DE3439864A1 - Process for the chemical decontamination of heat exchangers having vertical U-tubes made of metallic materials by means of an aqueous solution - Google Patents

Process for the chemical decontamination of heat exchangers having vertical U-tubes made of metallic materials by means of an aqueous solution

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DE3439864A1 DE19843439864 DE3439864A DE3439864A1 DE 3439864 A1 DE3439864 A1 DE 3439864A1 DE 19843439864 DE19843439864 DE 19843439864 DE 3439864 A DE3439864 A DE 3439864A DE 3439864 A1 DE3439864 A1 DE 3439864A1
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Abstract

The chemical decontamination of heat exchangers (1) having vertical U-tubes (2f) made of metallic materials by means of an aqueous solution is carried out in such a way that the heat exchanger (1) is first freed from nitrogen and oxygen by venting, and then is filled with a water-soluble gas. The decontamination solution is then charged, with the water-soluble gas being withdrawn. The decontamination solution is continuously degassed in the further processing in which the dissolved activity is removed via an ion exchanger (17). <IMAGE>

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenKRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

VPA84P 6 0 83 DEVPA84P 6 0 83 EN

Verfahren zur chemischen Dekontamination von Wärmetauschern mit stehenden U-Rohren aus metallischen Werkstoffen mittels einer wäßrigen LösungProcess for the chemical decontamination of heat exchangers with vertical U-tubes made of metallic Materials by means of an aqueous solution

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Dekontamination von Wärmetauschern mit stehenden U-Rohren aus metallischen Werkstoffen mittels einer wäßrigen Lösung.The invention relates to a method for the chemical decontamination of heat exchangers with upright U-tubes from metallic materials by means of an aqueous solution.

Bei dem vorgenannten Verfahren ergeben sich deswegen Schwierigkeiten, weil die stehenden U-Rohre, die in einem als Dampferzeuger eines Druckwasserreaktors dienenden Wärmetauscher in einem Bündel von vielen tausend Rohren vorhanden sind, jeweils einen Gassack bilden, der nur schlecht mit der Dekontaminationslösung gefüllt und gespült werden kann. Zum Beispiel muß wegen der unterschiedlich langen Schenkel der U-Rohre des Dampferzeugers eines Druckwasserreaktors mit 1300 MWe eine Pumpenleistung von mindestens 12 000 m^/h aufgebracht werden, wenn alle U-Rohre mit Sicherheit dekontaminiert werden sollen. Andernfalls verbleibt in den äußeren U-Rohren mit den größten Schenkellängen ein Gaspolster.In the aforementioned method, difficulties arise because the upright U-tubes that are in a heat exchanger serving as a steam generator for a pressurized water reactor in a bundle of many There are a thousand pipes, each forming a gas bag that is difficult to handle with the decontamination solution can be filled and rinsed. For example, because of the different lengths of the legs of the U-tubes of the steam generator of a pressurized water reactor with 1300 MWe a pump output of at least 12,000 m ^ / h should be applied if all U-tubes are to be decontaminated with certainty. Otherwise, the the outer U-tubes with the largest leg lengths a gas cushion.

Man kann sich auch nur unzureichend dadurch behelfen, daß man die Dekontaminationslösung mit mechanischen Mitteln, zum Beispiel mit Schwämmen, in die U-Rohre gefördert hat, denn dies ist angesichts der großen Zahl der Rohre und der Rohrabmessungen von etwa 2 Zentimeter Durchmesser bei mehreren Metern Länge für jeden Schenkel und einem ebenfalls mehrere MeternOne can also only insufficiently help oneself by that the decontamination solution with mechanical means, for example with sponges, into the U-tubes has promoted, because this is in view of the large number of pipes and the pipe dimensions of about 2 centimeters Diameter with a length of several meters for each leg and one also several meters

Sm 2 Hgr / 24.10.1984Sm 2 Hgr / 10/24/1984

langem Bogenstück sehr aufwendig.long bow section very complex.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine betriebstechnisch einfache Art der Dekontamination mit Hilfe einer wäßrigen Lösung zu erreichen. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß der Wärmetauscher vor dem Befüllen frei von Stickstoff und Sauerstoff gemacht und mit einem wasserlöslichen Gas gefüllt wird, daß dann die Dekontaminationslösung unter Abzug des wasserlöslichen Gases eingefüllt wird und daß die Dekontaminationslösung bei der weiteren Behandlung entgast wird.The invention is based on the object of using a technically simple type of decontamination to achieve an aqueous solution. This is achieved according to the invention in that the heat exchanger before Filling is made free of nitrogen and oxygen and filled with a water-soluble gas that then the decontamination solution is filled in with the withdrawal of the water-soluble gas and that the decontamination solution is degassed during further treatment.

Mit der vorliegenden Erfindung wird das im Wärmetauscher vorliegende Luftvolumen (ca. 37 m-5) zunächst durch wasserlösliche Gase, wie zum Beispiel CO2, NH,, ^O-Dampf ausgetauscht. Dies geschieht am günstigsten durch Evakuieren des Wärmetauschers und anschließendes Auffüllen mit dem wasserlöslichen Gas bis zum Normaldruck. Nach dem Gasaustausch wird die absolute Gasmenge durch nochmaliges Evakuieren verkleinert. Beim anschließenden Auffüllen des Wärmetauscher-Volumens mit entgastem Wasser werden die noch verbliebenen Restgasmengen im Wasser gelöst, so daß kein Luftpolster mehr in der Wärmetauscherberohrung verbleibt. Der so befüllte Wärmetauscher kann anschließend mit niedrigen Durchsätzen, im Falle des vorstehend genannten Dampferzeugers vorteilhaft mit einer Pumpenleistung von 500 bis 1000 m3/h, durchfahren werden.With the present invention, the volume of air present in the heat exchanger (approx. 37 m-5) is first exchanged for water-soluble gases, such as, for example, CO 2 , NH ,, ^ O vapor. This is best done by evacuating the heat exchanger and then filling it with the water-soluble gas up to normal pressure. After the gas exchange, the absolute amount of gas is reduced by repeated evacuation. When the volume of the heat exchanger is subsequently filled with degassed water, the remaining amounts of gas are dissolved in the water, so that no more air cushions remain in the heat exchanger tubing. The heat exchanger filled in this way can then be passed through with low throughputs, in the case of the aforementioned steam generator advantageously with a pump output of 500 to 1000 m3 / h.

Durch Anbringen einer Strömungsverteilungsplatte unter der Dampferzeugerrohrplatte kann die Strömung zusätzlich so gesteuert werden, daß die Rohre gleichmäßig durchströmt werden.By attaching a flow distribution plate under the steam generator tube plate, the flow can also be controlled so that the flow through the pipes is even.

Um unterhalb des Löslichkeitsproduktes der bei derTo be below the solubility product of the

VPA Vh P 6 O 8 3 OEVPA Vh P 6 O 8 3 OE

chemischen Reaktion entstehenden Gase zu bleiben, erfolgt vorzugsweise eine oxidative Vorbehandlung mit einer wäßrigen HMnO^-Lösung, wobei die HMnO^- Konzentration maximal 350 mg/kg betragen sollte. Der anschließende Reduktions- und Dekontaminationsschritt erfolgt vorteilhaft mit reiner Oxalsäure. Die erforderliche Oxalsäuremenge wird hierbei nach folgender Formel berechnet:In order to keep the gases produced by a chemical reaction, oxidative pretreatment is preferred with an aqueous HMnO ^ solution, the HMnO ^ - Concentration should not exceed 350 mg / kg. The subsequent reduction and decontamination step takes place advantageously with pure oxalic acid. The required amount of oxalic acid is here according to the following Calculated formula:

Oxalsäuremenge Qng/kg HMnO/^-Menge [mg/kg HOxalic acid amount Qng / kg HMnO / ^ - amount [mg / kg H

= 4,5 x eingesetzte= 4.5 times inserted

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse dieser HMnO^-Oxalsäurebehandlung am Beispiel von original kontaminierten DE-Rohren aus einem Druckwasser-Kernkraftwerk nach ein- bis dreimaliger Behandlung.Table 1 shows the results of this HMnO ^ oxalic acid treatment using the example of originally contaminated DE pipes from a pressurized water nuclear power plant one to three treatments.

HMnO4
Konzen
trationHMnO 4
Conc
tration Dosisleistung mR/hDose rate mR / h nach 1.
Zyklusafter 1.
cycle nach 2.
Zyklusafter 2.
cycle nach 3.
Zyklusafter 3.
cycle 400400 vor Dekon
taminationbefore decon
contamination 0,90.9 150150 2828 3,93.9 0,20.2 5050 3636 6,06.0 1,01.0 0,20.2 3131

Werkstoff: Incoloy 800Material: Incoloy 800

Während der gesamten Oxidations- und Dekontaminationsbehandlung wird das Medium mittels Entgaser entgast. During the entire oxidation and decontamination treatment, the medium is degassed by means of a degasser.

Die beiliegende Figur zeigt in vereinfachter Form einen Dampferzeuger mit den für eine Dekontamination nach der Erfindung erforderlichen externen Hilfseinrichtungen. Anhand dieses Ausführungsbeispiels wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.The attached figure shows in simplified form a steam generator with the for decontamination external auxiliary equipment required for the invention. Based on this exemplary embodiment, the Process according to the invention explained in more detail.

Nach Entleeren des Dampferzeugers 1 werden die Anschlußstutzen der Dampferzeugerprimarkammern 2 zu den Primärkreisschleifen mit geeigneten Dichtstopfen 2a verschlossen, die zur Aufnahme der während des Evakuierens auftretenden Kräfte mit Stützen 2b gegen den Rohrboden 2c und zur Trennwand 2d hin verspannt werden. Der Anschluß der externen Dekontaminations-Hilfseinrichtung erfolgt über Mannlochstutzen 2e der Dampferzeugerprimärkammern 2.After the steam generator 1 has been emptied, the connecting pieces of the steam generator primary chambers 2 become the primary circuit loops closed with suitable sealing plugs 2a, which are used to accommodate the during evacuation occurring forces are braced with supports 2b against the tube sheet 2c and toward the partition wall 2d will. The external auxiliary decontamination device is connected via manhole nozzles 2e of the Steam generator primary chambers 2.

Nach dem Anschluß der später näher beschriebenen Hilfseinrichtungen wird der trockene Dampferzeuger 1 mit einer Vakuumpumpe 3 auf weniger als 50 mbar evakuiert. Anschließend erfolgt mit wasserlöslichem Gas aus einem Gasvorratsbehälter 4 ein Druckausgleich sowie das Aufbringen eines geringen Überdruckes von ca. 1 bar. Dann wird nach erneutem Evakuieren mit der Vakuumpumpe 3 der Dampferzeuger 1 primärseitig bis zum Druckausgleich mit entgastem Deionat (ionenfreies Wasser) aus der Deionatversorgung 5 der Kernkraftwerks-Anlage aufgefüllt. Während des Evakuiervorganges wird das Gas über einen Gassorptionsfilter 6 ausgetragen.After connecting the auxiliary equipment described in more detail later, the dry steam generator 1 evacuated with a vacuum pump 3 to less than 50 mbar. This is followed by using water-soluble gas from a gas reservoir 4 a pressure equalization and the application of a slight overpressure of approx. 1 bar. Then, after renewed evacuation with the vacuum pump 3, the steam generator 1 is on the primary side until the pressure is equalized with degassed deionized water (ion-free water) from the deionized water supply 5 of the Nuclear power plant replenished. During the evacuation process, the gas is passed through a gas sorption filter 6 carried out.

Nach dem Füllen des Dampferzeugers 1 wird das WasserAfter filling the steam generator 1, the water

(Deionat) mit einer Umwälzpumpe 7 über die U-Rohre 2f des Dampferzeugers 1 umgewälzt und dabei mit einem Wärmetauscher 8 aufgeheizt. Die mit der Erwärmung verbundene Volumenänderung wird über einen Ausgleichsbehälter 9 aufgefangen. Nach Erreichen einer Temperatur von ^ 90°C wird aus einem Chemikalienansetzbehälter 10 mit Hilfe einer Dosierpumpe 11 HMnO^-Lösung in den Umwälzkreis mit dem Dampferzeuger 1 eingespeist. Während der Oxidationsbehandlung wird die Dekontaminationslösung im Bypass über einen Entgaser 12 laufend entgast und dann über einen Kühler 13 mit Hilfe einer Bypasspumpe 14 in das Hauptsystem zurückgepumpt. Die im Entgaser 12 anfallenden Gase werden über einen Rücklaufkondensator 15 und einen Gaskühler 16 abgeführt.(Deionized water) circulated with a circulation pump 7 over the U-tubes 2f of the steam generator 1 and with a Heat exchanger 8 heated up. The volume change associated with the heating is made via an expansion tank 9 caught. After reaching a temperature of ^ 90 ° C, a chemical preparation tank is used 10 fed into the circulation circuit with the steam generator 1 with the aid of a metering pump 11. During the oxidation treatment, the decontamination solution is bypassed via a degasser 12 continuously degassed and then pumped back into the main system via a cooler 13 with the aid of a bypass pump 14. The gases occurring in the degasser 12 are passed through a return condenser 15 and a gas cooler 16 discharged.

Nach Beendigung der Oxidationsbehandlung wird über die Dosierpumpe 11 aus dem Chemikalienansetzbehälter 10 Oxalsäure ins System dosiert. Während der Dekontamination wird dem Bypass zum Entfernen der gelösten Aktivität zusätzlich zum Entgaser 12 ein Ionentauscher 17 zugeschaltet. Am Ende der Dekontamination wird die Oxalsäure über einen weiteren Ionentauscher 18 entfernt.After the end of the oxidation treatment, the dosing pump 11 is used to remove the chemical preparation tank 10 oxalic acid dosed into the system. During the decontamination, the bypass is used to remove the dissolved Activity an ion exchanger 17 is connected in addition to the degasser 12. At the end of the decontamination the oxalic acid is removed via a further ion exchanger 18.

9 Patentansprüche
1 Figur9 claims
1 figure

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Claims (9)

PatentansprücheClaims Verfahren zur chemischen Dekontamination von Wärmetauschern mit stehenden U-Rohren aus metallischen Werkstoffen mittels einer wäßrigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher vor dem Befüllen frei von Stickstoff und Sauerstoff gemacht und mit einem wasserlöslichen Gas gefüllt wird, daß dann die Dekontaminationslösung unter Abzug des wasserlöslichen Gases eingefüllt wird und daß die Dekontaminationslösung bei der weiteren Behandlung entgast wird.Process for chemical decontamination of heat exchangers with upright U-tubes made of metallic materials by means of an aqueous solution, characterized in that the heat exchanger made free of nitrogen and oxygen before filling and made with a water-soluble one Gas is filled, that then the decontamination solution is filled with deduction of the water-soluble gas and that the decontamination solution is degassed during further treatment. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß als wasserlösliches Gas Ammoniak, Kohlendioxid oder Wasserdampf eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that ammonia, carbon dioxide or water vapor is used as the water-soluble gas. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Gasaustausch eine Reduktion der absoluten Gasmenge durchgeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after the gas exchange a reduction in the absolute amount of gas is carried out. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e -4. The method according to claim 3, characterized in that g e - kennzeichnet, daß nach dem Reduzieren entgastes Wasser eingefüllt und die im Wärmetauscher verbliebene Restgasmenge im Wasser gelöst wird.indicates that degassed water is filled in after the reduction and that in the heat exchanger remaining amount of gas is dissolved in the water. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß zur oxidativen Vorbehandlung eine Permangansäure-Lösung verwendet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, d a characterized in that for oxidative pretreatment a permanganic acid solution is used. - /Γ - vpa 84 P 6 O 8 3 QE - / Γ - vpa 84 P 6 O 8 3 QE 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Permangansäurekonzentration in einem Konzentrationsbereich von 20 bis 350 mg Permangansäure pro kg Wasser liegt.6. The method according to claim 5, characterized in that the permanganic acid concentration is in a concentration range of 20 to 350 mg permanganic acid per kg of water. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß zur Reduktion der Permangansäure und Dekontamination des Wärmetauschers Oxalsäure verwendet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, d a characterized in that for Reduction of permanganic acid and decontamination of the oxalic acid heat exchanger is used. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxalsäuremenge mindestens das 4,5-fache der Permangansäure-Menge beträgt.8. The method according to claim 7, characterized in that the amount of oxalic acid is at least 4.5 times the amount of permanganic acid. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a durch gekennzeichnet, daß die gelöste Aktivität über Ionentauscher entfernt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, d a characterized in that the dissolved activity is removed via ion exchangers.
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