DE2921351C2 - Verfahren und Einrichtung zur Entnahme einer Probe aus dem Filterbett eines Kunstharzfilters - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme einer Probe aus dem Filterbett eines zur Reinigung von radioaktiven Abwässern dienenden Kunstharzfilters, dessen Ionentauscherharz.e in Form von losen Teilchen vorliegen, bei dem ein Tauchkörper zur Aufnahme der w Probe mit Hilfe der Schwerkraft in das Filterbett abgesenkt und die Probe von dem Tauchkörper aufgenommen wird und eine Einrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens.

Aus dem »Lexikon der Technik« von Lueger, 4. Auflage, Band 16, Seite 493, ist ein als Tauchflasche bezeichneter Tauchkörper zur Probenahme inhomogener Flüssigkeiten bekannt, eier einen mit Blei beschwerten Boden besitzt, damit er schnell in Flüssigkeiten einsinken kann. Damit sollen nämlich Schichtproben aus größeren Behältern, wie Kesselwagen, Land- und Schiffstanks genommen werden. An der gewünschten Stelle wird ein Verschlußstopfen des "Tauchkörpers durch einen kurzen kräftigen Ruck an einem Fangseil gelüftet, damit sich die Flasche füllen kann.

Als andere Möglichkeit ist dort ein sogenannter Tauchheber beschrieben, bei dem am oberen und unteren Ende angebrachte Ventile normalerweise geöffnet sind, so daß die Flüssigkeit den Tauchheber durchströmt, wenn dieser abgesenkt wird, in der zur Probenahme vorgesehenen Schicht wird der Tauchheüer angehalten. Dabei schließen sich die Ventile. Sie bleiben auch beim anschließenden Herausziehen geschlossen, so daß die Probemenge herausgezogen werden kann.

Beim Bekannten setzt man somit ein genügend niederviskoses Medium voraus, damit die Tauchkörper eindringen können. Dies ist aber bei Fiiterbetten von Kunstharzfiltern, die zur Reinigung von radioaktiven Wässern eingesetzt werden, nicht der Fall. Hier sind die Teilchen der lonentauscherharze so dicht gepackt, daß die Fiiterbetten, die von den zu reinigenden Wässern durchströmt werden, nicht mehr wie eine Flüssigkeit reagieren. Dennoch soll die Wirksamkeit solcher Filter, die vor allem zum Aufhalten radioaktiver Spalt- und Korrosionsprodukte verwendet werden, durch Probenahme überprüft werden. Wegen der dabei auftretenden Radioaktivität sind solche Filter jedoch nicht ohne weiteres zugänglich, so daß eine Fernbedienung bei der Probenentnahme erforderlich ist. Deshalb geht die Erfindung von der Aufgabe aus, auch bei dicht gepackten lonenaustauscherharzen in einem Filterbett Proben ohne direkten Eingriff des Bedienungspersonals in das Kunstharzfilter zu entnehmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen daß die Teilchen des HUerbetts durch ein aus dem Tauchkörper austretendes Fluid aufgewirbelt werden und daß nach dem Absenken des Tauchkörpers in das aufgewirbelte Filterbett in dem Tauchkörper ein Unterdruck erzeugt wird, durch den Teilchen als Probe in den Tauchkörper hineingesaugt werden.

Bei der Erfindung wird der Tauchkörper mit Hilfe des Fluids in das Filterbett eingespült, so daß er mit geringer Kraft, insbesondere durch sein Eigengewicht, in das Filterbett hineingelangen kann. Als Fluid dient dabei vorzugsweise das gleiche Medium wie das mit dem Filterbett zu reinigende Medium, hauptsächlich also Wasser. Im Prinzip ist es aber auch möglich, andere Fiuide, zum Beispiel ein Gas, dann zu verwenden wenn der Tauchkörper in ein Flüssigkeitsfilter eingespült werden soli.

Der Unterdruck zur Aufnahme von Teilchen des lonenaustauscherharzes kann sich auf den Tauchkörper selbst beschränken, wenn das Entnehmen der Probe aus dem Filterbett mit der Bewegjng des Tauchkörpers vorgenommen wird. Die in den Tauchkörper mit einem Unterdruck geförderte Probenmenge kann also mit dem Tauchkörper selbst aus dem Kunstharzfilier zu einer Stelle transportiert werden, wo die Probe analysiert werden soll.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Teilchen durch den Tauchkörper hindurch in einen Auffangbehälter gesaugt werden. Hierbei bildet der Tauchkörper den Anfang einer Leitung, die beweglich ist und zur Wciterfiihrung der Probenentnahme aus dem Filterbett zu dem Auffangbehälter dient. Eine solche

Leitung ist vorzugsweise ein Schlauchsystem, mit dem der Unterdruck im Tauchkörper erzeugt und gleichzeitig der Tauchkörper in das Filterbett geführt wird.

Der Inhalt des genannten Auffangbehälters kann nach der Analyse durch den Tauchkörper in das Filterbett zurückgefördert werden, um zu vermeiden, daß radioaktive Produkte gesondert beseitigt werden müssen. Im ü?;rigen kann es manchmal zweckmäßig sein, nur die Füllung des Schlauches zurückzuspulen.

Vorteilhafterweise wird der Tauchkörper auch beim Zurückziehen aus dem Filterbett mit dem Fluid umspült, das an dem dem Filterbett abgekehrten Ende des Tauchkörpers austritt

Zur Ausübung des Verfahrens in einem Kunstharzfilter mit einem geschlossenen Gehäuse kann an diesem ein mindestens annähernd vertikaler Anschlußstutzen angeordnet sein, der den Tauchkörper in dessen Ruhestellung und mit einem Flanschdeckel versehen ist, wobei der Flanschdeckel eine öffnung für ein zum Tauchkörper führendes Sehlauchsystern aufweist Der Flanschdeckel kann auch wesentlich grGBer als die Querschnittsabmessungen des Schlauchsyntems sein, damit er zugleich die für die Einbringung des Tauchkörpers notwendige öffnung bedecken kann.

Daneben kann der Flanschdeckel auch einen An-Schluß für die Zufuhr einer Reinigungsflüssigkeit aufweisen. Damit kann man radioaktive Anlagerungen, die zum Beispiel in Form von Teilchen des Filterbetts vorliegen, von dem Tauchkörper und/oder dem Schlauchsystem abspülen.

Ferner kann an dem Anschlußstutzen eine Verbindung mit einem Gassystem vorgesehen sein, um den unkontrollierten Austritt von radioaktiven Gasen zu verhindern. Mit dem Anschluß kann man vor dem öffnen solche Gase absaugen. Außerdem kann man über den Anschlußstutzen auch eine Spülung und/oder Füllung mit einem radioaktivitätsfreien, chemisch inerten Gas vorsehen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt die

F i g. 1 in einer zum Teil schematischen Darstellung den Kunstharzfilter mit seinem Gehäuse und dem Tauchkörper sowie die zur Probenentnahme und Auswertung vorgesehenen Leitungen und Einrichtungen. Die

F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Gehäuse in größerem Maßstab in einem Vertikalschnitt. Die

Fig.3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Tauchkörper.

Das Gehäuse 1 des Kunstharzfilters ist ein zum Beispiel annähernd zylindrischer Körper, der mit nicht dargestellten Anschlußstutzen in das Leitungssystem eines Druckwasserreaktors eingeschlossen ist, dessen Kühlwasser von radioaktiven Stoffen, zum Beispiel metallischen Korrosionsprodukten und Spaltprodukten in ionaler Form, gereinigt werden soll. Das nicht weiter dargestellte Filterbett im Inneren 2 des Gehäuses 1 umfaßt Ionenaustauscherharze, zum Beispiel Anion- und Kationaustauscherharze.

An der Oberseite 3 des Gehäuses 1 ist ein zylindrischer Stutzen 4 mit vertikaler Achse angebracht, auf dessen Flansch 5 ein Flanschdeckel 6 befestigt ist. Der Flanschdecke¹ besitzt eine öffnung 7 für ein Schlauchsystem 8, mit dem ein Tauchkörper 10 im Inneren 2 des Gehäuses 1 verbunden ist. Das Schlauchsystem 8 umfaßt einen inneren Schlauch und einen diesen konzentrisch umgebenden äußeren

Schlauch, so daß neben einer inneren Leitung 11 noch eine zwischen den beiden Schläuchen liegende äußere Leitung 12 vorliegt

Die innere Leitung 11 führt als Probenentnahmeleitung 13 über ein Ventil 14 in eine Waschflasche 15. in der ein Filter 16 zum Abtrennen der Harze vorgesehen ist Aus dem Filter führt eine Saugleitung 17 zu einer Ventileinheit 18, an der ein Vakuumbrecherventil 19 vorgesehen ist Dieses Ventil ist über ein weiteres Ventil 20 mit einem Auffangbehälter 21 für angesaugtes Wasser versehen. Der darin gewünschte Unterdruck wird über eine Leitung 22 erzeugt die über ein Ventil 23 mit der Saugleitung 24 einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden ist

An die Probenentnahmeleitung 13 ist in Saugrichtung vor dem Ventil 14 eine Saugleitung 27 angeschlossen, die zu einer nicht dargestellten Saugeinrichtung führt, damit urabhängig von dem Volumen der Waschflasche 15 der Saugvorgang beim Einspß-'/n des Tauchkörpers lö fortgesetzt werden kann. Von der nicht dargestellten Saugeinrichtung führt eine Rückspülleitung 28 über einen Leitungszweig 29 in die Probenentnahmeleitung 13 zurück, so daß nicht benötigtes Harz über die innere Leitung U zurückgespult werden kann.

Die äußere Leitung 12 des Schlauchsystems 8 ist über eine Leitung 30 mit einem Stellorgan 31 und einem Ventil 32 an eine Deionatquelle angeschlossen, die durch die Leitung 33 angedeutet ist Die Deionatquelle liefert chemisch neutrales Wasser als Spülmittel. Das Deionat kann auch über ein Ventil 34 und ein Stellorgan 35 sowie eine Leitung 36 zur äußeren Spülung des Schiauchsystems 8 in den Anschlußstutzen 4 gefördert werden. Über ein weiteres Ventil 38 kann das Deionat zum Spülen des Leitungszweiges 29 verwendet werden, wobei unter Umständen Rückstände über den Leitungszweig 29 und die Leitung 30 in das Gehäuse 1 zurückgeführt werden können. Über ein weiteres Ventil 39 kann eine Spülung oder Entleerung weiterer Leitungsteile gesteuert werden.

Die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung umfaßt ferner eine Gasversorgung, die durch eine Leitung 40 angedeutet ist Die Gasversorgung kann zum Beispiel von einer Stickstoffquelle ausgehen, die nicht dargestellt ist. Über ein Stellorgan 41 kann das Gas über ein Ventil 42 und eine Leitung 43 in den Anschlußstutzen 4 geleitet werden, so daß das Innere des Stutzens 4 zum Beispiel von Radiolysegasen freigeblasen werden kann. Ein weiteres, dem Stellorgan 41 nachgeschaltetes Ventil 44 ermöglicht den Anschluß an die Leitung 22. Damit kann nach dem Absperren der Leitung 24 für die Vakuumpumpe der Auffangbehälter 21 mit Stickstoff beaufschlagt werden, so daß das angesaugte Wasser nach dem Öffnen eines Ventils 45 in eine Leitung 46 gelangt, die ebenfalls in dt η Anschlußstutzen 4 führi.

In F i g. 2 ist der Anschlußstutzen 4 in größerem Maßstab dargestellt. Man erkennt den Flansch 5 und den damit befestigten Flanschdeckel 6. Im Flanschdekkel 6 ist ein kleinerer Deckel 50 mit einer Verschraubung befestigt, der eine öffnung 51 mit mindestens den Durchmesserabmessungen des Tauchkörpers 10 zur Verfügung stellt. Der Deckel 50 besitzt eine zentrale öffnung 52 für den Durchtritt des Schlauchsystems 8, der in F i g. 2 nicht dargestellt ist. Er enthält ferner einen Anschlußstutzen 5i für den Anschluß der Leitung 36, die ebenfalls als Schlauch ausgeführt sein kann. Ein weiterer Anschlußstutzen 54 dient zum Aufschieben eines Schlauches für eine der Leitungen 43 oder 46, wobei auch mehrere solcher Stutzen 54 am Umfang des

Deckels 50 verteilt sein können.

Mit dem Deckel 50 ist ein metallischer Einsatzkörper 55 festgeklemmt, der einen zylindrischen Hohlraum 56 für die Aufnahme des Tauchkörpers 10 aufweist. Der Tauchkörper kann beim Herausziehen aus dem Filterbett bis zu der einen Anschlag bildenden Trennwand 57 gezogen werden, die eine zentrale Öffnung 58 entsprechend der Öffnung 52 im Deckel 50 aufweist. Ein Einsatz 60. der zwischen dem Deckel 50 und einem Flanschteil 61 des Einsatzkörpers 55 angeordnet ist. bildet mit einer Trennwand 62. die eine zentrische Bohrung 63 aufweist, eine Labyrinthdichtung für das nicht dargestellte Schlauchsystem 8 sowie einen Ringkanal 64, der über den Anschlußstutzen 53 mit der Leitung 36 in Verbindung steht.

Der Tauchkörper 10 ist. wie Fig. 3 zeigt, ein im wesentlichen zylindrischer Körper mit einer zentralen Bohrung 65, die an ihrem dem Filterbett abgekehrten Ende einen verdickten Nippel 66 zum Aufpressen des inneren Schlauches 67 aufweist. Durch den Mittelteil 68 des Tauchkörpers 10 verläuft ferner eine Bohrung 69. Sie führt in einen Ringraum 70. der mit Hilfe eines aufgeschraubten Düsenkörpers 71 gebildet wird. Der Düsenkörper 71 umgibt die rohrförmige Mündung 72 der von der Bohrung 65 gebildeten Saugleitung und bildet mit dieser eine Ringdüse 73, die mit Deionat beaufschlagt wird, das die Teilchen des Filterbetts aufwirbelt und in Bewegung versetzt. Auf diese Weise kann der Tauchkörper 10 in das Filterbett lediglich durch sein Eigengewicht einsinken.

Das Deionat wird der Bohrung 69 durch einen Ringraum 75 zugeführt, der mit Hilfe eines Anschlußkörpers 76 gebildet wird. Der Anschlußkörper 76 besitzt eine Zentralöffnung 77, an der der äußere Schlauch 78 befestigt werden kann, mit dem das Deionat zum Spülen zugeführt wird. Von dem Ringraum 75 führt eine Auslaßbohrung 80 auf der dem Filterbett abgekehrten Seite heraus, so daß die Beaufschlagung der äußeren Leitung 12 zwischen den Schläuchen 67 und 78 eine Spülströmung auch auf der dem Filterbett abgekehrten Seite ergibt, wenn der Tauchkörper 10 nach dem Aufnehmen einer Probe durch die Bohrung 65 mit dem Schlauchsystem 8 aus dem Filterbett zurückgezogen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entnahme einer Probe aus dem Filterbett eines zur Reinigung von radioaktiven Abwässern dienenden Kunstharzfilters, dessen Ionentauscherharze in Form von losen Teilchen vorliegen, bei dem ein Tauchkörper zur Aufnahme der Probe mit Hilfe der Schwerkraft in das Filterbett abgesenkt und die Probe von dem Tauchkörper aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des Filterbetts durch ein aus dem Tauchkörper austretendes Fluid aufgewirbelt werden und daß nach dem Absenken des Tauchkörpers in das aufgewirbelte Filterbett in dem Tauchkörper ein Unterdruck erzeugt wird, durch den Teilchen als Probe in den Tauchkörper hineingesaugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, tiaß der Unterdruck im Tauchkörper über ein Schiauchsystem erzeugt wird, mit dem der Tauchkörper in das Filterbett geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der Probe durch den Tauchkörper hindurch in einen Auffangbehälter gesaugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt des Auffangbehälters durch den Tauchkörper in das Filterbett zurückgefördert wird.

5. Verfah.-.-n nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daP der Tauchkörper beim Zurückziehen aus dem Filterbett mit dem Fluid umspült wird, das aus dem derr filterbett abgekehrten Ende des Tauchkörpers austritt.

6. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des geschlossenen Gehäuses (1) des Kunstharzfilters ein Anschiußstutzen (4) vertikal angeordnet ist, der den Tauchkörper (10) in dessen Ruhestellung aufnimmt, daß der ίο Anschlußstutzen (4) mit einem Flanschdeckel (5) versehen ist und daß der Flanschdeckel (6) eine öffnung (7) für ein zum Tauchkörper (10) führendes Schlauchsystem (8) aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschdeckel (6) einen Anschluß (53) für die Zufuhr einer Reinigungsflüssigkeit aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstutzen (4) eine so Verbindung (54) mit einem Gassystem aufweist.