsprühdü-

und 33 sind mittels der Ventile 6 und 7 absperrbar. Von sen 20 geführt und über das Ventil 10 und Leitung 36

den Behältern 34 und 35 führen Zulaufleitungen 36 und wieder in den Behälter 34 zurückgeführt, bis wiederum

37 mit Absperr- bzw. Regelventilen 10 und U zusam- keine Reaktion im Behälter 1 mehr auftritt. Wenn der

mengeführt über die Pumpe 9 zu der Behälterabflußlei- 25 Waschvorgang im Behälter 1 so kontinuierlich weiter-

'/ ,tung 21. Diese teilt sich somit in die regelbaren Lei- läuft, sind nur noch wenige Natriumrückstände letztlich tungszweige 36 und 37 auf. Diese Regelung erfolgt mit- vorhanden, so daß die Reaktion immer geringer wird. ; tels des Regelkreises 22, der nach Messung der Konzen- Letztlich wird mit immer höheren Wassergehalten geartration mittels des Fühlers 22a die Waschlauge abhängig beitet, um die Reaktion zu beschleunigen, bis letztlich von ihrer Konzentration über die Ventile 10 und 11 auf 30 aus dem Behälter 31 über das Ventil 5 nur noch etwas die Leitungen 36 und 37 verteilt. Die Pumpe 9 dient ganz reines Wasser in den Behälter eingesprüht wird, 'dabei der Förderung der Waschlauge. Mit Hilfe der Ventile 6 und 7 kann auch eine Mischein-Der Behälter 35 mit der Leitung 37 und dem Ventil 11 stellung gefahren werden. Wenn der Waschvorgang bedient zur Aufnahme der stärker konzentrierten Wasch- endet ist (die Kontrolle erfolgt über den DrucK, den

f lauge, der Behälter 34 mit der Leitung 36 und dem Ventil 35 Wasserstoff- und den Sauerstoffpartialdruck im Behäl-10 zur Aufnahme der schwächer konzentrierten Lauge. ter), wird anschließend nochmals mit reinem Wasser An den Behälter 35 ist über ein Absperrventil 8 eine über das Ventil 5 gesprüht, um die am Waschgut la Abführleitung 38 angeschlossen, die zu einem Ausfällbe- anhaftenden Laugen endgültig zu beseitigen. Das Abhalter 12 führt, in welchem das Natrium als unlösliches wasser aus diesem Reinigungsvorgang wird dann in den Salz ausgefällt wird. Eine Abzweigung 39 von der Lei- 4Ό Tank 34 zurückgeführt und wird als schwache Lösung tung 38 führt direkt zur Dekontaminationsanlage. Das für den nächsten Reinigungsvorgang benützt. Stark i Reagenz für die Ausfällung im Behälter 12 wird über die konzentrierte Waschlauge aus dem Behälter 35 wird Leitung 40 zugeführt, die Leitung 41 führt über ein Ven- über die Leitung 38 abgeführt und je nach Kontaminatil 13 zum Filter 14, in dem das radioaktive Natrium als tionsgrad entweder zur Dekoniaminationsanlage gelei-Filterkuchen abgeschieden wird. Vom Filter 14 geht der 45 let oder in dem Abfallbehälter 12 ausgefällt. Dort wird ausgefällte Filterkuchen mit dem radioaktiven Natrium das Natrium ausgefällt, geht durch die Filteranlage 14 zur Dekontamination über die Leitung 42 und das Rest- und wird abgeführt.

wasser z. B. abhängig vom pH-Wert über die Leitung 43 Zum Trocknen wird der Behälter 1 mittels der Pumpe zurück in die Speieberbehälter 34 oder 35. 18 evakuiert sowie mittels der Heizung 17 beheizt. Der An dem Behälter 1 sind weiterhin eine Vakuumpum- so Rekombinator 15 soll den anfallenden Wasserstoff in pe 18 für den Trockenvorgang, sowie ein Rückkonden- Wasser überführen um anfallende große Restgasmensator 16 für die abgesaugte Feuchtigkeit angeschlossen, gen einzusparen. Die Umschaltung zwischen den Tanks Die Rückfühhung des Kondensats erfolgt übe·· die Lei- 34 und 35 erfolgt abhängig von der Reaktion im Behältung 44 und das Ventil 45. Ein Rekombinator mit Platin- ter 1. Sie wird durch den Zeitfaktor beeinflußt, der den katalysatoren ist vorgesehen, um Wasserstoff und Sau- 55 Waschvorgang zu sehr strecken würde. Durch die wieerstoff als V/asser zurückzuführen (2H2O + O2—· derholte Verwendung der Lauge zu dem Reinigungs-2 H2O). Die Kontrolle des Waschprozesses erfolgt mit- Vorgang und durch die Möglichkeit, das anfallende tels der Meßgeräte 2 für Druck Wasserstoff und Sauer- Na-OH chemisch auszufällen und zu filtrieren, wird in Stoffkonzentration im Behälter i. Nach Maßgabe der einer wie in der Abbildung gezeigten Anlage dpr Ablauvorbestimmten Nennwerte erfolgt daraus über den Re- eo geanfall sehr stark vermindert. Die mehrfache Verwengelkreis 46 die Zufuhr von Wasserdampf, Wasser, Stick- dung der gleichen Flüssigkeitsmenge und die Möglichstoff oder rückgeführter Waschlauge, keit, feste Abfälle zu erzeugen sind ein sehr wichtiger Der Behälter 1 wird zunächst mit Schutzgas (Stick- Vorteil, welcher zu einer starken Verringerung des stoff) über das Ventil 3 gefüllt. Darauf wird über den Energiebedarfs im Dekontaminationsbereich führt. Eine Dampfeinlaß 13 und das Ventil 29 bei geschlossenen 65 Verringerung der erforderlichen Lagerkapazität ist Ventilen 3 und 4 Dampf in den Behälter eingeblasen. ebenso mit einer erheblichen Kosteneinsparung ver-Dadurch wird das Natrium an den zu reinigenden AnIa- bunden. Mit steigendem Laugenanteil des Spülwassers genteilen in Natriumoxid überführt. Anschließend wird bzw. der Waschlauge tritt eine Verlangsamung der Re-

aktionsgeschwindigkeit zwischen Na und H2O Anteil
der Lauge ein. Dadurch können empfindliche Teile auch
vor Beschädigung durch z. B. heftige Gaserzeugung geschützt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von mil Natrium behafteten Anlagenteilcn, insbesondere von Teilen k'erntechnischer Anlagen, die radioaktiv verunreinigt sind, in einem Waschbehälter durch aufeinanderfolgendes Besprühen der Komponenten mit Dampf und V/asser unter Schutzgas, -vobei das entstehende Abwasser bzw. die Waschlauge nach dem ersten Spülgang unter Aufkonzentration des Natriumanteiles mehrfach erneut zur Besprühiing zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung stufenweise abhängig von der Konzentration der Lauge erfolgt, daß die Waschlauge in mehreren Konzentrationsstufen in de» Stufen zugehörige Zwischenlagerbehälter übergeführt wird und von dort aus stufenweise jeweils im Umlauf zunächst stärkere und dann schwächere Waschlauge jeweils bis zum Ende der Waschreaktion auf den Teilen und anschließend reines Wasser in den Reinigungsbehälter gesprüht wird, wobei nach jedem Spülgang die Waschlauge, abhängig von ihrer Konzentration wieder in den jeweiligen Zwischenbehälter zurückgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung in zwei Konzentrationsstufen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauge erst nach Erreichen einer

v' vorbestimmten Maximalkonzentration der Abfall > beseitigung zugeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus einem verschließbaren Waschbehälter zur Aufnahme der mit radioaktivem Natrium behafteten Komponenten bzw. des Waschgutes, der in seinem Innern eine Mehrzahl von Einsprühdüsen für den Dampf bzw. die Waschflüssigkeit besitzt sowie Zu- und Ableitungen mit zugehöriger Pumpe und Waschlaugen-Magerbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflußleitung (21) des Behälters (1) in mehrere Zwischenspeicherbehälter (34,35) geführt ist, die mittels ,Absperrorganen (3, 4) absperrbarer Leitungen (32, 33) mit der Versorgungsleitung (24) für die Einsprühdüsen (20) verbunden sind, daß die Abflußleitung (21) in mehrere, mittels Regelorganen (10, 11) absperrbare Zweige (36, 37) aufgeteilt ist, die zu den , Zwischenspeicherbehältern (34,35) führen, und daß von dem Zwischenlagerbehälter (35) für stärker konzentrierte Waschflüssigkeit eine ebenfalls absperrbare Abführleitung (38) zur Abfallbeseitigung (39 bis 42) führt, und daß an die Zuführleitung (24) zu άέη Einsprühdüsen (20) jeweils absperrbar ein Dampfeinlaß (i9), ein Schutzgaseiniaß (27), ein Wassereinlaß (31) und Einlasse (32, 33) für die rückgeführte Waschlauge zusammen angeschlossen sind.