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Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen
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(Dekontaminieren) von mit strahlenden Stoffen verunreinigten Kleinteilen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren gemaß dem Bezugsgegenstand des Patentanspruches
1 sowie eine zur Ausübung des Verfahrens dienende Vorrichtung gemäl.3 dem Patentanspruch
9.
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In kerntechnischen Anlagen der verschiedensten Art kommen Meßgerate
und Kleinwerkzeuge zur Anwendung, welche strahlenden Stoffen ausgesetzt sind. Treten
?jn derartigen MeB- und Arbeitsgeräten Schäden auf, so ist es erforderlich vor der
Beseitigung der Schäden, die den strahlenden Stoffen ausgesetzten Teile dieser Gercitschaften
zu dekontaminieren. Sowohl Meßgeräte wie auch aus mehreren Teilen durch Ge]enke
zusammengefügte Werkzeuge sind meist mit einer Schutzschicht oder einer Fettschicht
belegt,- welche nach dem gebrauch dieser Gerätschaften durch sturz lende Stoffe
verunreinigt ist. Vor der Instantsetzung der Gerätschaften muß diese Schicht vcrdringAich
entfernt werden.
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Die Dekontaminierung solcher Gerätschaften erfolgte bisher durch Abwaschen
oder Abspritzen, wie z.B. aus der DT-OS 2 320 597 zu ersehen ist. Auch ist es bekannt,
derartig verunreinigte Teile in einem Ultraschllbad, wie z.B. aus der DT-AS 1 764
722 hervorgeht, zu reinigen. Diese Verfahrensweisen haben jedoch den Nachteil, daß
eine vergleichsweise große mit strahlenden Stoffen angereicherte Reinigungsflüssi
gkeit anfällt. Die Behandlung der zu dekontaminierenden Oberflächen der Teile muß
mehrfach wiederholt werden,bis daß die zulässigen Grenzwerte erreicht sind.
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Andere teinigungsverfahren, wie z.B. das Abschleifen der Oberfl chen
oder ein elektrolytisches Abätzen der Oberflächen, scheidet
aus;
die Teile wären nach einer derartigen Behandlung unbrauchbar. Sind jedoch die Oberflächen
von z.B. Präzisions-Kleinteile nicht ohne Entfernung der Grenzschicht dekontaminierbar,
müssen sie ausgewechselt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zum Dekontaminieren
benötigte Menge des Reinigungsmittels durch verfahrens-und vorrichtungsmäßige Maßnahmen
so gering wie moglich zu halten. Insbesondere soll die Schmierstoff-bzw. Schutzschicht
von den Kleinteilen gut abtragbar sein. Die Entfernung des gebrauchten Reinigungsmittels
aus dem Prozeßraum soll möglichst restfrei erfolgen.
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Diese Aufgabe wird gemäß dem erfinderischen Verfahren durch die im
Patentanspruch 1 gekennzeichnete Arbeitsweise gelöst.
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Das Reinigen von Teilen der verschiedensten Art mittels eines Dampfstrahles
ist allgemein bekannt; man benutzt jedoch hier eine leicht siedende, vorzugsweise
organische Plüssigkeit, wie solche zum Reinigen bzw. zum Entfernen von Fett- oder
Kunststoff' schichten zur Anwendung kommen. bedingt dadurch, daß der Siedepunkt
der Reinigungsflüssigkeit über 306 OX gelegen ist, kann eine solche bei normaler
Umgebungstemperatur gehandhabt werden, ohne daß eine starke Verdampfung während
ihres Transportes oder ihrer Lagerung in Erscheinung tritt. Hält man den Siedepunkt
unter 353 OK so ist sowohl die Verdampfungsernergie aber auch die zur Kondensation
des benutzten Dampfes erforderliche Energie vergleichsweise gering; auch die Handhabung
einer Dampfstrahldüse mit einer geschützten i1and wird dadurch erleichtert.
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Das kontaminierte und kondensierte flüssige Reinigungsmittel folgt
der Eigenschwere und wird aufgefangen.
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Sind nach einer derartigen Dekontaminierung die vorgeschriebenen Grenzwerte
noch nicht erreicht - 6der auch so nicht erreichbar - so besteht die Möglichkeit
in nur einer Charge eines Ultraschallbades den gewünschten Efiekt zu erzielen.
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Voræugsueise verwendet man als ReinigungsflUssigkeit Äthyläther, Methylenchlorid
oder Tetrachlormethan.
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Ausgehend von einer Reinigungsvorrichtung gemäß dem Patentanspruch
5, besteht die der Erfindung weiter zugrunde liegende Aufgabe auch darin, eine derartige
Vorrichtung in der Weise weiterzubilden, daß sie zur Ausübung des Verfahrens geeignet
ist. Insbesondere soll diese Vorrichtung nach ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch
gut zu Dekontaminieren sein; sie soll keine im Arbeitsraum gelegene Aggregate -
mit Ausnahme der Spritzdüsebeinhalten. Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen
des Patentanspruches 5 gelöst.
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Durch diese erfinderische Weiterbildung der bekannten Reinigungsvorrichtung
wird es ermöglicht, das in den Arbeitsraum durch die Spritzdüse einströmende dampf-
oder gasförmige Reinigungsmittel nach seiner Kontaminierung zu kondensieren und
in einem unter der Spülwanne angecrtneten geschützten Behälter abzuleiten. Die Arbeitstischauflage
ist hierbei als ein in die Spülwanne einsetzbares Lochblech oder als Siebrahmen
gebildet.
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Durch die Kondensation des dampfförmigen Reinigungsmittels entsteht
innerhalb des Arbeitsraumes ein Druckgefälle, welches bewirkt, daß die Dämpfe dem
Druckgefälle folgen und durch das Lochblech oder Sieb an die Oberfläche des bis
unter 2770K, jedoch über dem Gefriepunkt des Reinigungsmittels gekühlten Bodensder
Spülwanne gelangen. Damit innerhalb des Arbeitsraumes der Vorrichtung keine zusätzliche
Erwärmung auftritt, aber auch eine mögliche Entzündung von brennbaren Dämpfen vermieden
wird, ist der Verdampfer für das Reinigungsmittel hermetisch von Arbeitsraum getrennt;
er liegt vorzugsweise, jedoch nahe an der Einmündung der heinigungsmi ttel-Z uleitung
über dem Arbeitsraum.
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Aus dem gleichen Grunde ist auch das Kühlaggregat vom Arbeitsraum
getrennt.
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Um eine Entzündung von brennbaren Dämpfen im Arbeitsraum zu vermeiden,
wird letzterer vor Beginn des Dampfeintrittes mit einem Edelgas gespült. Zu diesem
Zweck mündet eine mit einem Edelgas-DrucksFeicher verbundene Spülleitung in den
Arbeitsraum.
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Weitere erfinderische Merkmale des Verfahrens sowie der Vorrichtung
sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
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Im nachfolgenden wird an Hand der Zeichnungen das erfinderische Verfahren
näher erläutert sowie eine zur Ausübung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung nebst
deren Steuerung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau der Vorrichtung. Sie besteht
im wesentlichen aus einer Spülwanne 1, welche in einem Ablaufstutzen 2 ausmündet,
einer unter dem Boden 3 der Spülwanne und mit dieser leitfähig verbundenen Kühlerschlange
4, die über Rohrleitungen 5 in Verbindung mit einem Kühlaggregat 6 steht. Der Ablaufstutzen
2 mündet in einem Auffangbehälter'7, der von einem Strahlenschutzkasten 8 umgeben
und mittels eines zweiteiligen Deckels 9 nach oben hin verschließbar ist. Bin. das
Reinigungs- bzw. Dekontaminierungsmittel beinhaltender Behälter 10 ist einerseits
über eine Leitung 11 mit einem Edelgas, vorzugsweise helium enthaltenden Druckgasspeicher
12 verbunden und steht andererseits über eine Steigleitung 13 mit einem Verdampfer
14 in Verbindung, dessen Dampfdruckleitung 15 in eine Spritzdüse 16 ausmündet. Durch
strichpunktierte Linien ist die Vorrichtung in drei Gruppen A bis C geggliedert.
Die Gruppe A beinhaltet die mittels eines Siebrahmens 17 abgedeckte Spülwanne 1
nebst der Spritzdüse 16 und den Auffangbehälter 7. Die Gruppe B beinhaltet die Versorgungsaggregate,
nämlich das Kühlaggregat 6, den Vorratsbehälter 10 für das flüssige Dekontaminierungsmittel
und den Druckgasbehälter 12 für das Edelgas. Die Gegenstände der Gruppen A und B
sind hermetisch von einander getrennt, vorzugsweise in eigenen Gehäusen angeordnet.
Lediglich die Gruppe C mit dem Verdampfer 14 ist außerhalb, jedoch nahe der Gruppe
A angeordnet. Eine Zweigleitung 18, 18, die mit dem Druckgasbehälter 12 in Verbindung
steht, ist durch ein Ventil 19 verschließbar. Die Aufteilung der Aggregate in den
einzelnen Gruppen dient zur Betriebssicherheit der Vorrichtung. Es soll insbesondere
dadurch vermieden werden, daß strahlende Stoffe aus dem Arbeitsraum der Gruppe A
mit den Betriebseinrichtungen der Gruppen B und C in Verbindung kommen; als Dekontaminierungsmittel
können brennbare Flüssigkeiten oder Dämpfe zur Anwendung kommen, so daß auch die
Gefahr einer Entzündung besteht. Auch zur Vermeidung derartiger Unfälle ist eine
Trennung der Aggregate vorteilaft.
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Fig. 2 zeigt einen Aufbau der Vorrichtung. Das Gehäuse 19 beinhaltet
den Arbeitsraum 20, der durch ein Sichtfenster 21 einsehbar und mittels Beleuchtungsvorrichtungen
22 beleuchtbar ist. Diese Leuchten sind gegenüber dem Arbeitsraum durch Scheiben
FVgetrennt. Die Breite des Gehäuses beträgt mindestens 400 mm jedoch nicht mehr
als 600 mm, sodaß die Arme einer Bedienungsperson in die Öffnungen 24 von Schafthandschuhen
25 eingreifen können. Am Gehäuse befinden sich zwei verriegelbare und gesondert
verschließbare Türen 26 und 27, wobei die Tür 26 zum Ein- und Ausführen des Schutzkastens
8 mit dem Behälter 7 gem. Fig.1 dient, hingegen die Tür 27 zum Be- und Entladen
mit den,die zu dekontaminierenden Teilen enthaltenden Kästen dient. Die Betriebsaggregate,
gem. der Gruppe B der Fig.1 sind hier in einem Beistellgehäuse 28 angeordnet, welches
auch die zum Betrieb der Vorrichtung erforderlichen Anzeige- und Meßgeräte enthält-.
Das Beistellgehäuse ist allseitig zugängig, so daß die erforderlichen Installationen
der Rohrleitungen 5, 13 und 18' gut zu bewerkstelligen sind. Beide Gehäuse 19 und
28 sind versockelt, so daß eine gegenseitige Verschiebung ausgeschlossen ist. Ein
kopfseitig am Gehäuse 28 angelenkter Deckel 29 dient zur Erleichterung des Zuganges
zu den Meß- und Steuergerätschaften der Vorrichtung. Die Betriebselemente der Gruppe
C, nämlich@ der Verdampfer 14 ist in der wärmeisolierten Leitung 15 über dem Gehause
19 angeordnet.
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kig. 3 zeigt in einer Betriebs-Schaltskizze den wesentlichen Steuerungsau,'tau
der Vorrichtung gemaß den Figuren 1 und 2.
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Zum Dekontaminieren werden die in kisten enthaltenden Teile auf den
Arbeitstisch bzw. den ',iebrahmen 17 gelegt. Durch Schließen eines llaupschalters
30 wird die Vorrichtung in Betrieb gesetzt. Durch das Schlieren des letzt genannten
Schalters werden das Kühlaggregat 6 und eine rote Kontrollampe 31 eingeschaltet,
welche anzeigt, daß das Gerät eingeschaltet, jedoch noch nicht betriebsbereit ist.
Ein Thermofühler mit Schalter 32 schließbiei Erreichen einer vorgegebenen Kühltemperatur
der ,pühlwanne 1 bzw. ihres Bodens 3 - bei z.B. 273 0K-den Stromkreis zu den Relais
33 und 34; die diesen Relais
zugeordneten Schalter schließen. Beim
Schließen des Schalters bei 33 werden die Beleuchtung 22 sowie die reizung 14' des
Verdampfers 14 (Fig.1) 1 ) eingeschaltet. Der Verdampfer 14 besitzt zwei Rückschlagventile
34 und 35. Ist der Druck deswn der Druckgasflasche 12 in die Druckgasleitung 12'eingespeisten
Edelgases am Manometer 37 auf den Druck P 1 von z.B. 1,2 bar eingestellt, so liegt
auch das Dekontaminierungsmittel 56 mit dem Druck P1 am Hückschlagventil 34 an,
welches nunmehr öffnet; das Dekontaminierungsmittel strömt in den Verdampfer 14
und zwar in einer Menge, welche durch die Verdampferstrecke 38 vorgegeben ist. Durch
den Anstieg des Druckers in der Verdampferstrecke schließt das Ventil 34; ist der
Druck in der Verdampferstrecke z,B. auf den Druck P2 von 1,6 bar angestiegen, so
öffnet das Rückschlagventil 35, sodaß bei geöffneter Spritzdüse 16 Dampf in die
Betriebsleitung einströmt. Wird kein Dampf benötigt, so steigt der Druck in der
Verdamferstrecke; en Druckwächter 39 betätigt ein Relais 40; ein Schalter 41 unterbricht
den Betrieb der Heizung 14' des Verdampfers. Ein weiterer Druckwächter 42 schaltet
bei Erreichen des Druckes P2 ein relais 43, so daß der Schalter 44 öffnet und daher
die rote Kontrollampe 31 erlischt, wobei jedoch durch Schließen des Schalters 45
die grüne Kontrollampe/lnschaltet. Die Vorrichtung ist nunmehr betriebsbereit.
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Bedingt dadurch, daß als Reinigungs- bzw. Dekontaminierungsmittel
auch brennbare Dämpfe zur Anwendung kommen können, ist es zweckmäßig, vor dem Gebrauch
der Vorrichtung diese mit einem nicht brennbaren Gase zu spülen. Die Spülung soll
erfolgen, bevor man den Dampf in den Arbeitsraum 20 der Vorrichtung einläßt.
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Zu diesem Zweck ist in der Edelgaszuleitung 18' ein automatisch schaltbares
Ventil 47 angeornet, welches über ein Nockenschaltwerk 48 beim Schließen des Druckschalters
43 etwa zwei Minuten geöffnet wird. besteht eine Entzündungsgefahr der Dekontaminierungs-Dämpfe
nicht, so ist es besser vor dem Beginn der Arbeiten den Arbeitsraum mit dem Dampf
zu spülen und dabei das Kondensat abzuleiten. Genutzt man Edelgas als Spülmittel,
so ist nur soviel Gas in den Arbeitraum einzuspeisen, daß/turch die Kühlung erzeugte
geringe Vakuum im Arbeitsraum überwunden wird bzw. eine + das
unter
dem Ablauf 2 angebrachte Verschluß tülle 58, 59 öffnet.
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Ein weiterer Druckwächter/+zur Überwachung und Steuerung des Verdampfers,
wenn in der Leitung 13 für das flüssige Dekontaminierungsmittel der Solldruck P1
nicht erreicht ist, oder wenn der Druck unter dem Solldruck absinkt. In diesem Falle
wird vom Druckwächter 50 ein Relais 51 ausgelöst, so daß der Schalter 52 den Heizstromkreis
des Verdampfers öffnet. Zum Auswechsel des das Dekontaminierungsmittel enthaltenden
Behälters 10 oder auch bei einer längerer Abschaltung der Vorrichtung werden die
Leitungen 13 und 18 durch öffnen der Ventile 53 und 54 entüftet. Das Druckgasventil
55 wird ebenfalls geschlossen.
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Zum Dekontaminieren werden die entweder frei auf dem Siebrost bzw.
Siebrahmen 17 oder in eine Schale od.dgl. liegenden Teile 56 ggf. unter gleichzeitigem
Rütteln der Schale ahgespült, derart, daß z.B. die rechte Hand die Dampfstrahldüse
16 führt, hingegen die linke Hand das zu dekontaminierende Teil bzw. die Schale
hält. Dem Druckgefälle folgend durchströmen- die Dämpfe die Maschen des Siebrahmens
und gelangen so in die Kühlzone 57, wobei sie mit dem gekühlten Wannenboden 3 der
Spülwanne 1 in Berührung kommen. Wie ersichtlich, ist auch der Ablaufstutzen 2 gekühlt.
Der Ablaufstutzen mündet in einem vergleichsweise engen Rohr 5d,überwelches eine
gummielastische Ablauftülle 59 gezogen ist, die normalerweise durch den herrschenden
Aubendruck geschlossen gehalten ist. Lediglich durch das sich während des Betriebes
der Vorrichtung innerhalb der Tülle ansammelnde Kondensat - oder auch durch einen
künstlich im Arbeitsraum erzeugten Überdruck durch Einspeisen von Edelgas, wie vorbeschrieben
- öffnet die Tülle, so daß das kontaminierte und kondensierte Reinigungsmittel abfließen
kann. Durch diese Maßnahme soll gewährleistet werden, daß während des Betriebes
der Vorrichtung ein Eindringen von Luft in den Arbeitsraum vermieden wird. Eine
vollständige Entleerung der Tülle kann nach erfolgter Dekontaminierung - auch des
Arbeitsraumes nach erfolgter Arbeitsverrichtung - durch Einspeisen von Edelgas in
den Arbeitsraum erreicht werden.
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/ dient
Fig. 4 zeigt in einer Schnittdarstellung
eine frontseitige Ansicht auf das Gehäuse 19 der Vorrichtung. Der die Spülwanne
1 aufnehmende Arbeitstisch 60 besitzt im rückwärtigen Teil eine Ausnehmung 61 unter
der eine höhenverstellbare Platte 62 zum Einschub eines die kontaminierten Teile
enthaltenden Kastens angeordnet ist. Die dekontaminierten Teile werden in einem,hier
offen dargestellten, jedoch mit einer Schlitzmembran versehenen Kasten 63 abgelegt.
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Die Spülwanne 1 besitzt einen stark geneigten Boden 3 der übergangslos
in den Ablaufstutzen 2 mündet. Vorzugsweise sind alle Wandteile es Arbeitsraumes
20 und der Spüwanne mit dem Spülwannenboden sowie auch der Ablaufstutzen aus Edelstahl
gebildet und fein poliert. Durch eine derartige Oberflächenbeschaffenheit wird nach
erfolgter Dekontaminierung der Teile eine gute Reinigung der Vorrichtung bewerkstelligt.
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Sollen innerhalb des Arbeitsraumes der Vorrichtung mit hoch radioaktiven
Stoffen kontaminierte Teile gereinigt werden, für welche Strahlenschutz Schafthandschuhe
nicht die notwendige Gewähr zur Abwendung von Gesundheitsschäden bieten, so besteht
auch die Möglichkeit in den Aufnahmen 24 des Gehäuses 19 mechanische Greifelemente
anzuordnen. Es besteht im Rahmen der Erfindung auch die Aiöglichkeit, die öffnungen
24 für die Schafthandschuhe 25 oder die Greifelemente Stirnseitig im Gehäuse 19,
neben dem Sichtfenster 21 anzuordnen; eine derartige Anordnung ist dann zu bevorzugen,
wenn die Breite des Gehäuses 19 mehr als 500 mm beträgt.