DE4425902A1 - Introduction of zinc into nuclear reactor vessel containing water - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Einbringen von Zink in einen Wasser enthaltenden Behälter und/oder eine Wasser enthaltende Rohrleitung eines Kernreak tors.The invention relates to a method and a device for Placing zinc in a container containing water and / or a pipeline of a kernreak containing water tors.
Das Wasser in einem derartigen Behälter, der z. B. ein Reak tordruckbehälter ist, kann radioaktive Elemente, wie z. B. ra dioaktives Kobalt, enthalten. Diese radioaktiven Elemente werden in Oxidschichten eingelagert, die sich auf den Innen oberflächen eines solchen Behälters bilden. Folglich ergeben sich Quellen radioaktiver Strahlung in den Oxidschichten, was aufwendige Schutzmaßnahmen bei möglichen Reparatur- und War tungsarbeiten am Behälter notwendig macht.The water in such a container, the z. B. a reak pressure vessel is, can contain radioactive elements such. B. ra dioactive cobalt. These radioactive elements are embedded in oxide layers that are on the inside Form surfaces of such a container. Hence result sources of radioactive radiation in the oxide layers what elaborate protective measures for possible repair and war maintenance work on the container.
Aus der EP 0 257 465 B1 ist bekannt, daß der Einbau von ra dioaktivem Kobalt in die Oxidschichten verhindert werden kann, indem das Element Zink in das im Behälter befindliche Wasser eingebracht wird. Zink besetzt nämlich diejenigen Po sitionen in den Oxidschichten, die sonst vom radioaktiven Ko balt eingenommen werden würden. Durch die gezielte Einlage rung von Zink in die Oxidschichten wird verhindert, daß ra dioaktives Kobalt eingelagert wird. Daraus folgt, daß vor teilhafterweise in den Oxidschichten keine Quellen für radio aktive Strahlung entstehen können.From EP 0 257 465 B1 it is known that the installation of ra dioactive cobalt can be prevented in the oxide layers can by adding the element zinc in the container Water is introduced. Zinc occupies those buttocks sitions in the oxide layers, which are otherwise from the radioactive co would be taken soon. Through the targeted insert tion of zinc in the oxide layers prevents ra dioactive cobalt is stored. It follows that before partly no sources for radio in the oxide layers active radiation can arise.
Das Element Zink kann in verschiedener chemischer Form in den Behälter eingebracht werden. In der EP 0 257 465 B1 wird die Zugabe von Zinksalz diskutiert. Dabei wird jedoch festge stellt, daß die Anionen, die mit dem Zinksalz in das Wasser, das sich im Behälter befindet, gelangen, für die Innenober fläche des Behälters schädlich sind. Die Anionen können näm lich korrosiv auf die Behälterinnenoberflächen einwirken. The element zinc can be used in various chemical forms in the Containers are introduced. In EP 0 257 465 B1 the Addition of zinc salt discussed. However, it is fixed represents that the anions in the water with the zinc salt, that is in the container, for the interior top surface of the container are harmful. The anions can be named have a corrosive effect on the inside of the container.
In der EP 0 257 465 B1 wird daher vorgeschlagen, anstelle ei nes Zinksalzes Zinkoxid in das Wasser im Behälter einzubrin gen.EP 0 257 465 B1 therefore proposes instead of egg the zinc salt into the water in the container gene.
Die Löslichkeit von Zinkoxid ist sehr klein. Hierdurch be dingt, ist die Einspeisung von Zinkoxid kompliziert.The solubility of zinc oxide is very low. Hereby be the feed of zinc oxide is complicated.
Es muß entweder mit einer Aufschlämmung und dadurch bedingt mit einer Feststoffdosierung des Zinkoxids gearbeitet werden, oder es müssen Zinkoxidpellets hergestellt werden. Die erste Variante hat zur Folge, daß eine konstante Zudosierung von Zinkoxid nicht möglich ist. Die zweite Variante ist technisch sehr aufwendig und in hohem Maße wartungs- und überwachungs bedürftig.It must either be with a slurry and due to this working with a solid dosage of zinc oxide, or zinc oxide pellets have to be produced. The first The result of this variant is that a constant addition of Zinc oxide is not possible. The second variant is technical very complex and to a high degree maintenance and monitoring needy.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ei ne Einrichtung zum Einbringen von Zink in einen Wasser ent haltenden Behälter und/oder in eine Rohrleitung eines Kernre aktors anzugeben, die einerseits radioaktive Einlagerungen in die Oxidschichten des Behälters zuverlässig verhindern und andererseits keine Korrosion des Behältermaterials verursa chen.The invention was based on the object, a method and egg ne device for introducing zinc into a water ent holding container and / or in a pipeline of a Kernre to specify the one hand, the radioactive storage in reliably prevent the oxide layers of the container and on the other hand, does not cause corrosion of the container material chen.
Die Aufgabe, ein Verfahren zum Einbringen von Zink anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in einer Zinksalz-Lösung dort vorhandene Anionen mittels eines Ionenaustauschers gegen nicht korrosiv wirkende Anionen ausgetauscht werden und daß die verbleibende Zink enthaltende Lösung in den Behälter und/oder die Rohrleitung eingebracht wird.The task of specifying a method for introducing zinc is solved according to the invention in that in a Zinc salt solution using anions present there Ion exchanger against non-corrosive anions be replaced and that the remaining zinc-containing Solution introduced into the container and / or the pipeline becomes.
Mit diesem Verfahren wird der Vorteil erzielt, daß die Oxid schichten mit einer Lösung in Kontakt gebracht werden, die Zink, insbesondere in Form von Zinkkationen, und keine schäd lichen Anionen enthält. Das Zink kann auch in Form von einer fein verteilten Zinkverbindung, z. B. Zinkhydroxid, in der Lösung enthalten sein. This method has the advantage that the oxide layers are brought into contact with a solution that Zinc, especially in the form of zinc cations, and no harm contains anions. The zinc can also be in the form of a finely divided zinc compound, e.g. B. zinc hydroxide, in the Solution.
Das Zink, insbesondere die Zinkkationen, ist/sind in der Lösung vorteilhafterweise gut verteilt. Die Dosierung ist einfach und ist gut zu überwachen. Es werden alle Positionen in den Oxidschichten, die radioaktives Kobalt aufnehmen könnten, vom Zink erreicht und besetzt. Es kommt zu keiner Korrosion der Behälterwände.The zinc, especially the zinc cations, is / are in the Solution advantageously well distributed. The dosage is simple and easy to monitor. There are all positions in the oxide layers that absorb radioactive cobalt could be reached and occupied by zinc. No one comes Corrosion of the container walls.
Beispielsweise werden die vorhandenen Anionen mittels des Io nenaustauschers gegen Hydroxidionen ausgetauscht.For example, the existing anions are determined using the Io exchanged for hydroxide ions.
Die verbleibende Lösung kann dann Hydroxidionen und Zinkkationen, aber auch Zinkhydroxid enthalten, das sich aus diesen Ionen bildet. Nach dem Einbringen oder Dosieren in ei ne Rohrleitung und/oder einen Behälter liegt dieses Zinkhydroxid aufgrund der dort vorhandenen großen Flüssigkeitsmenge in einer Konzentration vor, die das Löslichkeitsprodukt von Zinkhydroxid unterschreitet. Die Dosierung der Lösung erfolgt im übrigen so kurzfristig nach der Bildung von Zinkhydroxid, daß dieses fein dispers verteilt bleibt und sich somit nicht absetzt und daß kein Zinkoxid durch Alterungsprozesse des Zinkhydroxids entstehen kann.The remaining solution can then be hydroxide ions and Zinc cations, but also contain zinc hydroxide, which turns out forms these ions. After introducing or dosing in egg ne pipeline and / or a container is this Zinc hydroxide due to the large presence there Amount of liquid in a concentration that the Solubility product of zinc hydroxide falls below. The The solution is then dosed at short notice the formation of zinc hydroxide that this is finely dispersed remains distributed and therefore does not settle and that none Zinc oxide is created by the aging processes of zinc hydroxide can.
Die Zinksalz-Lösung kann als Stammlösung bezogen werden, oder es kann ein Zinksalz in einem Lösungsmittel, z. B. in Wasser, zur Bildung der Zinksalz-Lösung aufgelöst werden.The zinc salt solution can be obtained as a stock solution, or a zinc salt in a solvent, e.g. B. in water, to form the zinc salt solution.
Die Zinksalz-Lösung kann beispielsweise eine Lösung eines or ganischen oder eines anorganischen Salzes sein. Durch einen geeigneten Ionenaustauscher können nämlich sowohl organische als auch anorganische Anionen ausgetauscht werden.The zinc salt solution can, for example, be a solution of an or ganic or an inorganic salt. Through a Suitable ion exchangers can namely both organic as well as inorganic anions are exchanged.
Der Ionenaustauscher kann ein Harz enthalten, das in Kugel form oder in Pulverform vorliegt. Dabei kann ein in Hydroxyl form vorliegendes Harz verwendet werden. The ion exchanger can contain a resin that is in ball form or in powder form. One can in hydroxyl Form present resin can be used.
Beispielsweise wird die Zinksalzkonzentration vor dem Ionen austauscher möglichst niedrig gehalten. Es wird z. B. eine Konzentration 100 mg/l gewählt. Damit wird der Vorteil er zielt, daß im Ionenaustauscher so wenig Zinkhydroxid gebildet wird, daß dieses Zinkhydroxid in Lösung bleiben kann. Bei zu hoher Zinksalzkonzentration würde nämlich so viel Zinkhy droxid gebildet werden, daß dieses im Ionenaustauscher aus fallen würde und entsorgt werden müßte.For example, the zinc salt concentration before ion exchanger kept as low as possible. It is e.g. Legs Concentration 100 mg / l selected. So he gets the advantage aims that so little zinc hydroxide is formed in the ion exchanger is that this zinc hydroxide can remain in solution. In to high zinc salt concentration would cause so much zinc hy droxid formed that this in the ion exchanger would fall and would have to be disposed of.
Das Zink des Zinksalzes hat beispielsweise eine natürliche Isotopenzusammensetzung. Nach einem anderen Beispiel ist das Zink des Zinksalzes an Zink 64 abgereichert. Damit wird der Vorteil erzielt, daß die Wahrscheinlichkeit, daß Quellen ra dioaktiver Strahlung in den Oxidschichten des Behälters vor handen sind, weiter verringert wird.For example, the zinc of the zinc salt has a natural one Isotope composition. Another example is that Zinc of zinc salt depleted in zinc 64. With that the Advantage achieved that the probability that sources ra dioactive radiation in the oxide layers of the container are present, is further reduced.
Ein Zink 64 Atom kann nämlich durch das Einfangen eines Neu trons zum radioaktiven Zinkisotop Zink 65 werden. Es könnte folglich, wenn auch mit geringer Wahrscheinlichkeit, an eini gen Positionen in den Oxidschichten statt dem radioaktiven Kobalt 60 das radioaktive Zink 65 eingebaut werden. Zink 65 hat jedoch eine deutlich kleinere Halbwertszeit als Kobalt 60, so daß im Einbau von Zink 65 ein Vorteil gegenüber Kobalt 60 zu erkennen ist. Darüber hinaus ist dann, wenn das Zink des Zinksalzes an Zink 64 abgereichert ist, die Menge des möglicherweise vorhandenen Zink 65 im Vergleich zur Menge des Kobalt 60 klein.A zinc 64 atom can namely by catching a new one trons become the radioactive zinc isotope zinc 65. It could consequently, albeit with a low probability, to a positions in the oxide layers instead of the radioactive Cobalt 60 the radioactive zinc 65 can be installed. Zinc 65 however, has a significantly shorter half-life than cobalt 60, so that in the installation of zinc 65 an advantage over cobalt 60 can be seen. In addition, if the zinc of zinc salt depleted in zinc 64, the amount of possible zinc 65 compared to the amount of Cobalt 60 small.
Die zweite Aufgabe, eine Einrichtung zum Einbringen von Zink in einen Wasser enthaltenden Behälter und/oder eine Wasser enthaltende Rohrleitung eines Kernreaktors anzugeben, wird gemäß der Erfindung gelöst, durch einen Ansetzbehälter mit Öffnungen für Zinksalz und ein Lösungsmittel oder für eine Zinksalz-Lösung, durch eine Zuleitung, durch die der Ansetz behälter mit dem Behälter und/oder mit der Rohrleitung verbunden ist, und durch einen in der Zuleitung angeordneten Ionenaustauscher zum Entfernen von Anionen. The second task, a device for introducing zinc in a container containing water and / or a water to specify containing pipeline of a nuclear reactor solved according to the invention by using a batch container Openings for zinc salt and a solvent or for one Zinc salt solution, through a feed line through which the preparation container with the container and / or with the pipeline is connected, and by one arranged in the feed line Ion exchanger to remove anions.
Mit dieser Einrichtung wird der Vorteil erzielt, daß außer halb des Behälters oder der Rohrleitung, in denen die Zink atome Positionen einnehmen sollen, die sonst von Kobalt-60-Atomen eingenommen werden würden, eine Lösung bereitgestellt werden kann, die Zink, aber keine störenden, korrosiv wirken den Anionen enthält. Nur diese Lösung gelangt in den Behälter oder die Rohrleitung des Kernreaktors, so daß einerseits eine konstante benötigte Zinkkonzentration eingestellt werden und andererseits keine Korrosion durch Anionen erfolgen kann.With this device the advantage is achieved that except half of the tank or pipeline in which the zinc atoms are to take positions that are otherwise of cobalt 60 atoms would be taken, provided a solution can be the zinc, but no annoying, corrosive contains the anions. Only this solution gets into the container or the pipeline of the nuclear reactor, so that on the one hand constant required zinc concentration can be set and on the other hand, no corrosion by anions can occur.
Im Ansetzbehälter ist beispielsweise ein Rührer oder eine Rührvorrichtung vorhanden. Dadurch wird die Bildung einer Zinksalzlösung erleichtert.For example, a stirrer or a Mixing device available. This will form a Zinc salt solution relieved.
Mit dem Verfahren und der Einrichtung nach der Erfindung zum Einbringen von Zink in einen Wasser enthaltenden Behälter oder in eine Rohrleitung eines Kernreaktors wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß das Einbringen und Überwachen des Zinks vereinfacht wird.With the method and the device according to the invention for Placing zinc in a container containing water or in a pipeline of a nuclear reactor in particular the advantage achieved that the introduction and monitoring of Zinc is simplified.
Die Einrichtung und das Verfahren nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert:The device and the method according to the invention explained in more detail using the drawing:
Fig. 1 zeigt eine Variante der Einrichtung, bei der die Zinksalz-Lösung in einem Ansetzbehälter in der benötigten Konzentration bereitgestellt wird. Fig. 1 shows a variant of the device in which the zinc salt solution is provided in a mixing tank in the required concentration.
Fig. 2 zeigt eine Variante, bei der die Zinksalz-Lösung im Ansetzbehälter eine relativ hohe Konzentration hat und erst vor dem Ionenaustauscher verdünnt wird. Fig. 2 shows a variant in which the zinc salt solution in the batch container has a relatively high concentration and is only diluted before the ion exchanger.
Fig. 1 zeigt einen Teil eines Behälters 1, der auch eine Rohrleitung sein kann und zu einem Kernreaktor gehört. In den Behälter 1 mündet eine Dosierleitung 2, durch die Zink in den Behälter 1 gelangen kann. Vor der Einmündung befindet sich ein Rückschlagventil 2a. Das Zink wird im Behälter 1 in Oxid schichten eingebaut und verhindert dadurch den Einbau von ra dioaktivem Kobalt 60. Zur Bereitstellung des benötigten Zinks ist ein Ansetzbehälter 3 vorhanden. Dieser Ansetzbehälter 3 hat eine Öffnung 4, durch die ein Zinksalz oder eine Zink salz-Stammlösung eingebracht werden können. Es kann auch ein Gemisch verschiedener Zinksalze verwendet werden. Außerdem weist der Ansetzbehälter 3 eine Öffnung 5 zum Einspeisen ei nes Lösungsmittels bzw. Verdünnungsmittels auf. Das Lösungs mittel oder Verdünnungsmittel ist beispielsweise Deionat. Im Ansetzbehälter 3 befindet sich eine Rührvorrichtung 6, die durch einen Motor angetrieben ist. Mit der Rührvorrichtung 6 wird sichergestellt, daß das gesamte Zinksalz im Lösungsmit tel gelöst wird und daß das gelöste Zinksalz oder die Zink salz-Stammlösung homogen durchmischt wird. Vom Ansetzbehälter 3 geht eine Leitung 7 für die gebildete Zinksalzlösung aus. Diese Leitung 7 enthält eine Dosierpumpe 8 und mündet in ei nen Ionenaustauscher 9, der zum Austauschen von Anionen der Zinksalz-Lösung gegen nicht korrosiv wirkende Anionen, z. B. Hydroxidionen, geeignet ist. Vom Ionenaustauscher 9 geht die Dosierleitung 2 aus. Die in der Dosierleitung 2 strömende Lö sung enthält keine korrosiv wirkenden Anionen mehr, sondern nur noch Zink, insbesondere Zinkkationen, die im Behälter 1 benötigt werden. Die störenden Anionen werden im Ionenaustauscher 9 zurückgehalten. Fig. 1 shows a part of a container 1 , which can also be a pipeline and belongs to a nuclear reactor. In the container 1 2 opens a dosing line can pass through the zinc in the container. 1 There is a check valve 2 a in front of the junction. The zinc is installed in oxide layers in container 1 and thereby prevents the installation of radioactive cobalt 60. A preparation container 3 is provided to provide the zinc required. This batch container 3 has an opening 4 through which a zinc salt or a zinc salt stock solution can be introduced. A mixture of different zinc salts can also be used. In addition, the preparation container 3 has an opening 5 for feeding egg nes solvent or diluent. The solvent or diluent is, for example, deionized. In the batching container 3 there is a stirring device 6 which is driven by a motor. With the stirring device 6 it is ensured that the entire zinc salt is dissolved in the solvent tel and that the dissolved zinc salt or the zinc salt stock solution is mixed homogeneously. A line 7 for the zinc salt solution formed extends from the preparation tank 3 . This line 7 contains a metering pump 8 and opens into egg NEN ion exchanger 9 , which is used to exchange anions of the zinc salt solution for non-corrosive anions, for. B. hydroxide ions is suitable. The metering line 2 starts from the ion exchanger 9 . The solution flowing in the metering line 2 no longer contains any corrosive anions, but only zinc, in particular zinc cations, which are required in the container 1 . The interfering anions are retained in the ion exchanger 9 .
Vor der Dosierpumpe 8 an der Leitung 7, sowie an der Dosier leitung 2 können verschließbare Probenahmestellen 13, 14 an geordnet sein. Dort können Proben der jeweiligen Lösung ge wonnen werden.Before the metering pump 8 on line 7 and on the metering line 2 , closable sampling points 13 , 14 can be arranged. Samples of the respective solution can be obtained there.
Der Ansetzbehälter 3 weist eine verschließbare Entlüftungs leitung 15 und eine verschließbare Leitung 16 zum Entleeren auf. An die Leitung 7 können ein Temperatursensor 17 und/oder ein Drucksensor 18 angeschlossen sein. Außerdem kann eine verschließbare Leitung 19 zum Entleeren der Leitung 7 vorhan den sein. The attachment container 3 has a closable vent line 15 and a closable line 16 for emptying. A temperature sensor 17 and / or a pressure sensor 18 can be connected to line 7 . In addition, a closable line 19 for emptying the line 7 can be the IN ANY.
Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, die die Bestandteile der Ein richtung nach Fig. 1 und zusätzliche Bauteile aufweist. Fig. 2 shows a device which has the components of a device according to Fig. 1 and additional components.
Da die Einrichtung nach Fig. 1 einen sehr großen Ansetzbe hälter 3 benötigt oder das Bereithalten von Austausch-Ansetz behältern erforderlich macht, sieht die Einrichtung nach Fig. 2 vor, daß im Ansetzbehälter 3 eine Zinksalz-Lösung mit einer relativ hohen Konzentration bereitgehalten wird. Diese Lösung wird dann bei Bedarf verdünnt. Man kommt folglich mit einem relativ kleinen Ansetzbehälter 3 aus. Zum Verdünnen mündet in die Leitung 7 vor der Dosierpumpe 8 eine Deionatzu leitung 20 ein. Vor der Einmündung befinden sich Armaturen 21 und 22 in der Leitung 7 und in der Deionatleitung 20 zum Steuern der Verdünnung. Vor der Armatur 21 zweigt von der Leitung 7 eine Rückleitung 10 ab, die in den Ansetzbehälter 3 einmündet. Nicht benötigte Zinksalz-Lösung wird über diese Rückleitung 10, die eine Armatur 11 enthält, in den Ansetzbe hälter 3 zurückgespeist. Zum Transport der Zinksalz-Lösung ist in der Leitung 7 vor der Abzweigung der Rückleitung 10 eine Umwälzpumpe 12 angeordnet. Die Leitung 19 zum Entleeren der Leitung 7 geht mit zwei Zweigen von Orten vor und hinter der Umwälzpumpe 12 aus.Since the device according to FIG. 1 requires a very large Ansetzbe container 3 or makes the provision of replacement attachment containers necessary, the device according to FIG. 2 provides that a zinc salt solution with a relatively high concentration is kept ready in the attachment container 3 . This solution is then diluted if necessary. A relatively small attachment container 3 is therefore sufficient. For dilution, a Deionatzu line 20 opens into line 7 in front of metering pump 8 . In front of the junction there are fittings 21 and 22 in line 7 and in deionized line 20 for controlling the dilution. In front of the fitting 21 , a return line 10 branches off from the line 7 and opens into the attachment container 3 . Zinc salt solution that is not required is fed back into the Ansetzbe container 3 via this return line 10 , which contains a fitting 11 . For the transport of the zinc salt solution, a circulation pump 12 is arranged in line 7 before the return line 10 branches off. The line 19 for emptying the line 7 starts with two branches of locations in front of and behind the circulation pump 12 .
Mit der gezeigten Einrichtung kann eine Lösung bereitgestellt und in einem Behälter 1 dosiert werdend die gleichmäßig verteiltes Zink, aber keine störenden Anionen enthält.With the device shown, a solution can be provided and metered into a container 1 which contains uniformly distributed zinc, but no interfering anions.
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