DE3145785C1

DE3145785C1 - Vorrichtung zur Erzeugung von Glastropfen aus einer radioaktiven Abfall enthaltenden Glasschmelze

Info

Publication number: DE3145785C1
Application number: DE3145785A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. 2400 Mol Heimerl
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Priority date: 1981-11-19
Filing date: 1981-11-19
Publication date: 1983-05-05
Also published as: GB2109785B; FR2516500A1; JPS5893000A; JPH038519B2; FR2516500B1; US4528014A; BE894845A; GB2109785A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Glastropfen aus einer radioaktiven Abfall enthaltenden Glasschmelze eines Schmelzofens.

Durch die DE-OS 24 53 404 ist es bekannt, radioaktive Glasschmelze aus einem Schmelzofen in Tropfenform zu überführen. Hierzu ist ein aus drei koaxial angeordneten Rohren bestehendes, in einem Ofen angeordnetes Schmelzgefäß vorgesehen. Das flüssige Glas tritt am Boden eines der Rohre in ein etwas engeres Rohr ein, steigt dann in einem weiteren Rohr wieder auf, das das engere Rohr beabstandet umgibt und am oberen Rohr einen Kragen aufweist, in dem kranzförmig Austrittsdüsen ausgebildet sind, aus denen das Glas tropfenförmig austritt. Die Glastropfen fallen auf ein Endlosband oder einen mit einem Abstreifer versehenen Drehteller und von dort in ein Sammelgefaß. Diese bekannte Vorrichtung zur Erzeugung von Glastropfen weist einen recht aufwendigen Aufbau auf. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine einfachere Vorrichtung zur Erzeugung von Glastropfen aus einer radioaktiven Abfall enthaltenden Glasschmelze anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Aufbau gelöst.
■ Durch die erfindungsgemäße Lösung kann auf eine aufwendige, mehrere koaxiale Rohre aufweisende Vorrichtung zur Glastropfenherstellung verzichtet werden. Die Glastropfen werden praktisch direkt im Überlauf des Schmelzofens hergestellt. Die Erfindung ermöglicht einen kompakten Bau der Glastropfen-Herstellungsvorrichtung. Der Raumbedarf wird erheblich verringert gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen, was sehr vorteilhaft ist für den Einsatz in den sogenannten »heißen Zellen«. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird sozusagen eine integrierte Schmelzofenüberlauf-ZGlastropfen-Herstellungsvor-

richtung geschaffen, bei der die Tropfdüsen den einzigen Austrittsweg für die Glasschmelze darstellen, was den lufttechnischen Abschluß des Schmelzofens und der erfindungsgemäßen Tropfenherstellungsvorrichtung wesentlich erleichtert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine wesentliche Reduzierung der außerhalb des Schmelzofens vorhandenen Menge (sogenanntes hold-up-Volumen) an radioaktiver Glasschmelze. Das hold-up-Volumen beträgt im Normalbetrieb nur etwa 1 Liter, während dieses Volumen bei den bekannten Vorrichtungen wesentlich höher liegt, beispielsweise bei 10 Litern. Hierdurch wird auch das Sicherheitsrisiko erheblich verringert, da beispielsweise bei einer Durchkorrosion der Vorrichtung nur eine vergleichsweise geringe Menge an Glasschmelze auslaufen kann.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden.
Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, an einen Schmelzofen angeschlossenen Vorrichtung zur Erzeugung von Glastropfen,

F i g. 2 eine Endansicht einer Ausführungsform eines bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten, als Überlauf dienenden Rohres und
Fig.3 eine perspektivische Seitenansicht einer

'65 anderen Ausführungsform des als Überlauf dienenden Rohres nach F i g. 2.

Gleiche Bauteile sind in den Figuren der Zeichnung mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die F i g. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung 2 zur Erzeugung von Glastropfen aus einer Glasschmelze 4. Die Vorrichtung 2 weist ein Vorrichtungsgehäuse 6 auf, das ein horizontal angeordnetes Rohr 8 umgibt, welches vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff besteht An einem Ende 10 ist das Rohr 8 offen und besitzt hier einen ringförmigen Außenflansch 12, der mit dem Gehäuse 6 verbunden ist Am anderen Ende 14 ist das Rohr 8 verschlossen. Im Bereich des geschlossenen Endes 14 weist das Rohr nach unten hin eine sackartige Erweiterung 16 auf. Im Boden 18 dieser Erweiterung 16 sind zahlreiche kleine Tropfdüsen 20 angeordnet die aus im Boden 18 ausgebildeten Bohrungen 22 und in diesen Bohrungen sitzenden, nach unten ragenden Tropfrohren 24 bestehen.

Das Rohr 8 ist von Heizelementen 26 umgeben. Das Vorrichtungsgehäuse 6 ist auf seiner Innenseite mit einer Wärmeisolierung 28 ausgestattet Zwischen der Wärmeisolierung 28 und den Heizelementen 26 ist vorzugsweise ein Zwischenraum 30 belassen, der am offenen Ende 10 vom Flansch 12 überbrückt und verschlossen wird. -,,

Um die Vorrichtung 2 an einen Schmelzofen 32 anschließen zu können, ist letzterer in einer Wand 34 seiner Nebenkammer 36 mit einer Bohrung 38 ausgestattet deren Durchmesser etwa dem Innendurchmesser der Rohre 8 entspricht Die Wärmeisolierung 40 des Schmelzofens 32 ist um die Außenmaße des Vorrichtungsgehäuses 6 ausgespart so daß die Vorrichtung 2 mit dem Flansch 12 des Rohres 8 direkt an die Wand 34 herangebracht werden und mit Hilfe einer Haltevorrichtung 42 am Schmelzofen 32 befestigt werden kann.

Die F i g. 2 zeigt die sackartige Erweiterung 16 etwa in Form eines schalenförmigen Rohrteils 50, das sich tangential an den Mantel des Rohres 8 anschließt Die Tropfdüsen 20 sind entlang der tiefsten Mantellinie dieses Rohrteiles 50 angeordnet

Das Rohrteil 50 kann auch mit einem flachen Boden 52 ausgestattet sein, wie dies gestrichelt in der Fig.2 eingezeichnet ist Die Tropfdüsen 20 sind dann vorzugsweise über die ganze Bodenfläche verteilt angeordnet (nicht dargestellt).

Die sackartige Erweiterung 16 kann auch eine kastenförmige Form aufweisen.

Die F i g. 3 zeigt die Anordnung Rohr 8/sackförmige Erweiterung 16 als Winkelrohr, bei dem das nach unten weisende, abgewinkelte Rohrteil 54 die Funktion der sackförmigen Erweiterung 16 übernimmt Das Ende dieses Rohrteiles 54 ist mit einem Boden 56 verschlossen, in dem die Tropfdüsen 20, vorzugsweise ganzflächig verteilt, angeordnet sind.

Die oben beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn das Glasniveau im keramischen Schmelzofen 32 die Unterkante der Bohrung 38 in der Nebenkammerwand 34 erreicht, tritt die Glasschmelze 4 in das offene Ende 10 des Rohres 8 ein und fließt in die sackartige Erweiterung 16. Durch die Heizelemente 26 wird die Temperatur auf einem Wert gehalten, bei dem ein gutes Fließen der Glasschmelze gewährleistet ist.

Die Glasschmelze 4 tritt schließlich aus den Düsen 20 in Form von Tropfen 44 aus.

, Die Tropfgeschwindigkeit ist zunächst bei niedrigem Schmelzstand in der Erweiterung 16 gering. Das Auffangen der Tropfen 44 erfolgt mit Hilfe bekannter Vorrichtungen, beispielsweise mit Hilfe einer Drehplatte. Nach Ansteigen des Glasniveaus in der sackartigen Erweiterung 16 steigt die Tropfgeschwindigkeit an, da der hydrostatische Druck der Glassäule auf den Düsen zunimmt. Die Tropfdüsen sind so ausgebildet, daß das Glas beim Durchfließen die gesamte innere Querschnittsfläche der Düse ausfüllt Das wird durch eine Begrenzung des inneren Düsendurchmessers auf einige Millimeter erreicht Durch diese Ausbildung ist gewährleistet, daß das flüssige Gas stets in diskreten Tropfen aus den Düsen austritt, vorausgesetzt, daß eine bestimmte Maximaltemperatur in der Vorrichtung eingehalten wird.

Bei einem Anstieg des Glasniveaus steigt automatisch die Tropffrequenz. Damit wird einem weiteren Anstieg des Glasniveaus entgegengewirkt.

Bei kurzfristigen Niveauerhöhungen in der Nebenkammer 36, z. B. durch Druckstöße im Ofen, steigt zwar auch das Niveau der Glasschmelze im Rohr 8 an; die Glasschmelze tritt aber aus den Düsen 20 weiterhin in Form von Tropfen aus. Nach Normalisierung des Druckes und Absinken des Glasniveaus in der Nebenkammer 36 auf Normalstand, läuft die überschüssige Glasschmelze aus dem Rohr 8 wieder in den Schmelzofen 32 zurück.

Es ist also gewährleistet, daß auch bei betriebsbedingten Schwankungen des Glasniveaus im Schmelzofen nach oben hin stets Glastropfen erzeugt werden. Die Betriebssicherheit ist dadurch entsprechend hoch.

Ein besonderes Problem stellt bei Systemen der vorliegenden Art der lufttechnische Abschluß des Schmelzofens dar. Dieser Abschluß wird durch die oben beschriebene Vorrichtung verbessert Im Schmelzofen wird im Normalbetrieb ein Unterdruck von ca. 50 mm Wassersäule aufrechterhalten. Bei einer Dichte der Glasschmelze von ca. 2,5 g/ccm genügt eine Glassäule von 20 mm, um die Düsen 20 gegen diesen inneren Unterdruck abzudichten. Die aus der beschriebenen Vorrichtung anfallenden, zum Teil radioaktiven Verdampfungsprodukte können nicht in den Bereich der fertigen Glasperlen gelangen, d.h. nicht aus den Tropfdüsen austreten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Glastropfen aus einer radioaktiven Abfall enthaltenden Glasschmelze eines Schmelzofens, gekennzeichnet durch ein etwa waagerecht angeordnetes, als Glasschmelzenüberlauf dienendes, am Schmelzofen (32) anschließbares Rohr (8), das im Bereich seines freien Endes (14) mit Tropfdüsen (20) ausgestattet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (8) im Bereich seines freien geschlossenen Endes (14) nach unten mit einer sackartigen Verlängerung oder Erweiterung (16) ausgebildet ist, in deren Boden (18) die Tropfdüsen (20) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sackartige Erweiterung (16) durch ein beidendig geschlossenes, kurzes, schalenförmiges Rohrteil (50) gebildet wird, das sich tangential an den Restmantel im Bereich einer Ausnehmung des Rohres (8) anschließt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfdüsen (20) entlang der tiefsten Mantellinie der Erweiterung (16) bzw. des schalenförmigen Rohrteiles (50) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das schalenförmige Rohrteil (50) mit einem flachen Boden (52) ausgestattet ist, in dem die Tropfdüsen (20) über die Gesamtfläche verteilt angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Rohr (8)/Erweiterung (16) durch ein Winkelrohr (54) gebildet wird, dessen eines nach unten weisendes Rohrteil (56) mit einem Boden (58) verschlossen ist, in dem die Tropfdüsen (20) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropfdüsen (20) jeweils aus einer im Boden (18) der Erweiterung (16) vorgesehenen Bohrung (22) und einem in dieser Bohrung angeordneten, nach unten weisenden Tropf rohr (24) bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Tropfrohres bzw. der Tropfdüsen (20) so gering bemessen ist, daß das geschmolzene Glas stets die gesamte innere Querschnittsfläche ausfüllt, derart, daß die Glasschmelze nur in diskreten Tropfen (44) aus den Tropfdüsen (20) austritt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (8) bzw. das Winkelrohr (54) von einer Heizung (26) umgeben ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (8) bzw. das Winkelrohr (54) in einem wärmeisolierten Gehäuse (6) angeordnet ist

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (8) bzw. das Winkelrohr (54) mit seinem einen offenen Ende (10) an eine Bohrung (38) in der Wand (34) des Schmelzofens (32) anschließbar ist.