DE3713396A1 - Verfahren zum reinigen von behaeltern, rohrleitungssystemen und komponenten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen der Ober­ flächen von Behältern, Rohrleitungen und Komponenten, bei dem Ablagerungen chemisch aufgelöst werden.

Während des Betriebes eines Kraftwerkes bilden sich in Kühl­ wasser führenden Systemen Oxidschichten. In derartige Oxid­ schichten sind im Primärkreislauf eines Kernkraftwerkes radio­ aktive Nuklide eingebaut. Um Wartungsarbeiten für das Personal gefahrlos durchführen zu können, ist es notwendig, zunächst die kontaminierten Oxidschichten zu entfernen. Darüber hinaus wird durch die Entfernung der Oxidschichten beispielsweise die Durchlässigkeit von engen Rohren und der Wärmeübergang in Wär­ metauschern und Dampferzeugern verbessert.

Reinigungsverfahren, die geeignet sind, Oxidschichten, die mit radioaktiven Nukliden kontaminiert sein können, zu entfernen, sind bekannt. Die Dekontamination wird beim Bekannten mit wäß­ rigen Lösungen durchgeführt. In der Regel werden Dekontaminati­ onschemikalien dem Kühlwasser zugesetzt. Auf diese Weise wird eine Dekontaminationslösung gebildet. Der Grad der Auflösung der Oxidschichten steigt dabei mit der Konzentration der ge­ lösten Dekontaminationschemikalien.

In einem Wasservolumen ist nur eine bestimmte maximale Menge einer Chemikalie löslich. Dadurch ist die Wirksamkeit bekannter Reinigungsverfahren mit wäßrigen Dekontaminationslösungen be­ grenzt. Außerdem verursacht eine Dekontamination mit einer wäß­ rigen Lösung eine große Sekundärabfallmenge, die entsorgt werden muß. Es wird nämlich ein verhältnismäßig großes Volumen der De­ kontaminationslösung zum Entfernen der Oxidschichten benötigt, das nach der Reinigung aus den Oxidschichten stammende radio­ aktive Nuklide enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von Behältern und Komponenten zu entwickeln, dessen Dekontaminationswirkung gegenüber bekannten Verfahren, die eine wäßrige Lösung verwenden, verbessert ist, und das gleichzeitig bedeutend weniger Sekundärabfall entstehen läßt, der entsorgt werden muß.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu reinigenden Oberflächen in einem geschlossenen System mit min­ destens einer gasförmigen, mit den Ablagerungen chemisch rea­ gierenden Chemikalie in Kontakt gebracht werden, und daß die Reaktionsprodukte anschließend entfernt werden.

Zur Reinigung der Innenoberfläche von geschlossenen Behältern und Systemen werden diese zunächst entleert. Das heißt, daß in den Behältern und Systemen befindliche Flüssigkeiten abgepumpt werden. Anschließend werden in die zu reinigenden Behälter und Systeme eine oder mehrere mit den Ablagerungen chemisch reagie­ rende gasförmige Chemikalien eingefüllt. Die Gase treten sofort mit der gesamten zu reinigenden Oberfläche in Kontakt. Die Bil­ dung einer wäßrigen Lösung der Reinigungschemikalie, die bei der Verwendung fester Stoffe notwendig ist, erübrigt sich durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer gasförmigen Reinigungschemi­ kalie. Damit sind Beschränkungen der Reinigungswirkung, die durch die maximale Löslichkeit eines festen Stoffes in Wasser bedingt sind, für das erfindungsgemäße Verfahren ohne Bedeutung. Die Men­ ge des Reinigungsgases, die in das zu reinigende System einge­ speist wird, ist nur durch den maximal möglichen Druck im System begrenzt. Ein derartig hoher Druck ist aber selbst für einen op­ timalen Reinigungserfolg nicht notwendig. Da Gase ein sehr nied­ riges spezifisches Gewicht haben, ist die absolute Chemikalien­ menge, die für einen Reinigungsvorgang benötigt wird, im Vergleich zu flüssigen Reinigungslösungen sehr gering. Folglich ist auch die Sekundärabfallmenge, die zu beseitigen ist, klein.

Soll die äußere Oberfläche eines Gerätes oder einer Komponente gereinigt werden, dann wird dieses Gerät oder diese Komponente in einem geschlossenen Gefäß aufgestellt, das dann mit dem Rei­ nigungsgas gefüllt wird. Auf diese Weise ist eine Reinigung von äußeren Oberflächen durchführbar.

Die Reaktionsprodukte der Ablagerungen mit den gasförmigen Che­ mikalien werden nach der chemischen Reaktion entfernt. Geeig­ nete für die Reinigung verwendbare Gase bilden mit den Ablage­ rungen wasserlösliche Komplexe, die beispielsweise mit Wasser­ dampf oder durch Hochdruckspritzen aus den Behältern herausge­ spült werden.

Die Temperatur der erfindungsgemäß verwendeten gasförmigen Che­ mikalie läßt sich, falls erforderlich, über 100°C hinaus an­ heben, was bei Verwendung einer Reinigungslösung nur bei er­ höhtem Druck möglich wäre.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, das zum Reinigen von Ober­ flächen gasförmige mit den Ablagerungen auf den Oberflächen chemisch reagierende Chemikalien einsetzt, wird ein gutes Reinigungsergebnis mit nur einer vergleichbar kleinen Chemika­ lienmenge erzielt. Folglich fällt erfindungsgemäß auch sehr we­ nig Sekundärabfall an.

Eine geeignete gasförmige Chemikalie zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens enthält beispielsweise Ozon. Nach ei­ nem anderen Beispiel enthält sie ein Stickoxid oder mehrere Stickoxide. Ein weiteres Beispiel sieht vor, daß die gasförmige Chemikalie ein Gemisch aus Ozon, Stickoxiden und Luft ist. Diese Substanzen liegen gasförmig vor und sind geeignet, Oxid­ schichten in ihre Struktur so zu verändern, daß sie bei einem anschließenden Waschvorgang entfernbar sind.

Nach einem anderen Beispiel wird statt eines bei Normalbedin­ gungen gasförmigen Stoffes eine Flüssigkeit verwendet, die einen hohen Dampfdruck hat. Nachdem eine derartige Flüssigkeit in das zu reinigende System oder in das das System umgebende Gefäß eingespeist worden ist, verdampft sie dort sofort. Es liegt also auch bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ein Reinigungsgas vor. Dieses wird am Ort seines Einsatzes erst gebildet. Hiermit wird der Vorteil erzielt, daß zur Reinigung Gase nicht transportiert und gelagert werden müssen. Flüssigkeiten mit hohem Dampfdruck sind weit leichter zu handhaben als Gase.

Ergänzend ist dem geschlossenen System, in dem die zu reini­ genden Oberflächen sich befinden, ein Dekontaminationsmittel­ verdampfer vorschaltbar. In diesen Behälter wird eine Flüssig­ keit mit hohem Dampfdruck eingespeist und bereits dort ver­ dampft. In das System, das die zu reinigenden Oberflächen ent­ hält, gelangt demnach nur die dampfförmige bzw. gasförmige Substanz. Reste der unverdampften Flüssigkeit werden so vom Be­ hälter oder System ferngehalten.

Geeignete derartige Flüssigkeiten mit hohem Dampfdruck sind beispielsweise Ameisensäure oder Essigsäure. Beide gehen bei während dem Reinigungsverfahren üblichen Drucken in den gasför­ migen Aggregatzustand über. Mit dem Dampf der Ameisensäure oder der Essigsäure sind die gleichen Vorteile bei der Reinigung er­ zielbar wie mit Ozon oder Stickoxiden.

Beispielsweise bilden sich durch die Reaktion des Reinigungs­ gases mit den Ablagerungen wasserlösliche Komplexe oder andere wasserlösliche Stoffe. Diese werden beispielsweise nach Beendi­ gung der chemischen Reaktion mit Wasserdampf aus dem geschlos­ senen System herausgespült. Ein anderes Beispiel sieht vor, daß die Reaktionsprodukte durch Hochdruckspritzen aus dem geschlos­ senen System entfernt werden.

Um die Sekundärabfallmenge noch weiter zu verkleinern, wird beispielsweise die erfindungsgemäße Reinigung mit gasförmigen Chemikalien bei einem Unterdruck im System durchgeführt. Ein Druck von etwa 10 KP (entspricht 100 mbar) ist geeignet, die ohnehin wegen des niedrigen spezifischen Gewichtes der verwen­ deten Gase kleine Sekundärabfallmenge auf ein Zehntel weiter zu reduzieren.

Falls weit verzweigte Rohrsysteme gereinigt werden sollen, ist beispielsweise zunächst vorgesehen, die beim Entleeren der Rohrsysteme eingedrungene Luft möglichst weitgehend abzupumpen. Erst danach wird Reinigungsgas eingespeist, das dann alle Ober­ flächen des weit verzweigten Systems beaufschlagt. In der Regel ist jedoch eine ausreichend gute Vermischung des Reinigungsgases mit im System vorhandenen restlichen Luftmengen gegeben.

Mit der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß die zu reinigenden Oberflächen auf einfache Weise vollständig und zuverlässig mit einem geeigneten Dekontaminationsmittel in Berührung gebracht werden. Erfindungsgemäß gibt es keine obere Grenze für die Zugabe von Reinigungsmitteln. Darüber hinaus fällt sehr wenig Sekundärabfall an, der beseitigt werden muß.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt ein geschlossenes und verzweigtes System, dessen Innenoberfläche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt wird.

Fig. 2 zeigt ein geschlossenes Gefäß, das eine zu reinigende Komponente enthält und Anschlüsse aufweist für das erfindungs­ gemäße Reinigungsverfahren.

Ein Behälter 1 nach Fig. 1, der mit Rohrleitungssystemen 2 in Verbindung steht, ist mit einem Anschlußstutzen für eine Zu­ führleitung 3 für gas- oder dampfförmige Dekontaminationsmittel oder für flüssige Dekontaminationsmittel mit hohem Dampfdruck und mit einem Anschlußstutzen für eine Abpumpleitung 4 ausge­ rüstet. In der Abpumpleitung ist eine Vakuumpumpe 5 angeordnet. Damit wird überschüssiges Gas abgepumpt. Beide Leitungen 3 und 4 sind durch Ventile 6 und 7 absperrbar.

Eine zu reinigende Komponente 8 ist nach Fig. 2 in einem ge­ schlossenen Gefäß 9 angeordnet, damit sie von gasförmigem De­ kontaminationsmittel umspült werden kann. Das Gefäß 9 weist einen Anschluß für eine Zuführleitung 10 auf, durch die als gasförmige Dekontaminationsmittel Stickoxide, ein Gemisch aus Ozon und Sauerstoff oder ein Gemisch aus Ozon, Stickoxiden und Luft in das Gefäß 9 eingeleitet wird. Eine weitere Zuführleitung 11 dient zum Einspeisen von flüssigen Dekontaminationsmitteln mit hohem Dampfdruck, wie Ameisensäure oder Essigsäure. Damit die genannten Säuren sofort dampfförmig eingespeist werden, geht die Zuführleitung 11 von einem Dekontaminationsmittelverdampfer 12 aus. Der Dekontaminationsmittelverdampfer 12 ist beispielsweise mit Ameisensäure teilweise gefüllt. Über eine Leitung 13 wird unterhalb des Flüssigkeitsspiegels Stickstoff in den Dekontamina­ tionsmittelverdampfer 12 eingeleitet. Da Ameisensäure einen hohen Dampfdruck hat, fließt durch die Zuführleitung 11 dampfförmige Ameisensäure in das geschlossene Gefäß 9. Statt Ameisensäure kann auch beispielsweise Essigsäure verwendet werden. Mit dem Gefäß 9 ist eine Abpumpleitung 14, die eine Vakuumpumpe 15 enthält, ver­ bunden. Damit wird überschüssiges Gas aus dem Gefäß 9 abgepumpt. Die eingeleiteten Gase bilden mit den Oxidschichten, die sich auf der Komponente 8 befinden, wasserlösliche Komplexe. Nach Ab­ schluß der chemischen Reaktion werden diese Komplexe mit Wasser­ dampf ausgespült. Dazu ist das geschlossene Gefäß 9 mit einer weiteren Zuführleitung 16 für Wasserdampf und mit einer Entsor­ gungsleitung 17 verbunden. Die Leitungen sind durch Ventile 18 bis 23 absperrbar.

Claims (14)

1. Verfahren zum Reinigen der Oberfläche von Behältern (1), Rohrleitungen (2) und Komponenten (8), bei dem Ablagerungen chemisch aufgelöst werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zu reinigenden Oberflächen in einem geschlossenen System mit mindestens einer gasförmigen, mit den Ablagerungen chemisch reagierenden Chemikalie in Kontakt ge­ bracht werden und daß die Reaktionsprodukte anschließend ent­ fernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Reinigen der Innenoberfläche einer geschlossenen Anordnung aus Behältern (1) und Rohrlei­ tungen (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung als geschlossenes System mit der gasförmigen Chemikalie gefüllt wird und daß die Reaktionsprodukte abgezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zum Reinigen der Oberfläche von Komponenten (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (8) in einem geschlossenen Gefäß (9) als geschlossenes System angeordnet werden, das mit der gasförmigen Chemikalie gefüllt wird, und daß die Reaktionsprodukte abge­ zogen werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dem geschlossenen System zu­ geleitete gasförmige Chemikalie Ozon enthält.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dem geschlossenen System zugeleitete gasförmige Chemikalie ein Stickoxid oder mehrere Stickoxide enthält.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dem geschlossenen System zu­ geleitete gasförmige Chemikalie ein Gemisch aus Ozon, Stick­ oxiden und Luft ist.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem geschlossenen System eine Flüssigkeit, die einen hohen Dampfdruck hat und die im ge­ schlossenen System verdampft, zugeleitet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Flüssigkeit, die einen hohen Dampfdruck hat, in einem dem geschlossenen System vorge­ schalteten Dekontaminationsmittelverdampfer (12) verdampft wird und daß der Dampf dem geschlossenen System zugeleitet wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit hohem Dampf­ druck Ameisensäure ist.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit hohem Dampfdruck Essigsäure ist.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsprodukte aus dem geschlossenen System mit Wasserdampf herausgespült werden.

12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsprodukte aus dem geschlossenen System durch Hochdruckspritzen entfernt werden.

13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der gasförmigen Chemikalie im geschlossenen System ein Unterdruck ist.

14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem geschlossenen System zunächst die Luft abgepumpt und dann die gasförmige Chemikalie eingespeist wird.