DE2951865C2

DE2951865C2 - Wärmeübertragungssystem

Info

Publication number: DE2951865C2
Application number: DE2951865A
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Ing.(Grad.) Kaffine; Karl-Heinz Ing.(grad.) 6000 Frankfurt Kleinschroth; Siegfried Ing.(grad.) 6472 Altenstadt Meininger
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1984-02-16
Also published as: DE2951865A1; JPS5698689A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Warmeübertragungssystem zwischen mit radioaktiven Bestandteilen versehenem Wasser und einem aktivitätsfreien Dampf/Wasser-Kreislauf, der von dem radioaktiven Wasser durch Wärmetauscher getrennt ist, mit einer dem Kreislauf zugeordneter 'Xbsorptionseinrichtung für durch Leckagen der Wärmetauscher übertretende radioaktive Bestandteile, wobei die Aktivität der Absorptionseinrichtung durch einen Sziruillati^nszähler erfaßt wird. Ein derartiges Warmeübertragungssystem ist aus der DE-OS 23 61 267 bekannt.

Bei dem aus der DE-OS 23 61 267 bekannten Wärmeübertragungssystem sollen radioaktive Nuklide, die im Reaktorkühlmittel gebildet werden, mit Hilfe eines Molekularsiebes eingefangen und dort ohne Beeinflussung durch eine Hintergrundstrahlung durch Erfassung des radioaktiven Zerfalls von Stickstoff 13 und Fluor 18 ermittelt werden, die sich im bestrahlten Wasser finden. Dazu werden zwei diametral gegenüber angeordnete und einander zugekehrte Szintillationsdetektoren eingesetzt, die mit einer Koinzidenzschaltung ausgerüstet werden.

Die bekannte Messung mit einem Molekularsieb läßt jedoch zu wünschen übrig, weil eine vollständige Erfassung der Kreislaufströmung wegen des geringen Durchsatzes durch ein Molekularsieb nicht möglich ist. Außerdem führt die bekannte Überwachung mit ihrer Koinzidenzanordnung zu einem aufwendigen System. Daraus ergibt sich die Aufgabe, einen einfachen und empfindlichen Nachweises einer Wärmeaustauscherlekkage zu finden, da diese den aktivitätsfreien Kreislauf gefährdet.

Erfindungsgemäß ist bei einem Wärmeübertragungssystem der eingangs genannten Art vorgesehen, daß es sich bei dem mit radioaktiven Bestandteilen versehenen Wasser um radioaktives Abwasser handelt, daß als Absorptionseinrichtung ein Ionenaustauscher-Filter in der Kondensatleitung des Dampf/Wasser-Kreislaufes angeordnet ist und daß das Ionenaustauscher-Filter den Szintillationszähler umschließt.

Das Ionenaustauscher-Filter kann im Gegensatz zu dem bekannten Molekularsieb auch für große Durchsätze ausgelegt werden, so daß der gesamte Kreislauf zu erfassen ist. Dies ermöglicht eine Rückhaltung aller evtl. vorhandenen Aktivitätsträger mit zweierlei Wirkung. Zum einen werden die hinter dem Filter liegenden Teile des Wärmeübertragungssystems noch für einige Zeit von Aktivitätsträgern freigehalten, so daß die betriebsmäßig festgelegten Grenzwerte einer Aktivitätsbelastung trotz einer Leckage nicht erreicht sind. Gleichzeitig führt die dabei entstehende Aufkonzentnerung der Aktivitätsträger in den Ionenaustauscher-Filtern zu einer Erhöhung der Strahlung, die die Empfindlichkeit der Messung, bezogen auf den Kreislaufdurchsatz, erhöht. Die besondere räumliche Gestaltung, bei der das Ionenaustauscher-Filter den Szintillationszähler umschließt, schirmt dabei die Meßeinrichtung gegen Störstrahlungen ab. Damit ist der beim Bekannten mit großem meßtechnischen Aufwand bezweckte Erfolg mit robusten und einfacheren Mitteln erreicht Gleichzeitig ergibt diese Form des Ionenaustauscher-Filters ein großes Filterbett mit einem entsprechend großen Durchsatz. Deshalb können die für die Beheizung erforderlichen Mässeströine ganz und nicht nur unstetig probenweise oder im Nebenschluß gefiltert werden.

Da Ionenaustauscher-Filter bekanntlich organische Stoffe, nämlich Kunststoffe umfassen, empfiehlt es sich, ihre Temperaturbelastung durch einen vorgeschalteten Kondensatkühler zu verringern, um die Lebensdauer zu verlängern. Außerdem wird damit die Empfindlichkeit verbessert, weil die Wirksamkeit der Ionenaustauscher-Filter temperaturabhängig ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel in Form eines schematischen Rohrlaufplanes beschrieben. Mit 1 ist eine Sammelleitung für Heizdampf mit zum Beispiel 6 bar Druck bezeichnet, die aus einem Hilfskesselgebäude 2 kommt, das von dem strahlungstechnisch gesicherten Reaktorgebäude oder Hilfsanlagengebäude 3 durch eine Wand 4 getrennt ist. Der Dampf beheizt verschiedene Einrichtungen einer Aufbereitungsanlage 5 für-radioaktive Abwasser, wie sie in Kernreaktoren, insbesondere in solchen mit Wasserkühlung vorkommen. Zu diesen Einrichtungen zählen ein Verdampfer 6. ein Entgaser 7 sowie zwei Rückstandsfilter 8 und 9.

Die Einrichtungen 6 bis 9 werden über nicht weiter dargestellte Rohrschlangen, Heizmäntel oder dergleichen erwärmt, so daß sie Wärmetauscher darstellen. Diese Wärmetauscher trennen das nicht weiter dargestellte Kühl- oder Abwasser von dem aktivitätsfreien Wasser oder Dampf des Sekundärkreises 10. zu dem außer der Dampfleitung 1 eine Kondensatleitung 11 gehört.

Wie die Figur zeigt, sind den Wärmetauschern 6 bis 9 absperrbare Filterpatronen 12 mit Umgehungsleitungen 13 zugeordnet, die gleich ausgebildet sind und in den aus den Wärmetauschern 6 bis 9 führenden Ablauf- oder Kondensatleitungen liegen. Die Figur zeigt ferner, daß die Kondensatleitungen von Verdampfer 6 und Entgaser 7 gemeinsam durch einen Vorwärmer 15 geführt sind, dem eine weitere Filterpatrone 12 nachgeschaltet ist.

In der Kondensatleitung 11 ist ein Kondensatkühler 16 angeordnet, der über Leitungen 17 mit Kühlwasser beaufschlagt wird. Hinter diesem ist in Richtung des Pfeiles 18 ein mobiles Mischbettfilter 20 angeordnet, das über vor- und nachgeschaltete Ventile 21 und 22 absperrbar ist. Parallel zum Filter 20 verläuft eine

Umgehungsleitung 23 mit einem Ventil 24.

Das Filter 20 ist ein lonenaustauscherfilter mit Kunstharz als lonenaustauschermaterial. Dabei kann sowohl ein Mischbettfilter, wie oben angeführt, als auch getrennte Kationen- oder Anionenfilter eingesetzt werden. Das Filter ist konstruktiv in Form einer zylindrischen Säule in einem zylindrischen Gehäuse 26 ausgebildet. Mitten in dieses Filterbett führt ein nicht weiter dargestelltes Rohr, das eine in der Figur nur angedeutete AUtivitätsmeßstelle 27 in Form eines Szintillationszähler enthält.

Vor einem Ventil 28, das die Kondensat!eitung 11 innerhalb des Reaktorgebäudes 3 abzusperren gestattet, ist ein Abzweig 29 mit einer Probenentnahmeeinrichtung 30 und einer Leitung 31 vorgesehen, die zu einem ι '■> nicht weiter dargestellten Auffangbehälter fährt

Sollte sich bei dem Beirieb der Anlage 5 in den Wärmetauschern 6 bis 9 und 15 ein Leck ergeben, so werden evti. schleichende im Kondensat mitgeförderte Aktivitäten schon bei Konzentrationen <10-⁷Ci/m³ dadurch meßbar, daß sie in dem Filter 20 zurückgehalten werden. Aus dem Aktivitätsanstieg bzw. Dosisleistungsanstieg kann auf die Größe der Leckagen geschlossen werden. Das Filter 20 verhindert darüber hinaus den Obertritt von Aktivitätsträgern in den nicht weiter dargestellten Dampferzeuger im Hilfskesselgebäude. Jedenfalls können die Grenzen der unzulässigen Aktivitätskonzentrationen von 10~⁷Ci/m³ im Sekundärkreis 10 mit Sicherheit vermieden werden, weil schon lange vorher die Aktivität im Filter 20 angezeigt wird. Soll die Anlage 5 für diesen Fall trotz der Undichtigkeit kurzfristig weitergeführt werden, so kann das Kondensat über den Abzweig 29 abgefahren werden. Dies gilt besonders für den Fall, daß ein Aktivitätsübertritt nur bei Unterdruck im Sekundärkreis 10, zum Beispiel beim An- oder Abfahren auftritt

Nach Feststellung von Aktivität im Filter 20 mit Hilfe der Meßstelle 27 kann mit den Filterpatronen 12 festgestellt werden, welcher der Wärmetauscher 6 bis 9 oder 15 undicht ist. Zu diesem Zweck werden die Filterpatronen 12 wirksam gemacht, sofern sie nicht betriebsmäßig wirksam sind, und nach der Beladung ausgebaut und miteinander verglichen. Der dabei als defekt festgestellte Wärmetauscher muß dann repariert werden, um die gewünschte Aktivitätsfreiheit im Sekundärkreis 10 sicherzustellen.

In der Figur ist bei 32 ein mechanisches Filter mit einem Kunstfaservlies angedeutet, ^is dem Filter 20 unmittelbar vorgeschaltet ist und deshalb im Hilfskesselgebäude 2 sitzt Aus Gründen der Aktivitätsfreiheit in den Hilfsgebäuden kann es aber auch zweckmäßig sein, die Filter 20 und 32 im Gebäude 3 vor dem Vei;Ml 28 anzuordnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Warmeübertragungssystem zwischen mit radioaktiven Bestandteilen versehenem Wasser und einem aktivitätsfreien Dampf/Wasser-Kreislauf, der von dem radioaktiven Wasser durch Wärmetauscher getrennt ist, mit einer dem Kreislauf zugeordneten Absorptionseinrichtung für durch Leckagen der Wärmetauscher übertretende radioaktive Bestandteile, wobei die Aktivität der Absorp- |₀ tionseinrichtung durch einen Szintillationszähler erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem mit radioaktiven Bestandteilen versehenen Wasser um radioaktives Abwasser handelt, daß als Absorptionseinrichtung ein Ionen- _!5 ausiauscher-Filter (20) in der Kondensatleitung (ti) des Dampf/Wasser-Kreislaufes (10) angeordnet ist und daß das Ionenaustauscher-Filter (20) den Szintillationszähler (27) umschließt

2. Warmeübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem lonenaustauscher-Füier (20) ein Kondensatkühler (16) vorgeiChaiici iSi.