DE2932414A1

DE2932414A1 - Verfahren zum aufbringen eines schutzueberzuges auf eine leitung fuer fluessiges natrium

Info

Publication number: DE2932414A1
Application number: DE19792932414
Authority: DE
Inventors: Osamu Furukawa; Keibun Harada; Yasuyuki Tsuzawa; Yoichi Prof Uehara
Original assignee: Asahi Asbestos Co Ltd; DOHRYOKURO KAKUNENRYO KAIHATSUJIGYODAN
Current assignee: Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority date: 1978-08-11
Filing date: 1979-08-09
Publication date: 1980-02-21
Also published as: JPS5524268A; GB2027839A; GB2027839B; JPS6132550B2; FR2433151A1; DE2932414C2; FR2433151B1

Description

Q 163 C+M (J/gs) 9. August 1979

F-87

DOHRYOKURO.KAKUNENRYO KAIHATSUJIGYODAN und
ASAHI ASBESTOS CO., LTD, Tokyo / Japan

Verfahren zum Aufbringen eines Schutzüberzuges auf eine Leitung für flüssiges Natrium

beanspruchte

Priorität: 1.1. August 1978 - Japan - Nr. 97938/1978

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines Schutzüberzuges auf eine Leitung für flüssiges Natrium,
wie sie insbesondere in Schnellen Brütern zur Anwendung kommen, wo metallisches Natrium als Kühlmittel Verwendung findet.

Bisher hat man übliches Wärmeisoliermaterial, wie Asbest,
Gesteinswolle, Perlit, Calciumsilikat und Keramikwolle, verwendet, um Schutzüberzüge auf derartige Leitungen für flüssiges
Natrium aufzubringen. Es ist an sich bekannt, daß derartige
Wärmeisoliermaterialien zur Anwendung bei üblichen thermischen
Ausrüstungen in Fabrikanlagen entwickelt worden sind und daß
sie in dieser Beziehung ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen, d.h. sie haben eine hohe thermische Beständigkeit und eine
geringe Wärmeleitf ähigkei^ 0008/0858

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Wenn jedoch solche Wärmeisolationsmaterialien bei hoher Temperatur an der Atmosphäre mit metallischem Natrium in Berührung kommen, dann findet eine heftige Reaktion statt und diese Materialien verbrennen mit weißem Rauch und werden dadurch zerstört. Wenn daher Leitungen für metallisches Natrium mit einem solchen Isolationsmaterial umhüllt werden und dann eine Leckage von flüssigem Natrium stattfindet, besteht die große Gefahr, daß das ausgeleckte flüssige Natrium mit dem Wärmeisolationsmaterial reagiert, dieses zerstört und nach außen ausfließt, wodurch dann eine sehr gefährliche Situation geschaffen wird, weil das austretende Natrium weiter verbrennt und dabei große Mengen an weißem Rauch gebildet werden. Um diese Gefahrensituation zu umgehen, ist daher bereits eine Methode zum Aufbringen eines Schutzüberzuges auf eine Leitung für flüssiges Natrium entwickelt worden, welche sich einer doppelwandigen Leitung bedient, wobei der Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem inneren Leitungsrohr durch eine inerte Gasatmosphäre ausgefüllt wird. Eine weitere Methode zum Aufbringen eines Schutzüberzuges sieht vor, daß unterhalb der Leitung, welche mit dem Wärmeisolationsmaterial umhüllt ist, eine Art Trog oder Aufnahmeraum vorgesehen ist, wobei jedes aus der Leitung ausgeleckte Natrium in einen solchen Trog fließt und dann einem Behälter zugeführt wird, wo das Feuer konzentrisch zum Erlöschen gebracht wird. Man kann jedoch nicht sagen, daß diese vorgeschlagenen Methoden tatsächlich befriedigend arbeiten, weil die Doppelrohrmethode nicht immer vorteilhaft im Hinblick auf die erforderliche Leitungskonstruktion und auch im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit ist, während bei der oben erwähnten Trogmethode immer noch die Möglichkeit besteht, daß eine Reaktion zwischen aus der Leitung

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ausgetretenem flüssigen Natrium und dem Wärmeisolationsmaterial stattfindet und weiterhin die Möglichkeit besteht, daß sich das Natrium oder seine Verbrennungsrückstände in dem Trog oder Aufnahmeraum ansammeln, welcher unterhalb der Umhüllung aus Wärmeisolationsmaterial angebracht ist, und dadurch verhindert wird, daß das austretende Natrium tatsächlich dem Auffangbehälter zugeführt wird.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Aufbringen eines Schutzüberzuges auf eine Leitung für flüssiges Natrium zur Verfügung zu stellen, bei dem das Überzugsmaterial bei hohen Temperaturen nicht mit metallischem Natrium reagieren kann und auch an einem Abbrennvorgang des Natriums nicht teilnimmt. Die Erfindung eignet sich daher insbesondere zum Aufbringen von Schutzüberzügen auf Leitungen für flüssiges Natrium, die in einer Schnellen-Brüter-Anlage installiert sind.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform wird erfindungsgemäß auch ein Schutzüberzug vorgesehen, der einen Aufnahmeraum oder dergleichen aufweist, der sich unterhalb der Leitung selbst befindet und nicht der Atmosphäre ausgesetzt ist.

Insbesondere sollen..mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die vorstehend erwähnten Nachteile beseitigt werden und damit ein Schutzüberzug zur Verfügung gestellt werden, der gleichzeitig als Wärmeisolation dient.

Es ist an sich bekannt, daß metallisches Natrium chemisch hoch aktiv ist und in der Atmosphäre mit Sauerstoff, Wasser und fast

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allen Materialien, mit denen es in Berührung kommt, reagiert und dabei verbrennt. Beispielsweise enthalten die vorstehend aufgeführten üblichen Wärmeisolationsmaterialien Kieselsäure, Calciumoxid und Aluminiumoxid als Hauptkomponenten und sie reagieren daher bei hoher Temperatur von etwa 600⁰C an der Atmosphäre außerordentlich heftig mit metallischem Natrium, welches dabei verbrennt. Das erfindungsgemäß eingesetzte Überzugsmaterial muß daher notwendigerweise die Eigenschaft haben, daß es bei hoher Temperatur nicht mit metallischem Natrium reagiert und daher als natriumbeständig bezeichnet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen eines Schutzüberzuges auf eine Leitung für flüssiges Natrium ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man eine überzugsmasse aus einem natriumbeständigen Alkalimetallsalz oder aus Graphit, einem Silikat oder Phosphat in Anwesenheit einer wäßrigen Phase herstellt, diese Masse unter Druck verformt, die Formstücke trocknet und dann um die Leitung herum anordnet sowie gegebenenfalls zusätzlich eine äußere Ummantelung auf der Außenseite des so hergestellten Schutzüberzuges anbringt.

Gewünschtenfalls kann der Überzugsmasse auch noch ein Entformungsmittel, insbesondere eine Metallseife, sowie ein leichtgewichtiges anorganisches Aggregat, wie pulverförmiger Perlit, einverleibt werden.

Das als eine Komponente der Überzugsmasse verwendete Alkalimetallsalz muß bei Temperaturen von etwa 800⁰C oder höher natriumbeständig sein. Für diesen Zweck eignen sich beispielsweise

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Natriumcarbonat, Natriumbxcarbonat und Kaliumcarbonat. Als natriumbeständige Silikate können beispielsweise Natriumsilikat und Lithiumsilikat eingesetzt werden. Als natriumbeständiges Phosphat eignet sich Natriumphosphat.

Als zusätzliche leichtgewichtige Komponente können auch andere Aggregate verwendet werden, nämlich Vermiculitpulver, Bimssteinpulver oder vulkanische Asche. Weiterhin kann der überzugsmasse auch ein Verstärkungsmaterial einverleibt werden, beispielsweise Fasern oder Wolle aus rostfreiem Stahl oder Stahldrähte oder Gesteinswolle bzw. andere Mineralfasern.

Als Entformungsmittel eignet sich beispielsweise ein Metallstearat.

Beispiele für die Zusammensetzung von erfindungsgemäß zu verformenden Überzugsmassen werden nachstehend gegeben:

wasserfreies Natriumcarbonat 50 bis 70 Gewichtsprozent

Metallstearat 0,2 bis 5 "

faserige Wolle oder Draht aus rostfreiem Stahl 0,2 bis 5 "

Natriumsilikat 30 bis 50 "

Falls in der überzugsmasse auch ein anorganisches leichtgewichtiges Aggregat mitverwendet wird, so kann die folgende Rezeptur verwendet werden:

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Grahpit mit einer Teilchengröße 20 bis 40 Gewichtsprozent entsprechend den öffnungen eines
50 bis 200 Maschensiebes

pulverförmiger Perlit mit einer 40 bis 60 " Teilchengröße entsprechend den
Maschen eines 50 bis 200 Maschensiebes

Mineralfaser 1 bis 5 "

Silikat 10 bis 20

Falls wasserfreies Natriumcarbonat als Hauptkomponente in den (jberzugsmischungen eingesetzt wird/ so ist zu berücksichtigen, daß diese Verbindung Feuchtigkeit aufnimmt und dabei in die entsprechenden Hydrate umgewandelt wird. Es handelt sich dabei beispielsweise um Hydrate der nachstehenden Zusammensetzung: Na₃CO₃.H₂O, Na-CO₃.7H₂O und Na₂CO₃-IOH₂O.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß solche Hydrate sich bei Temperaturen von 100⁰C oder darunter leicht zersetzen und in wasserfreies Natriumcarbonat umgewandelt werden, können in den erfindungsgemäß zu verformenden Überzugsmischungen auch die vorstehend genannten wasserhaltigen Natriumcarbonate anstelle von wasserfreiem Natriumcarbonat eingesetzt werden.

Als Komponente kann anstelle eines Alkalimetallsalzes auch Graphit verwendet werden und da Graphit nicht in Wasser löslich ist, läuft der Verformungsvorgang besonders einfach ab.

Natriumsilikat wird in den erfindungsgemäßen überzugsmittel entweder in Pulverform oder in Form einer Flüssigkeit eingesetzt. Falls wasserfreies Natriumcarbonat als eine Komponente verwendet , kann man mit Wasser verdünntes flüssiges Natriumsilikat

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einsetzen, Falls jedoch eines der vorstehend beschriebenen hydratwasserhaltigen Natriumcarbonate verwendet wird, kann man im Mischungsansatz zunächst pulverförmiges Natriumsilikat verwenden und nur für die Verformungsmaßnahme eine wäßrige Lösung von Natriumsilikat zusetzen, worauf man dann einfach und ohne Schwierigkeiten unter Druck verformen kann.

Faserige Wolle aus rostfreiem Stahl besteht aus einem Bündel von Stahlfasern mit einem Durchmesser von etwa 12 μ und ein Zusatz solcher Stahlfasern erleichtert das Verformen unter Druck und das Herauslösen des gebildeten Formstückes aus der Form. Außerdem wird die mechanische Festigkeit des Formstückes erhöht und man vermeidet ein Verziehen des Formstückes bzw. man kann die Formstabilität des Werkstückes verbessern. Die entsprechenden Fasern bzw. die Wolle aus rostfreiem Stahl können aus Stählen der nachstehenden Typen bestehen: SUS 304, SUS 310S, SUS 316L (vgl. die Normvorschriften entsprechend Japanese Industrial Standard JIS). Insbesondere eignen sich Stahlwollen des Typs SUS 310S als Verstärkungsmaterial, weil sie eine ausgezeichnete thermische Widerstandsfähigkeit verleihen und es ermöglichen, daß die Formstücke Temperaturen von etwa 600⁰C noch widerstehen. Ein solcher Stahl kann auch in Form von Drähten mit einem Durchmesser von etwa 0,4 mm als Verstärkungsmaterial eingesetzt werden. Weiterhin eignen sich als Verstärkungsmaterialien Mineralfasern, Asbest, Gesteinswolle, Glasfasern oder Fasern aus Kohlenstoff.

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Die Metallseife, insbesondere ein Metallstearat dient als Formtrennmittel, um das Herausnehmen des Formstückes aus der Form zu erleichtern. Eine solche Metallseife schmilzt bei etwa 100 bis 200⁰C und bilder daher einen Überzugsfilm, der außerdem verhindert, daß metallisches Natrium in die überzugsmasse eindringt.

Die vorstehend genannten Ausgangskomponenten werden miteinander vermischt und diese Mischung wird dann im feuchten Zustand unter Druck verpreßt und die Formstücke werden anschließend getrocknet.

Nachstehend werden einige praktische Ausführungsformen aufgeführt:

Beispiel 1

leichtgewichtiges Natriumcarbonat in 300 Gewichtsteile wasserfreier Form

Zinkstearat 6 "

Stahlwolle Typ SUS 310 mit Faser- 5 " längen von 3 bis 50 mm

Natriumsilikat Nr. 3 (als wäßrige 200 " Lösung in einer Konzentration von
15 %)

Das Zinkstearat wird mit dem leichtgewichtigen wasserfreien Natriumcarbonat gut vorgernischt und dann werden die Natriumsilikatlösung und die Stahlwolle zugesetzt und alles gut vermischt. In diesem Fall nimmt das wasserfreie Natriumcarbonat Wasser aus der zugesetzten Natriumsilikatlösung auf und wenn man eine zu lange Zeit mischt, wandelt sich das Natriumcarbonat

und schließlich vollständig in eine Hydratform um,'die Masse läßt

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sich dann nicht mehr verformen. Daher muß der Mischvorgang innerhalb eines kurzen Zeitraums durchgeführt werden und anschließend wird die Mischung sofort in die Form gegeben und dann bei einem Druck von 30 bis 40 kg/cm² verformt. Im Anschluß an den Verformungsvorgang wird das Formstück aus der Form entnommen und langsam erhitzt. Es wird schließlich durch Erhitzen bis auf etwa 105⁰C getrocknet, bis es alles Wasser verloren hat. Das getrocknete Formstück wird dann zum Aufbringen des Schutzüberzuges verwendet.

Beispiel 2

leichtgewichtiges wasserfreies Natriumcarbonat

Natriumcarbonat.hydrat (Na₂CO₃.10H₂O)

Zinkstearat

Draht mit einem Durchmesser von 0,4 mm und einer Länge von 10 bis 50 mm aus rostfreiem Stahl

pulverförmiges Natriumsilikat Nr. 3

Natriumsilikat Nr. 3 in Form einer 15%igen v/äßrigen Lösung

Man verfährt wie in Beispiel 1 angegeben, wobei die pulverförmigen Bestandteile zunächst gut vorgemischt werden und man dann die Silikatlösung und die Stahldrahtstücke zusetzt und das Ganze innig vermischt. Anschließend wird die Mischung gemäß der Arbeitsweise von Beispiel 1 zu Formstücken verpreßt, welche dann getrocknet werden.

250	Gewichtsteile
150	■1
6	Il
5	Il
10	Il
200	Il

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	Perlitpulver	• /Ik-	1 3	30	2932414
Bei	Graphitpulver	*- yo -* spie	50	Gewichtsteile
Mineralfaser		3	Il
Natriumsilikatlösung (1		17	Il
		η
5%ig)

Man vermischt die in fester Form vorliegenden Komponenten miteinander in trockenem Zustand und setzt dann die Natriumsilikatlösung hinzu. Diese Mischung wird anschließend im halbtrockenen Zustand bei einem Druck von 5 kg/cm² in einer Form verpreßt und man erhält so das Uberzugsmaterial.

Es konnte bestätigt werden, daß das in der vorstehenden Weise hergestellte Überzugsmaterial selbst dann noch natriumbeständig ist, wenn man flüssiges metallisches Natrium bei etwa 600⁰C auf die Oberfläche des überzugsmaterials aufgießt. Es wurde außerdem bestätigt, daß metallisches Natrium nicht durch die so hergestellten Formstücke senkrecht zur Wand hindurchdringt. Vor allem weisen die erfindungsgemäß herstellbaren Schutzüberzüge ausgezeichnete Eigenschaften insofern auf, als sie an der Atmosphäre nicht mit metallischem Natrium bei hoher Temperatur reagieren und selbst dann nicht mit Natrium in Reaktion treten, wenn dieses un ter oxidierenden Bedingungen an der Atmosphäre zu brennen beginnt. Die ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften des Überzugsmaterials ergeben sich aus der folgenden Zusammenstellung:

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Aussehen weiß oder grau im festen Zustand

Dichte 300 bis 1000 kg/m³

Biegefestigkeit 3 bis 20 kg/cm²

Wärmeleitfähigkeit...0,05 bis 0,2 Kcal/mh°C Verarbeitbarkeit das Material läßt sich sägen

Infolge der ausgezeichneten Eigenschaften des erfindungsgamäß für die Herstellung der Schutzüberzüge verwendeten Überzugsmaterials und seiner hohen Natriumbeständigkeit werden die bisher beobachteten Gefahrensituationen vermieden. Selbst wenn metallisches Natrium mit hoher Temperatur aus einer Rohrleitung austreten sollte, unterscheidet sich daher die dann eintretende Situation grundlegend von dem Fall, wo übliches Wärmeisolierungsmaterial als Schutzüberzug verwendet wird, weil metallisches Natrium bei hoher Temperatur mit den erfindungsgemäßen Schutzüberzügen nicht reagiert und außerdem metallisches Natrium durch den Schutzüberzug nicht nach außen an die Atmosphäre austreten kann. Demgemäß kann auch der Sauerstoff oder das Wasser der Atmosphäre nicht mit dem ausgetretenen Natrium unter Verbrennungserscheinungen reagieren. Nur falls in dem Zwischenraum zwischen der äußeren Oberfläche der flüssiges Natrium enthaltenden Leitung und der inneren Oberfläche des Schutzübsrzuges Sauerstoff vorhanden sein solte, könnte es zu einem Abbrand des ausgetretenen Natriums in diesem Zwischenraum kommen.

Ein solcher Abbrand findet aber nur solange statt, bis aller Sauerstoff in dem Zwischenraum aufgebraucht wird bzw. solange die Leckage metallischen Natriums aus der Leitung fortdauert. Das abgebrannte metallische Natrium sammelt sich dann in dem

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Zwischenraum als Natriumoxid an. Da jedoch - wie vorstehend erläutert - das ausgetretene metallische Natrium nicht mit dem Material der erfindungsgemäß aufgebrachten Schutzüberzüge reagiert noch durch dieses Material nach außen hindurchtreten kann/ brennt nur das durch die Leckage ausgetretene metallische Natrium selbst an der inneren äußeren Oberfläche des Schutzüberzuges ab, falls dort Sauerstoff vorhanden ist, was aber die Funktion des Schutzüberzuges selbst nicht beeinträchtigt, so daß praktisch keinerlei Feuergefahr besteht. In dem Fall, wo nur eine geringe Leckage aus der Natrium führenden Leitung zu erwarten ist, ist es ausreichend, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Schutzüberzug auf die betreffende Leitung aufzubringen. Falls jedoch unter hohem Druck eine stärkere Leckage an metallischem Natrium zu erwarten ist oder wo die Leckagemenge groß ist, wird das ausgetretene metallische Natrium an der geneigten Wandung der Leitung entlangfließen, weil es mit dem Überzugsmaterial selbst nicht reagieren kann. Im letzteren Fall ist es jedoch vorteilhaft, eine größere Anzahl von Ausnehmungen oder Rinnen auf der inneren Oberfläche des Schutzüberzuges vorzusehen, d.h. derjenigen Oberfläche, die mit der Natriumleitung selbst in Berührung steht, so daß das metallische Natrium leicht zur unteren Wölbung der Leitung seinen Weg findet, unabhängig davon, an welcher genauen Stelle der Leitung das metallische Natrium austritt. Insbesondere ist es zweckmäßig, eine als Führungsrinne dienende Ausnehmung auf der inneren Oberfläche des Schutzüberzuges vorzusehen, welche sich an der Stelle der unteren Wölbung der Rohrleitung befindet und sich in Längsrichtung dieser Leitung erstreckt.

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Die den gesamten Schutzüberzug aufbauenden einzelnen Formstücke aus der Überzugsmasse werden mit einem Bindemittel/ das gegebenenfalls auch noch Füllstoffe enthält und natriumbeständig ist. an den Stoß- oder Verbindungsstellen miteinander verbunden. Als ein solches Bindemittel, welches eine hohe thermische Beständigkeit haben soll, eignet sich z.B. eine Mischung aus Natriumcarbonat und Natriumsilikat als Hauptkomponenten.

Falls, wie oben erwähnt, die Leckgeschwindigkeit an metallischem Natrium groß ist oder die Leckage unter hohem Druck stattfindet, fließt das ausgetretene Natrium, das mit dem Überzugsmaterial selbst nicht reagiert, über die vorgesehenen Ausnehmungen auf der inneren Oberfläche des Schutzüberzuges in die Führungsrinne im unteren Teil und das sich dort ansammelnde Natrium verbrennt, falls dort Sauerstoff anwesend ist^bzw. fließt längs der geneigten Leitung weiter und das verbrannte Natrium sammelt sich in der Führungsrinne als Natriumoxid.

Durch Aufrechterhalten einer Atmosphäre aus Inertgas in der Nähe dieser Führungsrinne läßt sich ein Abbrand des ausgetretenen Natriums minimieren und seine Fließfähigkeit aufrecht erhalten. Auf diese Weise ist es möglich, ausgetretenes metallisches Natrium sicher längs der geneigten Leitung in einen Behälter zu überführen. Da es jedoch betriebswirtschaftlich wenig zweckmäßig ist, während des gesamten Betriebs eine Inertgasatmosphäre in der Nähe der Führungsrinne aufrecht zu erhalten, ist es zweckmäßig, eine Vorrichtung vorzusehen, die Inertgas nur dann zuführt, wenn tatsächlich ein Leckverlust an metallischem Natrium auftritt. Eine solche Vorrichtung wird zweckmäßig

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mit einer Anzeigevorrichtung kombiniert, welche eine Natriumleckage anzeigt.

Da das in der Leitung strömende metallische Natrium eine Temperatur von etwa 600⁰C aufweist, ist auch der Grad der thermischen Ausdehnung eines solchen Leitungssystems groß und es besteht daher die Gefahr, daß an der Stelle, wo zwei Formstücke aus dem Überzugsmäterial aneinanderstoßen, ein Zwischenraum bzw. eine Lücke entsteht. In diesem Fall kann es geschehen, daß das ausgetretene Natrium durch diese Lücke in dem Schutzüberzug nach außen austritt und es ist daher sicherer, den Schutzüberzug so um die Natrium führende Leitung herum anzuordnen, daß zwei oder mehr Schichten übereinander gelegt werden, wobei die Fugen oder Stöße der konzentrisch übereinander angeordneten Schichten versetzt zueinander liegen und dann mittels des vorstehend erwähnten Bindemittels mit Natriumbeständigkeit miteinander verbunden werden.

Falls das für die Herstellung des Schutzüberzuges verwendete Überzugsmaterial eine hohe Dichte und eine relativ große Wärmeleitfähigkeit aufweist, wäre im Hinblick auf die hohe Betriebstemperatur von etwa 600⁰C eine größere Dicke für die Schutzüberzüge erforderlich. In einem solchen Fall ist es daher zweckmässig, einen erfindungsgemäßen Schutzüberzug mit einem Wärmeisolationsmaterial zu kombinieren, wobei selbstverständlich zunächst ein Schutzüberzug aus dem erfindungsgemäßen natriumbeständigen Überzugsmaterial auf die äußere Oberfläche der Natrium führenden Leitung aufgebracht wird und man dann auf die äußere Oberfläche dieses Schutzüberzuges ein übliches anorganisches Wärmeisola-

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tionsmaterial aufbringt. Infolge dieser Doppelschichtstruktur kann dann die Gesamtdicke des Überzuges verhältnismäßig dünn gehalten werden und der gesamte Schutzüberzug wird dadurch insgesamt leichter. Als alleräußerste Schicht kann auf jeden Fall eine Hülle oder Ummantelung aus einem Hüllmaterial aufgebracht werden, wie es auch für bei Wärmeisolierungen sonst üblich ist.

Die Erfindung wird· anhand der Zeichnungen/ d.h. der Fig. 1 bis 20, nachstehend noch näher erläutert. Dabei wird unter anderem auch bezug genommen auf Natrium führende Leitungen in einer Schnellen-Brüter-Anlage.

Fig. 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie II-II von Fig..1. Fig. 3 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Führungsrinne an der inneren Oberfläche eines Schutzüberzuges gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform von Fig. 1 vorgesehen ist.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3. Fig. 5 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung , bei der

sind, zwei Schutzüberzüge der Art, wie sie in Fig. 1 dargestellt/als Doppelschicht übereinander angeordnet worden sind. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt längs der Linie VI-VI von Fig. 5. Fig. 7 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung, in der zwei Schutzüberzüge der Art wie in Fig. 1 angegeben/übereinander

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angebracht worden sind und auf der inneren Oberfläche des innersten Schutzüberzuges eine Führungsrinne für ausgetretenes metallisches Natrium angebracht ist.

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt längs der Linie VIII-VIII von Fig. 7.

Die Fig. 9, 11, 13 und 15 zeigen schematisch in perspektivischer Darstellung weitere Ausführungsformen gemäß der Erfindung, bei denen ein Wärmeisolationsmaterial-auf die äußere Schicht der erfindungsgemäßen Schutzüberzüge aufgebracht worden ist, wie sie in den bevorzugten Ausführungsformen der Fig. 1, 3, 5 und 7 dargestellt werden.

Die Fig. 10, 12, 14 und 16 geben Querschnitte dieser bevorzugten Ausführungsformen längs der Linien XI-XI von Fig. 9, XII-XII von Fig. 11, XIV-XIV von Fig. 13 und längs XVI-XVI in Fig. 15 wieder.

Fig. 17 zeigt eine perspektivische Darstellung der inneren Oberfläche eines erfindungsgemäßen Schutzüberzuges. Fig. 18 zeigt in perspektivischer Darstellung eine davon verschieden gestaltete innere Oberfläche eines erfindungsgemäßen Schutzüberzuges.

Fig. 19 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Schutzüberzug gemäß der Anordnung von Fig. 11, wobei jedoch ein Aufheizer für den überzug vorgesehen ist und Fig. 20 zeigt ein vollständiges Leitungssystem für flüssiges Natrium, bei dem auf die Leitung ein erfindungsgemäßer Schutzüberzug aufgebracht worden ist und außerdem eine Anzeigevorrichtung für ausgelecktes Natrium und ein Zuleitungssystem für Inertgas vorgesehen sind.

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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die vorstehend angegebenen Figuren und Zeichnungen näher erläutert.

Bei der Ausführungsforia der Fig. 1 und 2 bedeutet das Bezugszeichen 1 eine Leitung für flüssiges Natrium, wie sie beispielsweise in einer Schnellen-Brüter-Anlage eingesetzt wird. Bezugszeichen 2 ist das Überzugsmaterial der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung, welches zu halbzylinderförmigen Formstücken mit größerer Längsausdehnung verformt worden ist. Nach dem Aufbringen der Formstücke auf die Natrium führende Leitung 1 wer-

axialen
den die/Verbindungsstellen oder Stoßstellen 2a bzw. die in Längsrichtung auftretenden Stoßstellen 2b zwischen den einzelnen Formstücken mittels eines füllstoffhaltigen Bindemittels 3, welches natriumbeständig ist, miteinander verbunden. Auf der Außenseite des Schutzüberzuges ist zusätzlich Draht 4 aus rostfreiem Stahl aufgebracht. Die einzelnen Formstücke werden nacheinander auf die Natrium führende Leitung 1 über ihre gesamte Länge aufgelegt, und nach dem Verbinden der einzelnen Formstücke miteinander mittels des Bindemittels 3 wird auf die äußere Oberfläche des so hergestellten Schutzüberzuges noch ein Hüllmaterial 5 in Bandform oder Folienform aufgelegt.

Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten abgewandelten Ausführungsform ist au? der inneren Oberfläche des Schutzüberzuges 2 noch eine Führungsrinne 6 für austretendes metallisches Natrium vorgesehen, und zwar an einer Stelle, wo die innere Oberfläche des Schutzüberzuges mit der unteren Wölbung der Natriumleitung 1 in Berührung steht. Auch in diesem Fall werden die einzelnen den Schutzüberzug aufbauenden Formstücke aus der Überzugsmasse nacheinander um die Na tr ium-führende- Leitung herum angebracht

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und dabei die Führungsrinne 6 so ausgerichtet, daß sie filfcn kontinuierlich längs des Bodenteils der Leitung 1 erstreckt. Wenn bei einer solchen Ausführungsform metallisches Natrium aus der Leitung 1 austreten sollte, kann es über die Führungsrinne sicher zu einem nicht dargestellten Behälter abfließen, der sich unter der Leitung befindet.

Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten, wiederum abgewandelten Ausführungsform werden die halbzylinderförmigen Formkörper aus dem Überzugsmaterial 2 in Form von konzentrischen Doppelschichten um die Leitung 1 angeordnet, wobei die Stoßstellen 2a, welche die Formstücke in axialer Richtung verbinden, versetzt zueinander in den einzelnen Schichten angeordnet sind und die Stoßstellen 2b in Längsrichtung der Leitung gleichfalls bei der äußeren Schicht versetzt zu der inneren Schicht angeordnet sind. Durch eine solche versetzte Anordnung der Stoßstellen oder Fugen sowohl des äußeren als auch des inneren Schutzüberzuges läßt sich eine Leckage von metallischem Natrium nach außen durch die Stoßstellen hindurch mit größerer Sicherheit verhindern.

Bei einer weiteren modifizierten Ausfuhrungsform gemäß den Fig. 7 und 8 sind gleichfalls zwei Schutzüberzüge konzentrisch übereinander wie vorstehend bereits geschilderty angeordnet und außerdem ist in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 3 und 4 eine Führungsrinne 6 auf der inneren Oberfläche des inneren Schutzüberzuges vorgesehen, und zwar an einer Stelle, wo der innere Schutzüberzug mit der unteren Wölbung der Leitung in Berührung steht.

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Bei den vorstehend geschilderten Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 8 wird ein Hüllmaterial 5 für die äußere Hülle verwendet, wie es auch sonst bei Wärmeisolierungen üblich ist.

Bei den nachstehend geschilderten Ausführungsformen gemäß der Fig. 9 bis 16 wird jedoch ein anorganisches Wärmeisolationsmaterial 5a in Kombination mit einem Umhüllungsmaterial 5b in Band- oder Folienform als ein zusammengesetztes Hüllmaterial 5 eingesetzt. Dabei wird auf die äußerste Oberfläche des erfindungsgemäß aufgebrachten Schutzüberzuges zunächst ein Wärmeisoliermaterial 5a aufgebracht und auf die äußere Oberfläche des letzteren wird dann das Hüllmaterial in Band- oder Folienform aufgelegt. Auf diese Weise läßt sich die wärmeisolierende Wirkung wesentlich verstärken.

Fig. 17 zeigt Einzelheiten bezüglich der Ausgestaltung der inneren Oberfläche eines halbzylinderformigen Formstückes aus der erfindungsgemäßen Überzugsmasse, welche eine Vielzahl von Vorsprüngen 7 aufweist, wobei diese Vorsprünge umlaufende Rillen 8a und Längrillen 8b auf der inneren Oberfläche bilden, so daß aus der Leitung 1 austretendes metallisches Natrium längs dieser Rillen in die Führungsrinne 6 abfließen kann, welche sich im Bodenteil der inneren Oberfläche des Schutzüberzuges befindet.

Fig. 18 zeigt Einzelheiten einer inneren Oberfläche eines halbzylinderformigen Formstückes aus überzugsmasse 2, welches auf eine senkrecht stehende Leitung 1 aufgebracht werden kann. Diese innere Oberfläche weist geneigte Rillen 8c auf, so daß aus der Leitung 1 austretendes metallisches Natrium längs dieser Rillen

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8c in die Führungsrinne 6 abfließen kann.

Formstücke mit einer gemäß den Fig. 17 und 18 gestalteten inneren Oberfläche können in der gleichen Weise auf Natrium führende Leitungen aufgebracht und untereinander bzw. miteinander verbunden werden, wie es für die Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 16 beschrieben worden ist.

Bei der Ausführungsform von Fig. 19 ist zusätzlich ein Heizer vorgesehen, um die für flüssiges metallisches Natrium benötigte Temperatur aufrecht zu erhalten. Dabei dienen die Ausnehmungen 8a und 8b der inneren Oberfläche eines Schutzüberzuges gemäß der Ausgestaltung von Fig. 17 dazu, um einen solchen Heizer 9 aufzunehmen.

Fig. 20 zeigt ein vollständiges Leitungssystem mit einer Leitung für metallisches Natrium, bei dem diese Leitung 1 mit einem Schutzüberzug 2 gemäß der Erfindung versehen worden ist. Es ist außerdem eine Leckanzeigevorrichtung 10 innerhalb der Führungsrinne 6 für metallisches Natrium in der inneren Oberfläche des Schutzüberzuges 2 vorgesehen und außerdem ist eine Zuführungsleitung 11 für Inertgas mit der Führungsrinne 6 verbunden. Beim praktischen Betrieb läßt sich ein Austreten von metallischem Natrium jederzeit mittels der Anzeigevorrichtung 10 feststellen. 3in Kontrollgerät 12 spricht auf ein Ausgangssignal der Leckänzeigevorrichtung 10 an und veranlaßt die Schließung eines /entils 13, welches auf der Zuflußseite der Leitung 1 gelegen Lst. Auf diese Weise wird verhindert, daß metallisches Natrium während eines längeren Zeitraums aus der Leitung austritt.

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Gleichzeitig sorgt die Kontrollvorrichtung 12 dafür, daß über die Inertgasleitung 11 Inertgas in die Führungsrinne 6 eingespeist wird. Demgemäß kann ausgetretenes metallisches Natrium in völliger Sicherheit einem etwas unterhalb angeordneten Behälter 15 zugeführt werden, wobei es längs der Führungsrinne 6 strömt.

Obwohl die Erfindung' vorstehend mittels Ausführungsformen beschrieben worden ist, bei denen die Formstücke aus dem Überzugsmaterial in Form von sich längs erstreckenden halbzylinderförmigen Stücken eingesetzt werden, kann selbstverständlich das Überzugsmaterial auch zu anderen geometrischen Formen verpreßt

werden, beispielsweise kann sich der Schutzüberzug aus dreiin Axialsegmente
oder vierfach/ unterteilten Zylinderstücken zusammensetzen, je

nach dem Durchmesser der betreffenden Natrium führenden Leitung.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß Schutzüberzüge aufgebracht werden können, welche beständig gegen Natrium sind, selbst wenn metallisches Natrium bei hoher Temperatur ausleckt. Hierdurch unterscheiden sich die erfindungsgemäßen Schutzüberzüge ganz wesentlich von üblichem Wärmeisolationsmaterial, wie es bisher verwendet worden ist. Das ausgetretene Natrium kann mit den erfindungsgemäßen Schutzüberzügen nicht reagieren und diese auch nicht durchdringen. Daher ist jede Feuersgefahr gebannt, welche sonst bestehen könnte, wenn austretendes Natrium durch übliche Schutzüberzüge hindurchdringt und mit der Atmosphäre reagiert.

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Claims

29324U Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufbringen eines Schutzüberzuges auf eine Leitung für flüssiges Natrium, dadurch gekennzeichnet, daß man eine überzugsmasse aus einem natriumbeständigen Material, insbesondere aus einem Alkalimetallsalz oder aus Graphit in Kombination mit einem Silikat oder Phosphat in Anwesenheit einer wäßrigen Phase herstellt, diese Masse unter Druck verformt, die Formstücke trocknet und dann um die Leitung herum anordnet sowie gegebenenfalls zusätzlich eine äußere Ummantelung auf der Außenseite des so hergestellten Schutzüberzuges anbringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine überzugsmasse herstellt, welche zusätzlich ein Entformungsmittel enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine überzugsmasse herstellt, die zusätzlich leichte anorganische Aggregate enthält, insbesondere Perlit, Vermikulit, Bimsstein und/oder Vulkanasche, jeweils in Pulverform.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine überzugsmasse herstellt, die zusätzlich Verstärkungsmaterial, insbesondere in Form von Wolle oder Draht aus rostfreiem Stahl bzw. von Gesteinswolle enthält.

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ORIGINAL INSPECTED

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Überzugsmasse herstellt, die die Silikatkomponente in Form einer wäßrigen Silikatlösung enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Überzugsmasse herstellt, welche als Alkalimetallsalz Natriumcarbonat enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Überzugsmasse herstellt, welche etwa 50 bis 70 Gewichtsprozent Natriumcarbonat und 30 bis 50 Gewichtspro-

. zent Silikatkomponente enthält, bezogen auf die Summe dieser beiden Komponenten.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Überzugsmasse herstellt, welche 20 bis 40 Gewichtsprozent Graphit, 40 bis 60 Gewichtsprozent leichtes Aggregat in Form von Perlit und 10 bis 20 Gewichtsprozent Silikat enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

Äxialsegmente unterteilte

daß man aus der Überzugsmasse in/ zylinderförmige Formstücke herstellt und diese nach dem Anordnen um die Leitung für flüssiges Natrium herum an den Stoßstellen in Längs- und Querrichtung mittels eines gegebenenfalls Füllstoffe enthaltenden Bindemittels miteinander fest verbindet.

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10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die um die Leitung für flüssiges Natrium herum angeordneten Formstücke auf ihrer Oberfläche zusätzlich mittels Draht aus rostfreiem Stahl fest untereinander verbindet.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man um die Leitung für flüssiges Natrium mindestens zwei konzentrisch übereinander angeordnete Schutzüberzüge aus Formstücken anordnet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stoßstellen in Längs- und Querrichtung zwischen den Formstücken in den einzelnen Schutzüberzügen jeweils versetzt zueinander anordnet.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Innenseite des mit der unteren Wölbung der Leitung für flüssiges Natrium in Berührung stehenden Schutzüberzuges und in der der Leitung entsprechenden Längsrichtung eine Ausnehmung oder Führungsrinne für austretendes flüssiges Natrium vorsieht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man auf der Innenseite des direkt mit der Leitung für flüssiges Natrium in Berührung stehenden Schutzüberzuges weitere zusätzliche Ausnehmungen oder Rinnen vorsieht, welche austretendes flüssiges Natrium zu der Führungsrinne hinleiten. 030008/085·

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15. Verfahren nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, 'daß man in der Führungsrinne eine Anzeigevorrichtung für austretendes flüssiges Natrium anordnet und die Führungsrinne mit einer Zuleitung für ein Inertgas verbindet und sowohl die Anzeigevorrichtung als auch die Inertgasleitung an ein Kontrollgerät anschließt.

16. Verfahren nach Anspruch 1 bis"15, dadurch gekennzeichnet daß man auf die äußere Oberfläche des einzigen oder des äußersten Schutzüberzuges eine Schicht aus herkömmlichem Wärmeisolationsmaterial aufbringt.

17. Verfahren nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man es auf eine Leitung für flüssiges Natrium in einer Schnellen-Brüter-Anlage anwendet.

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