-
-
Abklingbehälter
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Abklingbehälter zur Aufnahme
von radioaktiv verunreinigtem Abwasser wie zum Beispiel Fäkalien mit im Abklingbehälter
vorhandenem Unterdruck Pi b durch den das Abwasser in den Abklingbehälter hineinsaugbar
ist.
-
Bei zum Beispiel nuklearmedizinischen Abteilungen wird das von WC-Anlagen,
Urinarien, Bidets oder von Duschen und Waschbecken anfallende Wasser in sogenannten
Sammel- oder Abklingbehältern aufgenommen, um die Kanalisation für das übliche Abwasser
vor radioaktiven Rückständen zu bewahren. In den Abklingbehältern verbleiben die
verunreinigten Medien in Abhängigkeit von der Halbwertzeit der vorhandenen radioaktiven
Substanzen, um anschließend der Kanalisation zugeführt zu werden. Die Abklingbehälter
selbst müssen in speziell ausgebildete und hierfür vorgesehene Räume untergebracht
werden. Dadurch entstehen insbesondere Baukosten. Ferner sind durch zusätzliche
Umweltschutzmaßnahmen wie zum Beispiel dekontaminierte Beschichtung der Räume, Strahlenschutzmauerwerk,
Strahlenschutztüren und Schutzvorrichtungen für das Personal Aufwendungen erforderlich,
die das Aufstellen und den Betrieb entsprechender Abklingbehälter kostenintensiv
werden lassen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Abklingbehältcr der
zuvor beschriebenen Art derart auszubilden, daß dieser nicht in speziell ausgestatteten
Räumen untergebracht werden muß, ohne daß jedoch die Gefahr besteht, daß zum Beispiel
durch Leckage eine Gefährdung der Umgebung erfolgt. Die Aufgabe wird erfindungsgetnäß
dadurch gelöst, daß der Abklingbehälter doppelwandig ausgebildet ist und in dem
zwischen den Wandungen gebildeten Zwischenraum ein Druck pz herrscht, der kleiner
als der im Innenraum des Abklingbehälters herrschende Unterdruck Pi ist. Dabei ist
der Druck vorzugsweise etwa 5 bis 10% geringer gewählt als der Unterdruck wobei
dieser vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,6 bar liegt. Dieser doppelwandige, die zuvor
aufgezeigten Druckverhältnisse aufweisende Abklingbehälter kann sodann ohne weiteres
in ein Erdreich eingelassen werden;denn aufgrund der in dem Abklingbehälter -Innenraum
und Zwischenraum- herrschenden Drücke, die kleiner als der Atmosphärendruck oder
der im Erdreich herrschende Druck sind, ist sichergestellt, daß bei einer Beschädigung
des Behälters ein Druckgefälle nach innen herrscht, so daß aus dem Behälter kein
Abwasser gelangen kann. Somit ist die Gefährdung der Umwelt durch den Austritt radioaktiv
verunreigten Abwassers ausgeschlossen. Weiter hervorzuheben ist, daß bei einer Erdlagerung
keine Abschirmmal3-nahmen um die Behälter erforderlich sind, die bei einer Raumaufstellung
obligatorisch sind.
-
Da die in den Abklingbehälter mündenden Abwasser führenden Leitungen
gleichfalls einen Unterdruck aufweisen müssen, ist gewährleistet, daß bei eventuellen
Undichtigkeiten ein Austritt von radioaktivem Abwasser nach außen nicht erfolgen
kann. Als zusätzliche Maßnahme sind die Leitungen von einer Schutzleitung umgeben,
die derart mit der Außenwandung des Abklingbehälters verbunden ist, da ß sich ein
Flüssigkeit aufnehmender Ringraum bildet. Sollte sich in diesem Ringraum im ungewohnten
Umfang Flüssigkeit ansammeln, so ist dies ein Zeichen dafür, daß eine Undichtigkeit
besteht. Der Ringraum selbst ist mit einer absperrbaren Leitung mit dem Behälterinneren
verbindbar,
so daß auf diese Weise aufgrund des im Behälterinneren herrschenden Unterdruck Pi
der Ringraum leergepumpt werden könnte, da dort Atmosphärendruck herrscht.
-
1 n besonders hervorzuheben der eigenerfinderischer Ausgestaltung
erfolgt zwischen dem Behälterinneren und dem Zwischenraum dann ein Druckausgleich,
wenn der Druck pz größer als der Druck Pl ist.
-
Aufgrund dieses Druckausgleiches ist gewährleistet, daß die Innenwandung
des Abklingbehälters nicht vakuumfest sein muß, da die Druckunterschiede zwischen
Zwischenraum und Innenraum vorzugsweise nicht größer als 10% sind.
-
Im Störfall, wenn also zum Beispiel der Außenmantel des Abklingbehälters
beschädigt ist und somit in dem Zwischenraum ein Druckanstieg auf Atmosphärendruck
erfolgt, würde bei fehlender Verbindung zwischen Behälterinnenraum und Zwischenraum,
die vorzugsweise mit einem Rückschlagventil gesichert ist, wegen des bestehenden
Druckunterschiedes ein Eindrücken der Innenwandung bzw. Ablösen dieser erfolgen,
so daß der Behälter den Sicherheitsvorschriften zur Aufnahme von radioaktiven Abwassern
auf keinen Fall genügen würde.
-
Durch die sich ausbildende Verbindung bei einem im Zwischenraum herrschenden
Druck pz größer als Pl ist jedoch die zuvor aufgezeigte Gefahr einer Beschädigung
der Innenwandung ausgeschlossen. Demzufolge genügt der erfindungsgemäße Abklingbehälter
den einschlägigen Sicherheitsvorschriften .
-
Der zum Ansaugen der Abwasser in dem Abklingbehälter aufzubauende
Unterdruck wird vorzugsweise durch eine außerhalb des Behälters angeordnete (erste)
Unterdruckquelle wie eine Vakuumpumpe erzeugt, die vorzugsweise eine Flüssigkeitsringpumpe
sein kann, dessen Saugseite mit dem oberen Bereich des Abklingbehälters verbunden
und dessen Druckseite mit dem unteren Bereich des Behälterinneren verbindbar ist.
Dabei ragen vorzugsweise an ihren freien Ende Fluidaustrittsöffnungen aufweisende
Lanzen in das Behälterinnere hinein, die ihrer-
seits mit der Druckseite
der Unterdruckquelle verbunden sind. Dar<ius ergeben sich insbesondere folgende
Vorteile. Das von der Vakuumpumpe angesaugte gasförmige Fluid kann gegebenenfalls
irr. Kreislauf dem Abklingbehälter wieder zugeführt werden. Dieses Zuführen erfolgt
dann in den unteren, kurze Zeit nach Inbetriebnahme des Abklingbehälters mit Abwasser
gefüllten Innenraum des Abklingbehälters. Da dann bei Betätigen der Vakuumpumpe
das angesaugte Gas in einem Kreislauf geführt werden kann, durchsetzt dieses das
Abwasser, se daß u.a. eine Ausbildung einer Schwimmschicht irn Abklingbehälter verhindert
wird. Es erfolgt quasi ein Umwälzen des 13ehälterillluiltes.
-
Ferner ist durch diese so vorgenommene Belüftung des Behä lterinneren
sichergestellt, daß eine Faulgasbildung und eine ph-Wert-Veränderung verhindert
wird.
-
Sofern dem Behälter nur Frischluft oder nichl sämtliche aus dem Behälter
angesaugte Luft diesem wieder zugeführt werden soll, kann die anfallende Fortluft
über Aktiv-Kohlefilter ins Freie abgeführt werden. Damit die Aktiv-Kohlefilter einen
entsprechenden Wirkungsgrad gewährleisten, muß die Fortluft trocken sein. Zu diesem
Zweck werden die Filter im gewünschten Umfang von erwärmter Abluft durchströmt.
-
Diese Warmluft kann zum Beispiel mittels eines in der Abluftleitung
für Fortluft angeordneten Ventilators gefördert werden.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Behälterinnere umgepumpt
werden. Dies kann zum einen im Behälter selbst erfolgen.
-
Vorzugsweise erfolgt dies jedoch über eine aus dem Behälter geführte
Leitung, in der zusätzlich eine Probenahmeeinrichtung angeordnet sein kann, um so
den Behälterinhalt überprüfen zu können. Diese einen Kreislauf schließende Leitung
kann ferner mit einem Abfluß verbunden werden, wenn der Abklingbehälter entleert
werden soll.
-
Vorzugsweise sind mehr als ein Abklingbehälter für die Aufnahme von
radioaktiv verunreinigtem Abwasser vorzusehen. Dies hat den Vorteil, daß zum Beispiel
trotz Fehlfunktionen oder übermäßig großem Anfall
von Abwasser der
Betrieb aufrechterhalten werden kann. So können zum Beispiel drei Abklingbehälter
als Einheit für eine nuklearmedizinische Therapieabteilung eingesetzt werden, die
nacheinander gefüllt werden. Für die Erzeugung des Unterdrucks genügt dabei eine
einzige Vakuumquelle, die dann im erforderlichen Umfang mit den einzelnen Abklingbehältern
verbunden ist. Für den Druckaufbau in den Zwischenräumen wird jeweils eine getrennte
(zweite) Unterdruckquelle verwendet. Ferner ist jeder Zwischenraum mit einem gesonderten
Leckwarngerät verbunden, um so unmittelbar eine Leckstelle oder ähnliches anzeigen
zu können.
-
Sollten in den Zuleitungen oder im Verschlußdeckel des Behälters Fehler,
die zu Undichtigkeiten führen, gegeben sein, können diese auf verschiedene Weise
detektiert werden. So kann zum Beispiel in der zu den Abklingbehältern führenden,
von der ersten Unterdruckquelle stammenden Leitung eine Leckwarnanlage eingebaut
sein, die dann anspricht, wenn ein Druckabfall in unzulässig großem Umfang erfolgt.
-
Als zusätzliche Sicherung dient die Laufzeitkontrolle der vorzugsweise
als Vakuumpumpe ausgebildeten Unterdruckquelle. Müßte zum Betrieb der Abklingbehälter
diese pro Stunde beispielsweise 10 Minuten laufen, so würde dann Alarm ausgelöst
werden, wenn die Laufzeit im erheblichen Umfang überschritten werden sollte.
-
Durch die zuvor aufgezeigten Sicherheitsmaßnahmen ist demzufolge stets
gewährleistet, daß eine einwandfreie Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der erfindungsgemäß
ausgebildeten Abklingbehälter erfolgen kann. Schließlich kann eine Beschädigung
der in die oder den Abklingbehälter mündenden Leitungen umgebenden Schutzleitung
dadurch festgestellt werden, daß in dem erwähnten Ringraum sich mehr Flüssigkeit
als zulässig ansammelt. Diese Flüssigkeftsansammlung kann zum Beispiel über eine
Flüssigkeitsanzeige bemerkbar gemacht werden.
-
Die erfindungsgemäßen Abklingbehälter haben vorzugsweise annähernd
eine Kugelform und können ein Fassungsvermögen von zum Beispiel
5000
bis 15000 1 haben. Entsprechende Behälter hätten dann Autendurchmesser zwischen
2,30 bis 3,00 m. Als Material für die Wandungen dürfte sich insbesondere glasfaserverstärkter
Kunststoff, der gegellüber agressiven Medien unempfindlich ist, eignen. Zwischen
der Innen- und Außenwandung befindet sich vorzugsweise ein Spezial-Kunststoffbeton,
der die Wände gegeneinander abstützt, also diese trägt, jedoch gleichzeitig so porös
ist, daß der erforderliche Unterdruck aufgebaut werden kann. Insbesondere bei einem
entsprechend die zuvor aufgezeigten Merkmale umfassenden Behälter wird erkennbar,
daß die dann wirksam werdende Verbindung, wenn der Druck in dem Zwischenraum größer
als der Druck im Behälterinneren sein sollte, sicherstellt, daß sich die Innenwandung
von der tragenden Wand nicht ablösen kann.
-
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen
Lehre ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung von zum Beispiel für eine
nuklearmedizinische Abteilung bestimmte Abk ling behälter, Fig. 2 ein Abklingbehälter.
-
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine Abwasseranlage für
radioaktiv verunreinigte Medien wie zum Beispiel Fäkalien dargestellt.
-
Die zum Beispiel von einer WC-Anlage 10 oder sonstigen sanitären Einrichtungen
stammenden radioaktiv verunreinigten Abwässer werden im Ausführungsbeispiel über
eine in die Leitungen 12, 14 und 16 mündende Leitung 18 wahlweise in einen von den
drei dargestellten Abklingbehältern 20, 22 oder 24 aufgrund des dort herrschenden
Unterdruck Pi gesaugt. Selbstverständlich können auch mehr oder weniger als drei
Abklingbehälter bei einer entsprechenden Abwasser-
anlage Verwendung
finden. Die Abklingbehälter 20, 22 und 24 sind gegenüber dem Atmosphärendruck verschlossen
und druckfest ausgebildet. Ferner befinden sich die Abklingbehälter 20, 22 und 24
vorzugsweise im Erdreich. Dies kann ohne Gefahr und unter Einhaltung der Strahlenschutzvorschriften
und ähnlichen Sicherheitsverordnungen erfolgen, da jeder Abklingbehälter 20, 22
und 24, in dem ein Unterdruck pj herrscht, erfindungsgemäß doppelwandig ausgebildet
ist, wie die Fig. 2 erkennen läßt. Der in der Fig. 2 dargestellte Abklingbehälter
24 weist eine Innenwandung 28 sowie eine Außenwandung 30 auf. Die Innen- und Außenwandungen
bestehen vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff und sind somit unempfindlich
gegen agressive Medien. Der Innenraum 32 zwischen den Wandungen 28 und 30 ist vorzugsweise
mit einem Spezial-Kunststoffbeton gefüllt, der als tragendes Element für die Innen-
und Außenwandung 28 und 30 dient. Dabei ist die den Innenraum 32 ausfüllende Masse
hinreichend porös und es werden durchgehende Kanäle gebildet, um so in dem Innenraum
32 einen Unterdruck ausbilden zu können.
-
Zwischen dem Innenraum 34 und dem Zwischenraum 32 befindet sich eine
Verbindungsleitung 36, die über ein Rückschlagventil absperrbar ist. Das Rückschlagventil
38 öffnet dann, stellt also eine Verbindung zwischen den Innenraum 34 und dem Zwischenraum
32 her, wenn der Druck Pi im Innenraum 34 kleiner als der Druck pz im Zwischenraum
32 ist. Dies stellt einen Störfall des Abklingbehälters 26 dar, da normalerweise
der Druck Pi größer als der Druck pz im Zwischenraum 32 ist. Dabei beläuft sich
der Druck im Behälterinneren vorzugsweise auf 0,4 bis 0,6 bar, wohingegen der Druck
pz im Zwischenraum 32 ungefähr 350 mm Wassersäule kleiner als der Druck Pi ist.
So kann sich der Druck pz 0,365 bar bei einem Innendruck Pi von zum Beispiel 0,4
bar betragen. Der Druck pz wird unabhängig von dem Innendruck Pi über eine gesonderte
Unterdruckquelle 40 erzeugt.
-
Ferner befindet sich in der Verbindungsleitung 42 zwischen dem Innenraum
32 und der Unterdruckquelle 40 ein nicht dargestelltes Leckwarngerät, das dann aktiviert
wird, wenn der Druck pz einen bestimmten Wert überschreiten sollte.
-
Wird der Druck pz im Zwischenraum 32 für jeden Abklingbehälter 20,
22, 24 bzw. 26 gesondert erzeugt, so wird der jeweilige Innendruck Pí vorzugsweise
über eine einzige Unterdruck quelle 44 aufgebaut, der im Ausführungsbeispiel nach
Fig. 1 aus zwei Vakuumpumpen in Form von Flüssigkeitsringpumpen 46, 48 besteht.
-
Zuvor ist grunsätzlich nur eine Pumpe 46 oder 48 für den Aufbau des
Innendrucks Pi in den Behältern 20, 22 und 24 erforderlich, jedoch sind aus sicherheitstechnischen
Gründen zwei Pumpen parallel geschaltet. Von der Vakuumquelle 44 führt sodann eine
in die Leitungen 50, 52 und 54 sich verzweigende Leitung 55, über die der Unterdruck
in den Abklingbehältern 20, 22, 24 aufgebaut wird. Dieser Unterdruck wird dann über
die Leitungen 12, 14 und 16 an die sanilärerl Einrichtungen der nuklearmedizinischen
Abteilung weitergegeben, um so die verunreinigten Abwässer in die Abklingbehälter
20, 22, 2L hineinsaugen zu können. Dabei werden vorzugsweise die Abklingbehälter
20, 22 und 24 nacheinander gefüllt.
-
Aus jedem Abklingbehälter 20, 22 und 24 führt des weiteren eine Leitung
56, 58 bzw. 60, die es ermöglicht, daß das in den jeweiligen Abklingbehälter vorhandene
Abwasser umgepumpt werden kann. Zu diesem Zweck befindet sich in jedem Abklingbehälter
eine Umwälzpumpe 62, 64 bzw. 66. In der jeweiligen Umpumpleitung 56, 58, 60 ist
ferner eine Probenahmeeinrichtung 68, 70 bzw. 72 angeordnet, um so auf einfachem
Wege den Inhalt der Abklingbehälter 20, 22 bzw. 24 überprüfen zu können. Die Leitung
56, 58, 60 kann ferner über nicht näher zu beschreibende Ventilanordnungen mit einer
Ablaßleitung 74 verbunden werden, um so das Behälterinnere nach einer hinreichenden
Lagerung an die Kanalisation abzugeben, ohne daß die Gefahr besteht, daß diese radioaktiv
verseucht wird.
-
Damit zum Beispiel ein Umkippen des Behälterinneren in saure Gährung
nicht erfolgen kann oder aber bei fehlendem Umpumpen eine
Schwimmschichtausbildung
unterbleibt, kann das von der Unterdruckquelle 44 aus den Behältern 20, 22, 24 abgesaugte
gasförmige Fluid den Behältern wieder zugeführt werden. Zu diesem Zweck ist die
Druckseite der Pumpen 46 und 48 über eine Leitung 76, die in die Teilleitungen 78,
80 und 82 mündet, mit dem unteren Bereich des Behälterinneren des jeweiligen Abklingbehälters
20, 22 und 24 verbunden. Dies erfolgt im Ausführungsbeispiel über Lanzen 84 bzw.
86 und 88, deren unteren freien Enden Fluidaustrittsöffnungen aufweisen.
-
Wird demzufolge über die Leitungen 50, 52 und 54 Luft angesaugt, so
kann bei geöffneten Leitungen 78, 80 und 82 über die Lanzen 84, 86 und 88 Luft in
die Abklingbehälter im gewünschten Umfang eindringen, wodurch das Abwasser in dem
jeweiligen Behälter die erforderliche Sauerstoffzufuhr und Vermischung erfährt,
so daß die zuvor aufgezeigten Nachteile hinsichtlich des Umkippens und der Schwimmschichtbildung
nicht auftreten können.
-
Sofern den Abklingbehältern 20, 22 und 24 von der Druckseite der Vakuumquelle
44 keine Luft zugeführt werden soll, kann diese über Filter 90 und 92 an die Umluft
abgegeben werden. Dabei kann der Filter 90 ein AktivKohlefilter und der Filter 92
ein Tropfenabscheider sein. Damit der Aktiv-Kohlefilter 90 einen guten Wirkungsgrad
zeigt, ist darauf zu achten, daß das Filter trocken ist. Zu diesem Zweck kann über
einen Erhitzer 94 Luft durch den Filter 90 zum Beispiel über einen in der Abluftleitung
96 vorgesehenen Ventilator 98 zwangsgeführt werden. Hierbei kann es sich zum Teil
Frischluft handeln, die über absperrbare Zulufteinrichtungen 100 zugeführt wird.
-
Damit auch die im Erdreich verlegten Leitungen 12, 14, 16, 50, 52,
54, 56, 58, 60, 78, 80, 82, in denen -wenn man von dem Umpumpprozeß in den Leitungen
56, 58 und 60 absieht- stets ein Unterdruck herrscht, gefahrlos im Erdreich verlegen
kann, sind diese im Ausführungsbeispiel jeweils von einer einzigen Schutzleitungen
102 bzw.
-
104 und 106 abgeschirmt. Dabei sind die Schutzleitungen 102, 104,
106
mit der Außenwandung des jeweiligen Abklingbehälters 20, 22,
24 derart verbunden, daß sich im oberen Bereich des Behälters ein Ringraum 108 bzw.
110 und 112 ausbildet, in dem Flüssigkeit aufgenommen werden kann. In diesen Ringräumen
108, 110, 112 dürfte sich abgesehen von zum Beispiel Schwitzwasser keine Flüssigkeit
ansammeln. Angesammelte Flüssigkeit kann jedoch über eine Leitung 114 bzw. 116 und
118 in die Abklingbehälter 20, 22 und 24 aufgrund des darin herrschenden Unterdrucks
Pi abgesaugt werden. Sollte sich jedoch herausstellen, daß zuviel oder zu häufig
aus dem jeweiligen Ringraum 108, 110, 112 abgesaugt werden muß, so ist dies ein
Zeichen dafür, daß die Schutzleitung 102 bzw. 104 und 106 beschädigt ist, so daß
durch diese also Flüssigkeit eindringen kann. Dagegen ist das Ansammeln von Flüssigkeit
in den Ringräumen grundsätzlich kein Hinweis dafür, daß in den in den Abklingbehältern
20, 22, 24 mündenden Leitungen eine Undichtigkeit herrscht; denn in diesen Leitungen
herrscht -wie zuvor aufgezeigt- ein Unterdruck, so daß nur Flüssigkeit in diese
hinein und nicht aus diesen heraustreten kann.
-
Eine weitere Überwachung hinsichtlich der Funktionstüchtigkeit der
erfindungsgemäßen Anordnung ist zum Beispiel durch eine oder mehrere in der Leitung
56 eingebaute und nicht dargestellte Druckwarnanlagen gegeben. Ist nämlich eine
der in die Abklingbehälter 20, 22, 24 mündende Leitung oder der Abklingbehälter
selbst undicht, so würde sich dies durch einen Druckaufbau bemerkbar machen. Als
weitere Überwachungseinrichtung kann die Laufzeit der Flüssigkeitsringpumpe 46 bzw.
48 gewählt werden. Diese müssen nur über einen bestimmten Zeitraum pro Stunde in
Betrieb genommen werden, um den erforderlichen Unterdruck Pi in dem jeweiligen Abklingbehälter
20, 22 bzw. 24 zu erzeugen. Sollte dagegen die Laufzeit ein bestimmtes Maß überschreiten,
so kann daraus gleichfalls geschlossen werden, daß eine Undichtigkeit gegeben ist.
-
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß durch die erfindungsgemäße
Anlage, insbesondere durch die Ausgestaltung der Abklingbehälter 20,- 22 und 24
sowie der im Erdreich geführten Leitungen, sichergestellt ist, daß für nuklearmedizinische
Abteilungen Abklingbehälter Verwendung finden können, die im Erdreich eingelassen
werden können, so daß sich insbesondere bautechnisch gesehen Vereinfachungen ergeben,
die sich kostenmäßig positiv bemerkbar machen.
-
Ein weiterer Vorteil ist im folgenden zu sehen.
-
Es ist in vielen Fällen durch Unterbringung der erfindungsgemäßen
Behälter im Erdreich anstelle in nicht-verfügbaren und nachträglich nicht-errichtbaren
Strahlenschutzeinbauten überhaupt erst machbar, eine Dekontaminierung der Abwässer
der Nuklearstationen durchzuführen.
-
Leerseite -