DE2557908A1

DE2557908A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung von wasserstoff-isotopen aus gasphasen

Info

Publication number: DE2557908A1
Application number: DE19752557908
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Phys Morlock
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-22
Filing date: 1975-12-22
Publication date: 1977-06-30

Description

Dr. Dietrich Bachner, 53 Bonn-Bad Godesberg, Viktoriaplatz 3
Lipl.-Phys. Günter Morlock, 75 Karlsruhe 41, Christofstr. 19 Dr. Johannes Wieseimes, 56 Wuppertal 1, Cäcilienstr. 7 Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Wasserstoff-Isotonen aus Gasphasen.
(Zusatz zu Patent ....... Patentannieldung P 2536798.0) Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Wasserstoff-Isotopen aus Gasphasen, ohne daß die Wasserstoff-Isotope durch die äußeren Begrenzungsflächen des Gasraumes abgeführt werden müssen. Insbesondere wird die Entstehung von explosiven l'tasseratoff-Gesgemischen verhindert oder eine Tritiumabtrennung in kerntechnischen Anlagen ermöglicht.
Vorrangig bei kerntcchnischen Anlagen gewährleistet die beschriebene Vorrichtung die selektive Entfernung von Wasserstoff-Isotopen aus Gasphasen, um die Entstehung von explosiven Wasserstoff-Gasgemischen zu verhindern oder um radioaktives Tritium aus Gasphasen abzutrennen.
Es ist bekannt, daß Rekombinatoren auf Katalysatorbasis zur Oxidation und damit zur Beseitigung von Wasserstoff-Isotopen aus Gasphasen eingesetzt werden.
Es ist gleichfalls bekanntsdaß Kupferoxide-z.B. in Pulverform,zur Oxidation und damit zur Beseitigung von Wasserstoff-Isotopen aus Gasphasen eingesetzt werden können.(ttUntersuchungen zur Wasserstoffbildung und -Rekombination beim iÄR-Coreschmelzen'1 S,Dormer,K,-Schretzmann; KFIt 2O50,August 1974, S.210 ) Es ist ferner bekannt, daß Wasserstoff-Isotope mittels Diffusion durch geeignete Trennwände z.B. sus Platin, Palladium etc. aus einer Gasphase seaktiv abgetrennt werden könnten. Es ist weiter bekannt, daß Wasserstoff-Isotope an metalle z.B. an Titan angelagert werden können. Die Kombination der Diffusion durch eine geeignete Trerlnw;and mit dahinter angeordnetem Wirbelschichtbett zur Bindung des diffundierten Tritiums ist gleichfalls bekannt C H. Weichselgartner: " Die Abtrennung des im Blanket eines Fusionsreaktors erbruteten Tritiums ", Reaktortagung Hamburg 11.-14.F.1972 S. 751-4 ).
In Patent.......patentanmeldung P 2535798.0 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von Wasserstoff-Isotopen aus Gasphasen beschrieben, die aus einem abgeschlossenen Behälter besteht, dessen Wandung selektiv für Wasserstoff-Isotope durchlässig ist und der mit einer Wasserstoff-Isotope bindenden Schüttung, z.B. aus Ketallpulvern, -schwammen oder dergl. z.B. aus Titan, kompakt und druckresistent befüllt ist, wobei sowohl Wandung als auch Schüttung elektrisch auf geeigneter Funktionstemperatur gehalten werden.
Die Wirkung von Katalysatoren ist nur bei sehr reiner Oberfläche gewährleistet. Der Wirkungsgrad der selektiven Diffusion von Wasserstoff-Isotopen durch Trennwände z.B. aus Platin, Palladium etc. ist gleichfalls von der Oberflächenreinheit abhängig. Diese Voraussetzung ist in kerntechnischen Anlagen nach Störfällen mit Spaltproduktfreisetzung nicht zu erwalten. Es gibt bisher den Vorschlag, die durch eine Trennwand diffundierten Wasserstoff-Isotope durch geeignete Rohrleitungen aus dem Gasraum abzuführen. Diese Methode -kann bei kerntechnischen Anlagen zu einer Erhöhung des Sicherheitsrisikos führen.
Der Vorschlag, durch eine Trennwand diffundierte lKasserstoff-- Isotope in einem Wirbelschlchtbett an Metalle zu binden, ist bei Störfällen mit auftretenden Druckwellen ungeeignet, da die für Diffusion ausgelegte Trennwand eine geringe Wandstärke aufeisen und den auftretenden Drucken-nicht standhalten wird.
Der mit der Wirbelschichtbettmethode verbundene verfahrenstechnische Aufwand ist nicht unerheblich, so daß die sichere Funktion einer derartigen Anlage über einen längeren Zeitraum nicht ohne entsprechende Wartung und Funktionstests gewährleistet ist.
Im zitierten KFK-Bericht wird die EinsatzmöglicEceit von Kupfcroxiden zur Entfernung von Wasserstoff nach Störfällen aus lerntechnischen Anlagen untersucht,Die Autoren S.Dorner und G.Schumacher (2.Halbjahresbericht 1973,Projekt Nukleare Sicherheit,KFK 1908,S.138 ) haben bereits früher vorgeschlagen,das CuO als Aerosol beim Störfall in das Containment freizusetzen,um dem Wasserstoff eine möglichst große Reaktiorlsfläche anzubieten.
Nach J.S. tewis ("The Reduction of Copper Oxide by Hydrogen", Journ.
of the Chem.Soc. 1932,S,820/6) tritt die Reduktion von CuO im geschlossenen System mit maximaler Geschwindigkeit dann auf,wenn die Oberflache des Oxids frei von adsorbierten Gasen ist.
Folglich ist der Einsatz von CuO-Aerosolen bei der -z.B.wasserdampfhaltigen.Störfallatmosphäre in einer LlJR-Sicherheitshülle in der vorgeschlagenen Form nicht befriedigend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, wartungsfreie, funktionssichere, kostengünstige, ohne Erhöhung des Sicherheitsrisikos arbeitende Vorrichxung zur Beseitigung der Wasserstoff-Isotope aus Gasphasen z.B. einer kerntechnisehen Anlage zu entwickeln, deren Funktion auch bei Störfällen mit auftretenden Druckwellen gewährleistet ist.
Diese-Aufgabe wird erfindunggemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Entfernung von Wasserstoff-Isotopen aus Gasphasen aus einem abgeschlossenen Behälter besteht,dessen Wandung -z.B. aus Platin,Palladium etc.- für Wasserstoff-Isotope durchlässig ist und der rri b einer Schüttung, die zeei£nete Oxide -r.13. CuO- onthält,kon'-paket und druckresistent gefüllt istswohei sowohl Wandung als auch Schüttung elektrisch auf geeig:leter Funktionstemperatur gehalten werden.
In einer weiteren Ausbildung der Erf:ir'dung wird das bei der Reduktion des Oxids in der Schüttung entstehende Wasser riit geeigneten Trockenmitteln -z.B. P2O5,CaC1,RaO etc.- gebunden wird, die sich ebenfalls in den Behältern befinden.
Wach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird die beschriebene Vorrichtung gegen mechanische Beschädigungen und sonstige Funktionsbeeinträchtigungen durch eine Schutzwandung gesichert.
Zweckmäßigerweise wird keine einzelne Vorrichtung betrieben, sondern es wird eine Vielzahl von von einander unabhängigen, funktionstüchtigen Vorrichtungen der beschriebenen Art eingesetzt, die vorzugsweise an solchen Stellen installiert werden, wo eine erhöhte Konzentration von Wasserstoff-Isotopen zu erwarten ist ( z.B. höchstgelegener Bereich des Gasraumes ) Eine geeignete Funktionstemperatur der Wandung verhindert eine stärkere Belegung mit Stoffen aus der Störfallatmosphäre,die die Diffusion der Wasserstoff-Isotope beeinträchtigen oder stark behindern kann.
Gegenüber Patent....0...... Patentanmeldung P 2536798.0 ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß sowohl die Wirksamkeit der Diffusion durch die Wandung als auch der Reduktion der Oxide mit steigender Temperatur -also gleichsinnig zunimmt,während bei P2536798.0 ggf. eine unterschiedliche Temperatur von Wandung und wasserstoffbindender Schüttung günstiger sein könnteswobei dies mit Hilfe des Peltier-Effekts erreicht werden kann.
Durch die Vielzahl und die dadurch mögliche Verkleinerung der.
einzelnen Vorrichtungen weiden Herstellung und Montage vereinfacht. Die sich gleichfalls ergebende große Redundanz gewährleistet die Funktionssicherheit des Gesamtsystems. Da die beschriebene Vorrichtung keine mechanisch bewegten Teile enthält, ist eine sehr gute Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit zu erreichen, ohne daß Wartungsaufwand anfällt. Die achrüstung bestehender Anlagen mit Vorrichtungen der beschriebenen Art bereitet keine Schwierigkeiten.

Claims

Dr. Dietrich Bachner, 53 Bonn-Bad Godesbezwg, Viktoriaplatz 3 Dipl.-Phys. Günter Morlock, 75 Karlsruhe 41, Christofstr. 19 Dr. Johannes Wiesemes, 56 Wuppertal 1, Cäcilienstr. 7 Patentansprüche 1. Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von Wasserstoff-Isotopen aus Gasphasen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem abgeschlossenen Behälter besteht,dessen Wandung -z.B. aus Platin, Palladium etc.- für Wasserstoff-Isotope durchlässig ist und der mit einer Schüttung,die geeignete Oxide -m.B. CuO- onuhÄlt,kompakt und druckresistent gefüllt ist,wobei sowohl Wandung als auch Schüttung elektrisch auf geeigneter Funktionstemperatur gehalten werden.
2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei der Reduktion des Oxids in der Schüttung entstehende Wasser mit geeigneten Trockenmitteln - z.B. P2O5, CaCl, BaO etc. - gebunden wird, die sich ebenfalls in den Behältern befinden.
3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch eine Schutzwandung gegen mechanische Beschädigungen und sonstige Funktionsbeeinträchtigungen gesichert wird.