DE3404106C2 - Ofenanlage zum Aufschmelzen metallischer Komponenten von Kernkraftwerken - Google Patents

Abstract

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 des erschmolzenen Gutes bis zur Erstarrung und Einrichtung für den Abtransport des erstarrten Gutes, wobei das zerkleinerte Gut mit Hilfe des Transportbehälters in den Elektroschmelzofen einführbar ist. Der Transportbehälter ist zugleich als nichtmetallischer Schmelztiegel gestaltet, der in den Elektroschmelzofen einführbar ist. Der Elektroschmelzofen ist als Induktionsofen ausgeführt, der eine Auffangwanne für bei Schmelztiegelbruch auslaufende Schmelze aufweist.

Description

— Zerkleinerungsanlage für die metallischen Komponenten,

— Transportbehälter (1) für die zerkleinerten Komponenten (2) und

— Elektroschmelzofen mit Absaugeinrichtung,

wobei die zerkleinerten Komponenten (2) mit Hilfe des Transportbehälters (1) in den Elektroschmelzofen (3) einführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektroschmelzofen als Induktionsofen (3) ausgeführt ist, der eine Auffangwanne (4) für auslaufende Schmelze (5) aufweist, und daß der Transportbehälter (1) als nichtmetallischer Schmelztiegel (i) ausgeführt ist, der in den Elektroschmelzofen (3) paßt.

2. Ofenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein ebenfalls nichtmetallischer Schrottaufnahmekragen (10), der auch in den induktionsofen (3) paßt auf den nichtmetallischen Schmelztiegel (1) aufsetzbar ist.

3. Ofenanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Induktionsofen (3) eine Bodenwanne aufweist, die als Auffangwanne (4) ausgeführt ist und daß die Bodenwanne eine Induktionsofenhaube (3) mit Induktionsspule (3b) und Anschlußstutzen

(11) für die Absaugeinrichtung aufsetzbar ist.

4. Ofenanlage 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 als Auffangwanne (4) eingerichtet ist, und daß auf die Ofenkammer (3c) eine Absaughaube

(12) aufsetzbar ist, die mit dem Schmelztiegel (1) oder dem Schrottaufnahmekragen (10) verbunden ist.

5. Ofenanlage 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.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ofenanlage zum Aufschmelzen radioaktiv kontaminierter metallischer Komponenten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es versteht sich, daß an derartige Anlagen aus sicherheitstechnischen Gründen besonders hohe Anforderungen gestellt werden müssen.

Bei der gattungsgemäßen Anlage (DE-OS 33 31 383) ist der Transportbehälter ein Container. Der Elektroschmelzofen besitzt eine Kopfbeschickeinrichtung und das zerkleinerte Gut wird aus dem Container in die Kopfbeschickeinrichtung entleert. Der Container besitzt kopfseitig eine mittels Klappen oder Schieber verschließbare Befüllöffnung, eine Bodenentleereinrichtung und im Bereich der Befüllöffnung eine Absaugeinrichtung. Er ist als Beschickcontainer für den Elektroschmelzofen ausgebildet Die Anordnung ist so getroffen, daß der Container mit Hilfe einer Krananlage als Transporteinrichtung mit seiner Bodenentleereinrichtung auf die Kopfbeschickeinrichtung des Elektroschmelzofens aufselzbar ist, welche Kopfbeschickeinrichtung mit einer weiteren Absaugeinrichtung versehen ist. Das alles hat sich bewährt, insbesondere wenn weitere Maßnahmen für die Behandlung der Schmelze bis zur Erstarrung und die Einrichtung für den Abtransport der erstarrten Schmelze verwirklicht werden und die Ofenanlage 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 Wasserdampfexplosion könnte auftreten, die eine beachtliche Kontaminierung der Umgebung bewirken könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage so weiter auszubilden, daß gefahrlos mit einem als Induktionsofen ausgeführten Elektroschmelzofen gearbeitet werden kann.

Lösung dieser Aufgabe stellt die Ofcnanlage nach Anspruch I dar. Der Schmelztiegel und der Schroltaufnahmekragen besteht aus einem geeigneten feuerfesten Material, aus Graphit, Borcarbid, Quarz oder ähnlichen Werkstoffen, die die Funktion des Induktionsofens nicht beeinträchtigen. Tritt bei einer erfindungsgemäßen Ofenanlage ein Schmelztiegelbruch auf, so resultiert daraus kein gefährlicher Slörfall. Tatsächlich nimmt die Auffangwanne 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 z. B. bei einem Schmeiztiegclbruch 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. Zwar wurden Induktionsschmelzverfahren diskutiert (Zeitschrift »Kernenergie«, Bd. 26 (1983), Heft 1, S. 5), die Praxis hat aber andere Wege gewählt und arbeitete beispielsweise mit Schmelzofen, die über Plasmabrenner beheizt wurden (vgl. DE-OS 30 02 695).

Im einzelnen kann eine erfindungsgemäße Ofenanlage auf verschiedene Weise weiter ausgelegt werden. Es versteht sich, daß die Bodenwanne von einer Induktionsspule frei sein kann. Es besteht aber auch die Mög-

lichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß der Induktionsofen eine Ofenkammer mit Ofenkammerboden, Ofenkammerwand und Induktionsspule aufweist, deren Unterteil als Auffangwanne 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 funktionsfähig und eine Wasserdampfexplosion kann nicht eintreten. Im allgemeinen wird man die Bodenwanne bzw. die Ofenkammer mit Kontaktelektroden ausrüsten, die durch infolge Schmelztiegeibruches auslaufende Schmelze kurzschließbar sind, so daß aus diesem Kurzschluß ein Sigtal ableitbar ist, welches über übliche Steuereinrichtungen den Induktionsofen außer Betrieb nimmt

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aubführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt

F i g. 1 das Schema einer erfindungsgernäßen Ofenanlage,

F i g. 2 im gegenüber der F i g. 1 vergrößerten Maßstab einen Induktionsofen einer erfindungsgemäßen Ofenanlage in gegenüber der F i g. 1 veränderter Ausführungsform im Schnitt und

F i g. 3 entsprechend der F i g. 2 einen Induktionsofen in nochmals anderer Ausführungsform.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Ofenanlage ist zum Aufschmelzen radioaktiv kontaminierter metallischer Komponenten aus funktionsuntüchtigen Aggregaten von Kernkraftwerken bestimmt Zur Anlage gehören eine nichtgezeichnete Zerkleinerungsanlage für die metallischen Komponenten, ein Transportbehälter 1 für die zerkleinerten Komponenten 2, 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 die zerkleinerten Komponenten 2 mit Hilfe des Transportbehälters ί 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 den zerkleinerten Komponenten 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 den zerkleinerten Komponenten 2 gefüllt ist. Er ist über eine geeignete Einrichtung 8 mit Hilfe einer Krananlage 7 manipulierbar und in den Induktionsofen 3 einsetzbar. Bei eist der Schmelztiegel 1 in den Induktionsofen 3 eingesetzt worden, der Schmelzvorgang findet statt, die zerkleinerten Komponenten 2 in dem Schmelztiegel 1 sind 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 /und dangedeutet wurde, in Abschirmtransport- und Lagerbehälter 9 eingesetzt und abtransportiert werden.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, aber auch nach den F i g. 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 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 4 ist eine Induktionsofenhaube 3a mit Induktionsspule 3b und Anschlußstutzen 11 für die Absaugeinrichtung aufsetzbar, wie es in F i g. 1 bei c und in F i g. 2 dargestellt wurde. Diese Induktionsofenhaube 3a ist jedoch auch abnehmbar, wie es in F i g. 1 bei dund 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 Wasserdampfexplosion nicht auftreten. Das gilt aber auch für die Ausführungsform eines Induktionsofens 3, die in der F i g. 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 12 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 i 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 Induktionsofen nicht mit eingeführt wird. Der Induktionsofen ist in diesem Falle kein Haubenofen, sondern mit einer Schmelztiegelaufnahme ausgerüstet

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Ofenanlage zum Aufschmelzen radioaktiv kontaminierter metallischer Komponenten aus funktionsuntüchtigen Aggregaten von Kernkraftwerken, wie sie z. B. beim Abriß von Kernkraftwerken anfallen,