DE3030321A1 - Kassettenfilter zum abscheiden von radioaktiven partikeln aus dem reaktorkuehlwasser von kernkraftwerken. - Google Patents

Kassettenfilter zum abscheiden von radioaktiven partikeln aus dem reaktorkuehlwasser von kernkraftwerken.

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DE3030321A1 DE19803030321 DE3030321A DE3030321A1 DE 3030321 A1 DE3030321 A1 DE 3030321A1 DE 19803030321 DE19803030321 DE 19803030321 DE 3030321 A DE3030321 A DE 3030321A DE 3030321 A1 DE3030321 A1 DE 3030321A1
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Description

Kassettenfilter zum Abscheiden von radioaktiven Partikeln aus dem Reaktorkühlwasser von Kernkraftwerken
Die Erfindung betrifft ein Kassettenfilter zum Abscheiden von radioaktiven Partikeln aus dem Reaktorkühlwasser von Kernkraftwerken gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In Kernkraftwerken bilden sich durch chemischen Angriff Oxide oder andere Substanzen auf der Oberfläche verschiedener Konstruktionsteile, wie z.B. an der Innenfläche des Reaktorbehälters, in Rohrleitungen oder auf der Oberfläche von zu dem Reaktorkern gehörenden Einzelteilen. Diese Oxide lösen sich aufgrund von Strömungen oder Abnutzung in Form sehr kleiner Partikel von den einzelnen Maschinenteilen, wie Ventilen, Pumpen usw. ab.
Dadurch, daß die Verunreinigungen in einer Umgebung mit hoher Radioaktivität entstehen und in dieser zirkulieren, enthält das Partikelmaterial auch radioaktive Isotopen. So kann sich beispielsweise aus einer Legierungskomponente wie Kobolt ein radioaktives Isotop Co 60 bilden. Dies bedeutet, daß ein Filter, der eine große Menge an abgeschiedenem Material enthält, hochgradig radioaktiv ist, so daß die Handhabung dieses Filtersjwegen der von ihm ausgehenden Strahlung besondere Probleme bereitet. Die
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Filter müssen mit einem Strahlenschutz umgeben werden, und beim Austausch des Filtermaterials ist ein entsprechender Sicherheitsabstand zu beachten. Das Strahlungsniveau kann 1000 mrem/h in unmittelbarer Nähe des Filters übersteigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filter der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei dem der Austausch des Filtermaterials trotz eines hohen Strahlungsniveaus auf einfache Weise durchführbar ist.
Zur. Lösung dieser Aufgabe wird ein Filter der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Bei einem Kassettenfilter gemäß der Erfindung kann die Filterkassette mit einfachen fernbedienten Hilfsmitteln leicht in das Filtergehäuse eingesetzt und aus diesem herausgenommen werden. Ein durch einen oberen Deckel verschließbares Filtergehäuse kann für eine oder mehrere Filterkassetten vorgesehen sein. Die Filterkassetten enthalten ein Filtermaterial, welches die im Kühlwasser des Reaktors vorhandenen Verunreinigungen, vor allem feste Partikel, auffängt. Vorzugsweise sind die Filtergehäuse zylindrisch und werden vertikal plaziert. Ein Filtergehäuse ist inwendig mit einem nach innen gerichteten Flansch oder Ansatz versehen, der wie ein Ventilsitz ausgeführt ist. Dieser Flansch
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oder Ansatz dient dazu, eine oder mehrere frei hängende Filterkassetten mit Filtermaterial zu tragen. Mindestens eine Filterkassette ist mit einem nach außen gerichteten Ring verbunden, der dichtend an den Flansch oder Ansatz des Gehäuses anliegt und eine oder mehrere Kassetten trägt. Durch die beschriebene Ausführung wird das Kassettengehäuse in zwei getrennte Räume aufgeteilt. Dem Raum oberhalb der Kassette wird verschmutztes Wasser zugeführt, während in dem unteren Raum gereinigtes Wasser aufgefangen wird, welches zum Reaktorbehälter zurückgeführt wird. Der Filter liegt zweckmäßigerweise in einem zum Hauptwasserfluß des Reaktors parallel liegenden Zweig. Nur ein kleiner Teil des Hauptwasserflusses passiert diesen Reinigungszweig.
In demselben Filtergehäuse können mehrere Filterkassetten angeordnet sein, die reihen- oder parallelgeschaltet werden. Mehrere Filtergehäuse können zu einer Filtergruppe gehören, wobei die Filtergehäuse reihen- oder parallelgeschaltet werden. In den Filterkassetten kann das Filtermaterial zwischen Sieben auf der Einlauf- oder Ablaufseite plaziert sein. Eine Kassette kann mit zwei konzentrischen, ringförmigen Spaltsieben ausgeführt sein, zwischen denen ein ringförmiges Bett aus Filtermaterial vorhanden ist, durch welches das Wasser radial hindurchströmt. Eine Kassette kann auch an ihren Enden mit Sieben versehen sein, wobei das Wasser axial durch das zwischen den Sieben befindliche Bett aus Filtermaterial hindurchströmt. Das Filtermaterial kann beispielsweise aus kleingeschnittenen Drahtstücken bestehen. Die Verunreinigungen werden in großem Umfange auf der Oberfläche des Filterbettmaterials absorbiert. Eine Filterkassette kann mit dem Deckel des Filtergehäuses derart verbunden sein, daß diese Kasset-
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te mit eventuell weiteren an dieser Kassette befestigten Kassetten durch Anheben des Deckels mit angehoben wird. Der Deckel stellt beim Anbringen von Hebevorrichtungen und beim Transport in einem Strahlenschutz einen ausgezeichneten Strahlenschutz gegen nach oben gerichtete Strahlung dar. Um die Anlagekraft zwischen dem Flansch oder Ansatz im Filtergehäuse und dem die Kassette(n) tragenden Ring zu vergrößern, können zwischen dem Deckel und der Filterkassette Federelemente angeordnet sein.
Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 ein Filter in seiner Anordnung in einem Kernkraftwerk,
Fig. 2 die Herausnahme von Filterkassetten aus dem Filtergehäuse gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kassettenfilters gemäß der Erfindung,
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kassettenfilters gemäß der Erfindung,
Fig. 5 im vergrößerten Maßstab einen vertikalen Schnitt durch einen Teil der Filterkassette gemäß Fig. 3,
Fig. 6 im vergrößterten Maßstab einen horizontalen Schnitt durch einen Teil des Kassettenfilters gemäß Fig. 3.
In den Figuren bezeichnet 1 einen aus Betonwänden 2 und einem Deckel 3 gebildeten Raum. Der Deckel besteht aus einem äußeren
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ringförmigen Teil 3a und einem inneren Teil 3b. Im Raum 1 befindet sich eine Filtereinheit 4. Diese Einheit enthält ein zylindrisches Filtergehäuse 5 mit abnehmbarem Deckel 6, der mit Bolzen 9 am Gehäuse 5 befestigt ist. Das Filtergehäuse ist über eine Zulaufleitung 7 und eine Rücklaufleitung 8 an das Primärkühlwassersystem eines Reaktors angeschlossen. Da die Filtereinheit 4 mit dem Primärkühlwassersystem des Reaktors in Verbindung steht, muß sie für denselben Druck wie das System bemessen sein, d.h. normalerweise ca.70 Bar in einem Siedewasserreaktor. Es kann auch zweckmäßig sein, die Filtereinheit der Dampftemperatur anzupassen, die ca. 3000C beträgt. Im Filtergehäuse sind zwei Filterkassetten 10 und 11 angeordnet. Die obere Kassette 10 ist mit einem Einlaufteil 12 zur Steuerung der Richtung des Wasserflusses am Einlauf der Kassette 10 verbunden. Das Einlaufteil
12 ist mit dem Deckel 6 verbunden. Beim Herausnehmen der Kassetten 10 und 11 wird der Betondeckelteil 3b entfernt und ein Strahlenschutz 13, der in Fig. 2 dargestellt ist, über der Öffnung 14 angebracht. Nachdem eine Stange 15 mit dem Deckel-6 verbunden worden ist, wird die aus dem Deckel 6, dem Einlaufteil 12 und den Kassetten 10 und 11 bestehende Einheit in den Strahlenschutz
13 hineingehoben. Der Deckel 6 bildet einen Strahlenschutz gegen nach oben gerichtete Strahlung. Der Strahlenschutz 13 mit Inhalt wird dann entfernt, und die Kassetten 10 und 11 und das Einlaufteil 12 werden voneinander getrennt. Darauf können die Kassetten 10 und 11 in Beton eingegossen und in bekannter Art deponiert werden.
Wie es am deutlichsten aus den Figuren 3, 4 und 5 hervorgeht, hat
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der obere Teil des Filtergehäuses 5 einen größeren Durchmesser als der untere Teil. An der Stelle des Durchmesserübergangs befindet sich ein Ansatz 16, der mit einer schrägen Fläche 17 wie ein Ventilsitz ausgebildet ist. Die obere Kassette 10 ist mit einem Ring 20 mit einer spärischen Fläche 21 versehen, die an der schrägen Fläche 17 des Ansatzes 16 am Durchmesserübergang des Gehäuses 5 anliegt. Die Flächen 17 und 21 haben direkten Kontakt, so daß man eine Dichtung zwischen zwei Metallflächen erhält. Durch den Ring 20 und die Kassette 10 wird das Innere des Filtergehäuses in zwei Räume 22 und 23 aufgeteilt. Die Kassetten 10 und 11 werden von diesem Ring 20 getragen und hängen frei im Filtergehäuse 5. Durch diese Ausführung der zusammenwirkenden und aneinander abdichtenden Flächen 17 und 21 erhält man automatisch eine Zentrierung der Filterkassetten 10 und 11 beim Einsetzen sowie ein gleichmäßiges und sicheres Anliegen zwischen den Flächen und somit eine sichere, gute Dichtung auch ohne Dichtungsringe irgendwelcher Art. Durch Verkleinerung des spitzen Winkels der konischen Fläche 17 kann man den Oberflächendruck auf einen für eine gute Dichtung gewünschten Wert erhöhen. Die Zulaufleitung 7 mündet in den oberen Raum 22, und die Rücklaufleitung 8 mündet in den unteren Raum 23. Die obere Kassette 10 enthält eine Buchse 24 mit Flanschen 25 und 26. Die untere Kassette 11 enthält eine Buchse 27, einen Flansch 25a und eine kreisförmige Bodenplatte 28. Das Einlaufteil 12 ist mit Flanschen 30 und 31 versehen. Die Kassetten 10 und 11 sind über die Flansche 26 und 25a durch Bolzen 32 miteinander verbunden. Das Einlaufteil 12 und die Kassette 10 sind über die Flansche 25 und 30 durch Bolzen 33 miteinander verbunden. Das Einlaufteil 12 ist über den Flansch 31 durch die Bolzen 34 mit dem Deckel 6 ver-
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bunden. Die Bolzen 32 und 33 sind in den Flanschen 25 und 25a festgeschweißt, während die Flansche 26 und 30 mit öffnungen für die Bolzenköpfe und Nuten für die Bolzenschäfte versehen sind. Die Bolzenköpfe werden durch die öffnungen geschoben, worauf die Kassetten so gedreht werden, daß der Bolzenschaft in die Nut hineingelangt. Es handelt sich also um Bajonettverbindungen. Zwischen dem Deckel 6 und dem Flansch 31 sind Federn vorgesehen, welche die ganze Kassetteneinheit mit zunehmender Kraft gegen die Fläche 17 pressen. Das Filtermaterial 35 ist zwischen zwei ringförmigen, konzentrischen Sieben 36 bzw. 37, zwischen einer Scheibe 38 und einem Ring 40 in der oberen Filterkassette bzw. zwischen einem Ring 41 und der Bodenplatte 28 in der unteren Filterkassette plaziert. Wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich ist, bestehen die Siebe aus Scheibenringen 42 bzw. 43 und Distanzelementen 44 und 45. Diese Scheibenringe 42 und 43 sowie die Distanzelemente 44 und 45 werden von Bolzen 46 zusammengehalten. Die Spaltbreite ist etwas kleiner als die Korngröße des Filtermaterials 35 gewählt. Werden zerschnittene Drahtstückchen mit einem Durchmesser von 0,4 mm und einer Länge von 0,4 mm als Filtermaterial verwendet, so werden zweckmäßigerweise Distanzelemente mit einer Dicke von 0,2 mm angewendet.
Bei der Filterausführung gemäß Fig. 3 strömt Wasser vom Zulaufrohr 7 in den Raum 22, von dort in das Einlauf teil 12, von dort in den Raum 47uad hinunter in die Spalte 48 und 50 zwischen den Rohren 24 und 27 und den Sieben 36, von dort radial durch das Filtermaterial 35 hindurch in den mittleren Raum 51, von dort hinunter in den Raum 23 und dann in die Rücklauf leitung 8.
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Bel der Filterausführung nach Fig. 4 sind im Deckel 51 bzw. 52 sowie in der Bodenplatte 53 bzw. 54 Siebe 55 bzw. 57 und 56 bzw. 58 angeordnet. In den Räumen zwischen den Sieben ist Filtermaterial 60 angeordnet. Der Deckel 51 und die Bodenplatte 53 sind durch ein Rohr 61 verbunden, so daß zwischen diesem Rohr 61 und dem Rohr 24 ein Spalt 62 entsteht. Der Deckel 52 und der Boden 54 sind mit dem Rohr 27 und einem Rohr 63 verbunden, so daß für das Filtermaterial 60 ein ringförmiger Raum gebildet wird. Das Rohr 63 bildet einen zentralen axialen Kanal 64. Die Bodenplatte 65 der Filterkassette 10 ist mit einem Rohrstutzen 66 und der Deckel 52 der Filterkassette ist mit einem entsprechenden stutzen 67 versehen, über welche die Kassetten 10 und 11 miteinander verbunden sind. Auf diese Weise entsteht eine Verbindung zwischen dem Raum 68 in der Kassette 10 und dem durch die Kassette 11 hindurchgehenden Kanal 64.
Wasser strömt einerseits durch das Sieb 55, axial durch das Filtermaterial 60 und das Sieb 56 in den Raum 68 und von dort durch den Kanal 64 zum Raum 23. Ein anderer Teil des Wassers strömt vom Raum 47 durch den Spalt 62 hinunter zur Kassette 11, durch das Sieb 57, das Filtermaterial 60 und das Sieb 58 zum Raum 23.
In dem Filter können Filterkassetten mit anderen Formen und anderem Filtermaterial verwendet werden, als es anhand der Ausführungsbeispiele erläutert wurde. So können beispielsweise Filterkassetten als Flachfilter verschiedener Art gebaut werden.
Der im vorangehenden beschriebene Kassettenfilter kann selbst-
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verständlich auch zur Abscheidung anderer fester Verunreinigungen aus einer beliebigen Flüssigkeit verwendet werden.
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Claims (11)

  1. Patentanwalt und Rechtsanwalt J1 '^ , : '
  2. Dr.-ing. Dipl.-Ing. Joachim Boecker 6 Frankfurt/Main I '10.7.19'-O
  3. Ralhonauplalz 2·β _/ qi~\ ι χ η 1'
  4. Telefon: (06Tl) -28 23Oa^ZP ^ '5^ * Telex: 4 ΊΘ9 066 itai d
  5. Patentansprüche:
    /''j
  6. ^-Kassettenfilter zur Abscheidung von radioaktiven Partikeln aus Reaktorkühlwasser von Kernkraftwerken mit einem an einem Kühlwasserkreislauf angeschlossenen Filtergehäuse für eine oder mehrere Filterkassetten, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (5) oben eine mit einem Deckel (6) verschließbare Öffnung enthält und an seinem oberen Teil einen nach innen gerichteten Flansch oder Ansatz (16) aufweist, der als Ventilsitz ausgebildet ist, daß eine mit partikelauffangendem Filtermaterial gefüllte Filterkassette (10) oder eine die Filterkassette tragende Einheit mit einem Ring (20) versehen ist, der so ausgeführt ist, daß er dichtend an den als Ventilsitz ausgebildeten Flansch oder Ansatz (16) anliegt und die genannte Filterkassette (10) trägt, die, eventuell mit weiteren in Längsrichtung mit ihr verbundenen Filterkassetten (11), im Filtergehäuse frei hängt, und daß der Ring (20) zusammen mit der Filterkassette (10) oder der sie tragenden Einheit das Filtergehäuse (5) in zwei getrennte Räume (22,23) aufteilt, die über ihre Jeweilige Leitung (7,B) an den Kühlwasserkreis im Reaktor angeschlossen sind.
  7. Kassettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der tragende Ring (20) des Kassettenfilters (A) direkt an dem als Ventilsitz ausgebildeten Flansch (16) des Filtergehäuse^ (i?) anliegt, so daß zwischen diesen beiden Elementen ein metallischer Kontakt besteht.
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    3. Kassettenfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ventilsitz ausgeführte Flansch (16) des Filtergehäuses (5) mit einer nach innen hin schrägen, vorzugsweise konischen Fläche (17) versehen ist.
    4. Kassettenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Filterkassette tragende Ring (20) mit einer sphärischen Fläche (21) versehen ist, die an der schrägen Fläche (17) des Flansches (16) des FiItergehäuses anliegt.
    5. Kassettenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (6) des Filtergehäuses mit Greiforganen für Hebevorrichtungen versehen ist und daß der Deckel (6) und die Kassette (10, 11) derart miteinander verbunden sind, daß die Kassette (10, 11) einer Hebebewegung des Deckels (6) folgt.
    6. Kassettenfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (6) des Filtergehäuses (5) und eine Kassette (10, 11), beispielsweise durch Bolzen (34) derart permanent miteinander verbunden sind, daß eine gewisse axiale Relativbewegung zwischen Deckel (6) und Filterkassette (10, 11) möglich ist.
    7- Kassettenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Filtergehäuse (5) mehrere Filterkassetten (10, 11) gehören, welche Filterkassetten (10, 11) parallel- oder reihengeschaltet sein können.
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    8. Kassettenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallel- oder reihengeschaltete Kassettenfilter (4) zu einer Filtergruppe gehören.
    9. Kassettenfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkassetten (10, 11) zwei zueinander konzentrische Spaltsiebe (36, 37) enthalten, zwischen denen sich ein ringförmiger Raum mit Filtermaterial (35) befindet, durch welches das Wasser radial hindurchströmt (Fig. 5).
    10. Kassetten filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkassetten (10, 11) an ihren Enden mit Spaltsieben (55, 56, 57, 58) versehen sind und daß in dem Raum zwischen diesen Filtermaterial (60) angeordnet ist, durch welches das Wasser axial hindurchströmt.
  11. 11. Kassettenfilter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (35, 60) aus kleingeschnittenen DrahtStückchen besteht.
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DE3030321A 1979-08-24 1980-08-11 Kassettenfilter zum Abscheiden von radioaktiven Partikeln aus dem Reaktorkühlwasser von Kernkraftwerken. Expired DE3030321C2 (de)

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