DE3404106A1

DE3404106A1 - Anlage fuer die rueckgewinnung metallischer komponenten von kernkraftwerken

Info

Publication number: DE3404106A1
Application number: DE19843404106
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Siempelkamp Giesserei KG
Current assignee: Siempelkamp Giesserei KG
Priority date: 1984-02-07
Filing date: 1984-02-07
Publication date: 1985-09-05
Also published as: DE3404106C2

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anlage für die
Rückgewinnung radioaktiver und/oder radioaktiv kontaminierter
metallischer Komponenten aus funktionsuntüchtigen Aggregaten von
Kernkraftwerken, wie sie z. B. beim Abriß von Kernkraftwerken
anfallen, - mit

Zerkleinerungsanlage für die metallischen Komponenten,
Transportbehälter für das zerkleinerte Gut,
Elektroschmelzofen mit Absaugeinrichtung,

Einrichtung für die Behandlung der Schmelze bis zur
Erstarrung und

Einrichtung für den Abtransport der erstarrten Schmelze, ^!

i wobei das zerkleinerte Gut mit Hilfe des Transportbehälters in den

Elektroschmelzofen einführbar ist. - Es versteht sich, daß an derartige ;

Anlagen aus sicherheitstechnischen Gründen besonders hohe Anforderungen gestellt werden müssen. :

Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage (DE-OS aus P 33 31 383.0-33);

ist der Transportbehälter ein Container. Der Elektroschmelzofen be- j

ι sitzt eine Kopfbeschickeinrichtung und das zerkleinerte Gut wird aus ' dem Container in die Kopfbeschickeinrichtung entleert. Der Container ; besitzt kopfseitig eine mittels Klappen oder Schieber verschließbare Be- ! füllöffnung, eine Bodenentleereinrichtung und im Bereich der Befüll- | Öffnung eine Absaugeinrichtung. Er ist als Beschickcontainer für den j Elektroschmelzofen ausgebildet. Die Anordnung ist so getroffen, daß
der Container mit Hilfe einer Krananlage als Transporteinrichtung
mit seiner Bodenentleereinrichtung auf die Kopfbeschickeinrichtung des

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Elektroschmelzofens aufsetzbar ist, welche Kopfbeschickeinrichtung mit einer weiteren Absaugeinrichtung versehen ist. Das alles hat sich bewährt, insbes. wenn die weiteren Maßnahmen für die Behandlung des erstarrten Gutes bis zur Erstarrung und die Einrichtung für den Abtransport des erstarrten Gutes verwirklicht werden und die Anlage insgesamt in einer abschirmenden Unterdruckhalle angeordnet ist. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen kann jedoch nicht ohne weiteres mit einem Induktionsofen gearbeitet werden, weil solche Induktionsöfen mit einer wassergekühlten Induktionsspule ausgerüstet sind. Bricht die Ofenwand, so käme die Schmelze mit der Induktionsspule in Verbindung und eine sogenannte Wasserdampf explosion könnte auftreten, die eine beachtliche Kontaminierung der Umgebung bewirken könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage so weiter auszubilden, daß mit einem als Induktionsofen ausgeführten Elektroschmelzofen gearbeitet werden kann, die Gefahr einer Wasserdampfexplosion jedoch nicht mehr besteht.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Transportbehälter zugleich als nichtmetallischer Schmelztiegel ausgeführt ist, der in den Elektroschmelzofen einführbar ist, und daß der Elektroschmelzofen als Induktionsofen ausgeführt ist, der eine Auffangwanne für bei Schmelztiegelbruch auslaufende Schmelze aufweist. Im Rahmen der Erfindung liegt es, auf den nichtmetallischen Schmelztiegel einen ebenfalls nichtmetallischen Schrottaufnahmekragen aufzusetzen, der ebenfalls in den Induktionsofen einführbar ist. Der Schmelztiegel und der Schrottaufnahmekragen besteht aus einem geeigneten feuerfesten Material, aus Graphit, Borcarbid, Quarz oder ähnlichen Werkstoffen, die die Funktion des Induktionsofens nicht beeinträchtigen. Tritt bei einer erfindungsgemäßen Anlage ein Schmelztiegelbruch auf, so resultiert daraus kein gefährlicher Störfall. Tatsächlich nimmt die Auf-

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fangwanne die auslaufende Schmelze auf, ohne daß diese mit der Induktionsspule in Verbindung kommt und eine Wasserdampfexplosion auslösen könnte. Im übrigen können ohne Schwierigkeiten Sicherheitseinrichtungen eingebaut werden, die den Induktionsofen ausschalten, sobald bei einem Schmelztiegelbruch Schmelze austritt. Das führt zu einer alsbaldigen Erstarrung der Schmelze in dem Schmelztiegel bzw. in der Auffangwanne, so daß weiterer Schaden vermieden wird. Die Absaugung bleibt stets vollständig intakt. Induktionsöfen, in die separate Schmelztiegel einsetzbar sind, die ihrerseits zuvor beschickt wurden, sind an sich bekannt (DE-OS 26 27 639), jedoch haben diese bekannten Maßnahmen zur Lösung der Erfindungsaufgabe bisher nichts beigetragen. Die Praxis hat andere Wege gewählt und arbeitete beispielsweise mit Schmelzofen, die über Plasmabrenner beheizt wurden (vgl. DE-OS 30 02 695). ί

ι Im einzelnen kann eine erfindungsgemäße Anlage auf verschiedene j

Weise weiter ausgelegt werden. Eine Ausführungsform, die sich durch ι

Einfachheit und Funktionssicherheit auszeichnet, ist dadurch gekenn- I zeichnet, daß der Induktionsofen eine Bodenwanne aufweist, die als |

Auffangwanne für auslaufende Schmelze bei einem Schmelztiegelbruch ausgeführt ist, und daß auf die Bodenwanne eine Induktionsofenhaube mit Induktionsspule und Anschlußstutzen für die Absaugeinrichtung aufsetzbar ist. Es versteht sich, daß hier die Bodenwanne von einer Induktionsspule frei sein kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß der Induktionsofen eine Ofenkammer mit Ofenkammerboden, Ofenkammerwand und Induktionsspule aufweist, deren Unterteil zugleich als Auffangwanne für aus dem Schmelztiegel bei Schmelztiegelbruch auslaufende Schmelze eingerichtet ist, und daß auf die Ofenkammer eine Absaughaube aufsetzbar ist, die mit dem Schmelztiegel und/oder dem Schrottaufnahmekragen verbunden ist. Diese Verbindung kann eine abnehmbare Verbindung sein. Ein solcher Induktionsofen ist gleichsam ein zweischaliger Induktionsofen. Bricht der Schmelztiegel, der die Innenschale bildet, so bleibt die Außenschale

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funktionsfähig und eine Wasserdampf explosion kann nicht eintreten. Im allgemeinen wird man die Bodenwanne bzw. die Ofenkammer mit Kontaktelektroden ausrüsten, die durch infolge Schmelztiegelbruches auslaufender Schmelze kurzschließbar sind, so daß aus diesem Kurzschluß ein Signal ableitbar ist, welches über übliche Steuereinrichtungen den Induktionsofen außer Betrieb nimmt.

Die erfindungsgemäße Anlage kann im übrigen auf verschiedene Weise weiter ausgebildet sein, beispielsweise entsprechend der DE-OS aus P 33 31 383.0-33.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen

Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Anlage mit für den Betrieb einer erfindungsgemäßen Anlage wesentlichen Maßnahmen,

Fig. 2 im gegenüber der Fig. 1 vergrößerten Maßstab einen Induktionsofen einer erfindungsgemäßen Anlage in gegenüber der Fig. 1 veränderter Ausführungsform im Schnitt und

Fig. 3 entsprechend der Fig. 2 einen Induktionsofen in nochmals anderer Ausführungsform.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anlage ist für die Rückgewinnung radioaktiver und/oder radioaktiv kontaminierter metallischer Komponenten aus funktionsuntüchtigen Aggregaten von Kernkraftwerken bestimmt. Zur Anlage gehören eine nicht gezeichnete Zerkleinerungsanlage für die metallischen Komponenten,

ein Transportbehälter 1 für das zerkleinerte Gut 2,

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ein Elektroschmelzofen 3 mit Absaugeinrichtung,

eine Einrichtung für die Behandlung der Schmelze 5 bis zur Erstarrung und eine Einrichtung für den Abtransport der erstarrten Schmelze 5, wobei das zerkleinerte Gut 2 mit Hilfe des Transportbehälters 1 in den Elektroschmelzofen 3 einführbar ist.

Der Transportbehälter ist zugleich als nichtmetallischer Schmelztiegel 1 ausgeführt, der in den Elektroschmelzofen 3 einführbar ist. Der Elektroschmelzofen ist als Induktionsofen 3 ausgeführt und bildet im Unterteil eine Auffangwanne 4 für aus dem Schmelztiegel 1 infolge Schmelztiegelbruches auslaufende Schmelze 5. In der Fig. 1 erkennt man zunächst bei a, wie der als Schmelztiegel 1 ausgeführte Transportbehälter mit dem zerkleinerten Gut 2 gefüllt wird. Das kann über einen Elektromagneten 6 geschehen, der mit Hilfe einer Krananlage 7 manipulierbar ist. Bei b erkennt man, daß der Schmelztiegel 1 mit dem zerkleinerten Gut 2 gefüllt ist, er ist über eine geeignete Einrichtung 8 mit Hilfe einer Krananlage 7 manipulierbar und in den Induktionsofen 3 einsetzbar. Bei c ist der Schmelztiegel 1 in den Induktionsofen 3 eingesetzt worden, der Schmelzvorgang findet statt, das zerkleinerte Gut 2 in dem Schmelztiegel 1 ist bereits teilweise zusammengeschmolzen, die Schmelze 5 befindet sich im unteren Bereich des Schmelztiegels 1. Im übrigen findet eine Absaugung statt, damit nicht über entstehendes Abgas eine Kontaminierung erfolgt. Bei d erkennt man, daß der Schmelzvorgang abgeschlossen ist. Im unteren Teil des Schmelztiegels 1 befindet sich die Schmelze 5, die nunmehr erstarrt. In e ist angedeutet _: worden, wie die erstarrte Schmelze 5 aus dem unteren Teil des Schmelztiegels 1 herausgehoben wird. Sie kann danach, wie bei f und d angedeutet wurde, in Abschirmtransport- und Lagerbehälter 9 eingesetzt und abtransportiert werden.

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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, aber auch nach den Fig. 2 und 3, ist auf den nichtmetallischen Schmelztiegel 1 ein ebenfalls nichtmetallischer Schrottaufnahmekragen 10 aufgesetzt. Anders ausgedrückt zeigt das Ausführungsbeispiel einen zweiteiligen Schmelztiegel mit Unterteil 1 und Oberteil 10, wobei das Oberteil 10 abnehmbar ist. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 besitzt der Induktionsofen 3 eine Bodenwanne, die als Auffangwanne 4 für auslaufende Schmelze 5 bei Schmelztiegelbruch ausgeführt ist. Auf die Bodenwanne ist eine Induktionsofenhaube 3a mit Induktionsspule 3b und Anschlußstutzen 11 für die Absaugeinrichtung aufsetzbar, wie es in Fig. 1 bei c und in Fig. 2 dargestellt wurde. Diese Induktionsofenhaube 3a ist jedoch auch abnehmbar, wie es in Fig. 1 bei d und e dargestellt wurde. Bei Schmelztiegelbruch läuft die Schmelze 5 in die Bodenwanne 4, die Induktionsofenhaube 3a kommt in einem solchen Fall mit auslaufender Schmelze 5 gar nicht in Berührung und folglich kann auch eine Wasserdampf explosion nicht auftreten. Das gilt aber auch für die Ausführungsform eines Induktionsofens 3, die in der Fig. 3 erläutert wurde. Man erkennt, daß der Induktionsofen 3 eine Ofenkammer 3c mit Ofenkammerboden 3d, Ofenkammerwand 3e und Induktionsspule 3b aufweist und daß auf die Ofenkammer 3c eine Absaughaube aufsetzbar ist, die mit dem Schmelztiegel 1 und mit dem Schrottaufnahmekragen 10 auf geeignete Weise verbunden ist. Sie ist zum Zwecke der Beschickung des Schmelztiegels 1 mit seinem Schrottaufnahmekragen 10 auch abnehmbar. - Die Bodenwanne 4 bzw. die Ofenkammer 3c besitzen Kontaktelektroden 13, die durch infolge Schmelztiegelbruches auslaufende Schmelze 5 kurzschließbar sind, so daß der Induktionsofen 3 über eine zugeordnete Steuereinrichtung außer Betrieb genommen werden kann.

Im Rahmen der Erfindung könnte der Schrottaufnahmekragen 10 auch als eine auf den Schmelztiegel 1 aufgesetzte Haube ausgeführt sein, an die die Absaugeinrichtung anschließbar ist und die in den

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Induktionsofen nicht mit eingeführt wird. Der Induktionsofen ist in diesem Falle kein Haubenofen sondern mit einer Schmelztiegelaufnahme ausgerüstet.

Claims

Andrejewski, Honke & Partner Patentanwälte Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-Ing. Manfred Honke Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte: 61 200/RS- 4300 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 100254 23. Dezember 1983 : Patent- und. Hilfsgebrauchsmusteranmeldung Siempelkamp Giesserei GmbH 5 Co. ! Siempelkampstraße 45 4150 Krefeld 1 Anlage für die Rückgewinnung metallischer Komponenten von Kernkraftwerken Patentansprüche:

1. Anlage für die Rückgewinnung radioaktiver und/oder radioaktiv kontaminierter metallischer Komponenten aus funktionsuntüchtigen Aggregaten von Kernkraftwerken, wie sie z. B. beim Abriß von Kernkraftwerken anfallen, - mit

Zerkleinerungsanlage für die metallischen Komponenten, Transportbehälter für das zerkleinerte Gut,

Elektroschmelzofen mit Absaugeinrichtung,

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Einrichtung für die Behandlung der Schmelze bis zur Erstarrung und

Einrichtung für den Abtransport der erstarrten Schmelze,

wobei das zerkleinerte Gut mit Hilfe des Transportbehälters in den Elektroschmelzofen einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportbehälter zugleich als nichtmetallischer Schmelztiegel (1) ausgeführt ist, der in den Elektroschmelzofen (3) einführbar ist, und daß der Elektroschmelzofen als Induktionsofen (3) ausgeführt ist, der eine Auffangwanne (4) für bei Schmelz- j tiegelbruch auslaufende Schmelze (5) aufweist. j

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den nicht-|

metallischen Schmelztiegel (1) ein ebenfalls nichtmetallischer Schrott- !

aufnahmekragen (10) aufgesetzt und auch dieser in den Induktions- ι ofen (3) einführbar ist. ·

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsofen (3) eine Bodenwanne aufweist, die als ! Auffangwanne (4) für bei Schmelztiegelbruch auslaufende Schmelze (5) ausgeführt ist, und daß auf die Bodenwanne eine Induktionsofenhaube (3a) mit Induktionsspule (3b) und Anschlußstutzen (11) für die Absaugeinrichtung aufsetzbar ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktionsofen (3) eine Ofenkammer (3c) mit Ofenkammerboden (3d), Ofenkammerwand (3e) und Induktionsspule (3b) aufweist, deren Unterteil zugleich als Auffangwanne (4) für aus dem Schmelztiegel (1) bei Schmelztiegelbruch auslaufende Schmelze (5) eingerichtet ist, und daß auf die Ofenkammer (3c) eine Absaughaube (12) aufsetzbar ist, die mit dem Schmelztiegel (1) oder dem Schrottaufnahmekragen (10) verbunden ist.

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5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwanne bzw. Ofenkammer (3c) Kontaktelektroden (13) aufweist, die durch infolge Schmelztiegelbruch auslaufende Schmelze (5) kurzschließbar sind.