DE68905907T2 - Method of cleaning a turbine in a nuclear power plant. - Google Patents

Method of cleaning a turbine in a nuclear power plant.

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Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Energieerzeugungsturbine einer Kernenergieerzeugungsausrüstung, insbesondere einer Kernenergieerzeugungsausrüstung vom Siedetyp.This invention relates to a method for cleaning a power generation turbine of a nuclear power generation equipment, in particular a boiling type nuclear power generation equipment.

Bei einem Kernkraftwerk wird thermische Energie, die als ein Ergebnis einer Kernspaltung erzeugt wird, aus einem Reaktorkern durch Primärkühlwasser abgenommen und in einer Dampfkesselanlage in Elementenergie umgewandelt. In der Kernenergieerzeugungsausrüstung vom Siedewassertyp wird z.B. Primärkühlwasser durch Wärme zum Sieden gebracht, die vom Kernbrennstoff erhalten ist, steigt entlang des Kerns, um durch eine Dampf/Wasser-Trenneinrichtung in Dampf und Wasser getrennt zu werden, die auf einer Kernspitze vorgesehen ist, und dann wird abgetrennter Dampf über ein Dampfrohr einer direkten Energiegewinnungsturbine Zugeführt. Konsequenterweise ist es notwendig, die Turbine alle paar Jahre zu reinigen, um damit verbundenes bzw. daran haftendes Material zu entfernen. Dies erfolgt, um mit der Turbine verbundene Verunreinigungen zu entfernen und auch, um Schäden daran zu untersuchen. Bislang wurde das Reinigen durch einen Trockenstrahlreinigungsprozeß ausgeführt, bei dem gesintertes Aluminiumoxid als ein Poliermittel verwendet wird und zusammen mit einem Luftstrahl gegen die Turbinenoberfläche geblasen wird. Eine Operation des Reinigens der Turbine durch diesen Prozeß erfordert 3 bis 6 Tonnen Poliermaterial.In a nuclear power plant, thermal energy generated as a result of nuclear fission is taken out of a reactor core by primary cooling water and converted into elemental energy in a steam boiler plant. For example, in boiling water type nuclear power generation equipment, primary cooling water is boiled by heat obtained from nuclear fuel, rises along the core to be separated into steam and water by a steam/water separator provided on a core tip, and then separated steam is supplied to a direct power generation turbine via a steam pipe. Consequently, it is necessary to clean the turbine every few years to remove material attached to it. This is done to remove contaminants associated with the turbine and also to inspect damage to it. Until now, cleaning has been carried out by a dry blast cleaning process in which sintered alumina is used as a polishing agent and is blown against the turbine surface together with an air jet. One operation of cleaning the turbine by this process requires 3 to 6 tons of polishing material.

Wenn gesintertes Aluminiumoxid als Poliermaterial verwendet wird, wird die Turbinenoberfläche jedoch bald abgenutzt.However, if sintered alumina is used as a polishing material, the turbine surface will soon be worn away.

Das nach dem Reinigen verwendete Poliermaterial kann nicht von dem Ort transportiert werden, an dem es verwendet wurde. Es kann auch nicht verbrannt werden. Daher wird es in Beton gespeichert. Dies bedeutet, daß eine große Speicherfläche bzw. ein großer Speicherbereich erforderlich ist.The polishing material used after cleaning cannot be transported from the place where it was used. It also cannot be burned. Therefore, it is stored in concrete. This means that a large storage area or storage area is required.

Die FR-A-2 127 021 offenbart ein Verfahren zum Reinigen von Teilen eines Kernkraftwerkes durch einen Strahlreinigungsprozeß, bei dem gesintertes Aluminiumoxid verwendet wird. Dieses Verfahren leidet daher an dem oben erwähnten Nachteil.FR-A-2 127 021 discloses a method for cleaning parts of a nuclear power plant by a blast cleaning process using sintered alumina. This method therefore suffers from the above-mentioned disadvantage.

Die GB-A-1 571 239 offenbart die Verwendung von mit Harz beschichteten Partikeln bei einer Strahlreinigungstechnik, diese Partikel sind jedoch Sand oder Schlacke, was die Eindrucktiefe einer Oberfläche erhöht, die strahlgereinigt wird, und würden somit eine Abnutzung hervorrufen.GB-A-1 571 239 discloses the use of resin coated particles in a blast cleaning technique, however these particles are sand or slag which increases the depth of impression of a surface being blast cleaned and would thus cause wear.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Entfernen von Material, welches mit einer Energiegewinnungsturbine einer Kernenergieerzeugungsausrüstung, insbesondere vom Siedewassertyp, verbunden ist, anzugeben, ohne eine Abnutzung der Turbinenoberfläche hervorzurufen und ohne ein Beseitigungsproblem nach der Behandlung hervorzurufen.An object of the invention is to provide a method for removing material associated with a power generation turbine of a nuclear power generation equipment, in particular of the boiling water type, without causing wear of the turbine surface and without causing a removal problem after treatment.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren angegeben zum Entfernen und Beseitigen von Material, welches mit der Oberfläche einer Turbine verbunden ist, wobei das Verfahren den Schritt aufweist, partikel in einem Gasstrom gegen die Turbinenoberfläche zu blasen, dadurch gekennzeichnet, daß:According to the invention, there is provided a method for removing and eliminating material associated with the surface of a turbine, the method comprising the step of blowing particles in a gas stream against the turbine surface, characterized in that:

(a) die Partikel aus hitzehärtbarem Melamin-Harz oder einer Mischung aus Melamin-Harz mit einem unterschiedlichen hitzehärtbaren Harz bestehen und gegen die Turbine eines Kernkraft-Generators unter Entfernung von kontaminiertem Material geblasen werden;(a) the particles consist of thermosetting melamine resin or a mixture of melamine resin with a different thermosetting resin and are thrown against the turbine of a nuclear power generator be blown out to remove contaminated material;

(b) die Partikel und das Material, nach dem die Partikel verwendet worden sind, das kontaminierte Material zu entfernen, zusammen in einem Ofen verbrannt werden, wobei das Abgas der Verbrennung über eine Gasbehandlungsausrüstung an die Atmospäre abgeführt wird; und(b) the particles and the material after the particles have been used to remove the contaminated material are incinerated together in a furnace with the exhaust gas from the incineration being discharged to the atmosphere through gas treatment equipment; and

(c) der Verbrennungsrest in Beton gespeichert wird.(c) the combustion residue is stored in concrete.

Erfindungsgemäß wird ein hitzehärtbares Harz verwendet, welches geeigneterweise ein Melamin-Harz ist. Das Melamin- Harz kann aus einem einzelnen Bestandteil sein oder kann eine Mischung aus einem Melamin-Harz mit einem unterschiedlichen hitzehärtbaren Harz sein. Das Melamin-Harz kann etwas Harnstoff-Harz enthalten. Wenn der Anteil bzw. Gehalt an Harnstoff-Harz hoch ist, wird jedoch die Fähigkeit der Partikel, Material zu entfernen, vermindert und auch das Bruchverhältnis von Partikeln zur zeit des Entfernens von verbundenem bzw. anhaftendem Material wird erhöht, wodurch die Menge an verwendeten Partikeln erhöht wird. Somit ist der Gehalt an Harnstoff-Harz in den Partikeln geeigneterweise nicht größer als 30 Gewichtsprozent. Darüberhinaus ist die Korngröße von Melamin-Harzpartikeln nicht im einzelnen begrenzt, liegt jedoch geeignet im Bereich von 20 bis 120 Mesh bzw. Maschengröße, wie es beschrieben ist durch JIS R-6001-1973. Die Partikel können jegliche Form haben. Ihre Härte ist nicht im einzelnen eingeschränkt, liegt jedoch geeignet von 3 bis 4 auf der Mohsschen Skala. Die Partikel können erhalten werden durch Pulverisieren von verfestigten Melamin- bzw. Meramin-Harzmassen, -pellets, etc., und zwar mit einer Pulverisiermühle.According to the invention, a thermosetting resin is used, which is suitably a melamine resin. The melamine resin may be a single component or may be a mixture of a melamine resin with a different thermosetting resin. The melamine resin may contain some urea resin. However, if the content of urea resin is high, the ability of the particles to remove material is reduced and also the breakage ratio of particles at the time of removing adhered material is increased, thereby increasing the amount of particles used. Thus, the content of urea resin in the particles is suitably not greater than 30% by weight. Furthermore, the grain size of melamine resin particles is not specifically limited, but is suitably in the range of 20 to 120 mesh as specified by JIS R-6001-1973. The particles may have any shape. Their hardness is not specifically limited, but is suitably in the range of 3 to 4 on the Mohs scale. The particles can be obtained by pulverizing solidified melamine resin masses, pellets, etc., with a pulverizer mill.

Die Partikel können zusammen mit bzw. entlang einem Gasstrom durch verschiedene Strahlreinigungsprozesse gestrahlt werden, die Trockenstrahlreinigungsprozesse sind jedoch am besten geeignet. Unter den Trockenstrahlreinigungsprozessen gibt esThe particles can be blasted together with or along a gas stream through various blasting processes However, dry blasting processes are the most suitable. Among the dry blasting processes there are

(A) einen Strahlreinigungsprozeß vom Gravitätstyp, bei dem Partikel in einen Behälter geladen werden, der bei einer Position gehalten ist, die im Pegel höher ist als eine Düse, und Partikel, die auf eine an dem Behälterboden vorgesehene Abführöffnung fallen, werden zusammen mit komprimiertem Gas aus der Düse gestrahlt,(A) a gravity type jet cleaning process in which particles are loaded into a container held at a position higher in level than a nozzle, and particles falling onto a discharge port provided at the container bottom are jetted out of the nozzle together with compressed gas,

(B) einen Strahlreinigungsprozeß vom Direktdrucktyp, bei dem Partikel in einem Partikelherauspreßbehälter verschlossen sind, kompromiertes Gas dem Behälter zugeführt wird und Partikel, die aus einer Abführöffnung abgeführt werden, die am Behälterboden vorgesehen ist, werden zusammen mit komprimiertem Gas aus der Düse gestrahlt,(B) a direct pressure type jet cleaning process in which particles are sealed in a particle ejection container, compressed gas is supplied to the container, and particles discharged from a discharge port provided at the bottom of the container are jetted out of the nozzle together with compressed gas,

(C) einen Strahlreinigungsprozeß vom Siphon-Typ, bei dem Partikel in einen Behälter geladen werden, der auf einem niedrigeren Pegel gehalten ist als eine Düse, und Partikel, die aus einer am Behälterboden vorgesehenen Abführöffnung durch Saugwirkung von kompromiertem Gas abgeführt werden, werden zusammen mit komprimiertem Gas aus der Düse gestrahlt.(C) a siphon type jet cleaning process in which particles are charged into a container maintained at a lower level than a nozzle, and particles discharged from a discharge port provided at the bottom of the container by suction of compressed gas are jetted out of the nozzle together with compressed gas.

Jeder der obigen Strahlreinigungsprozesse kann verwendet werden.Any of the above blast cleaning processes can be used .

Als komprimiertes Gas wird üblicherweise komprimierte Luft verwendet. Üblicherweise wird deren Druck auf 3 bis 10 kg/cm² in Überdruck eingestellt und die Geschwindigkeit des Strahls von komprimiertem Gas aus der Düse liegt von 50 bis 240 m/sek. Die Menge der zur Reinigung verwendeten Partikel, der Druck des komprimierten Gases und die Geschwindigkeit des Strahls können geeignet in Abhängigkeit von den Charakteristiken der verwendeten Partikel und des Zustandes der Verbindung von Material mit der Turbine gewählt werden.Compressed air is usually used as the compressed gas. Its pressure is usually set at 3 to 10 kg/cm² in overpressure and the speed of the jet of compressed gas from the nozzle is from 50 to 240 m/sec. The amount of particles used for cleaning, the pressure of the compressed gas and the speed of the jet can be appropriately selected depending on the characteristics of the particles used and the state of the connection of the material with the turbine.

Nach der Verwendung zur Beseitigung bzw. zum Entfernen von anhaftendem Material enthalten die Partikel das entfernte Material derart, daß die Partikel und das entfernte Material eine nicht homogene Mischung bilden. Wenn diese Mischung in einem Verbrennungsofen verbrannt wird, verbleibt ein Rest von Melamin-Harz nach der Verbrennung, und zwar zusammen mit dem entfernten Material als ein Gesamtverbrennungsrest. Das aus der Verbrennungseinrichtung abgeführte Abgas wird über eine geeignete Abgasbehandlungsausrüstung wie ein Filter an die Atmosphäre abgeführt. Der Rest von Melamin-Harzpartikeln beträgt höchstens einige Prozent der Menge der Harzpartikel vor der Verbrennung. Die Verbrennungseinrichtung kann von verschiedenen Typen sein und es ist geeignet, einen elektrischen Ofen zu verwenden. Der Verbrennungsrest, der anhaftendes Material enthält, kann durch einen geeigneten Prozeß behandelt werden, wie das Halten bzw. Aufnehmen in Beton.After being used to remove adhered material, the particles contain the removed material such that the particles and the removed material form a non-homogeneous mixture. When this mixture is burned in an incinerator, a residue of melamine resin remains after combustion together with the removed material as a total combustion residue. The exhaust gas discharged from the incinerator is discharged to the atmosphere via suitable exhaust gas treatment equipment such as a filter. The residue of melamine resin particles is at most several percent of the amount of resin particles before combustion. The incinerator may be of various types and it is suitable to use an electric furnace. The combustion residue containing adhered material may be treated by a suitable process such as holding in concrete.

Wenn Partikel, die ein thermoplastisches Harz aufweisen, verwendet werden, verursacht eine Verbrennung von Partikeln nach der Verwendung zur Reinigung in der Verbrennungseinrichtung das Schmelzen des thermoplastischen Harzes in der Verbrennungseinrichtung und das Anhaften des geschmolzenen Harzes an dem Boden der Verbrennungseinrichtung. Dies bedeutet, daß die Behandlung des Restes nach der Verbrennung sehr schwierig ist. Daher ist es unerläßlich, Partikel zu verwenden, die ein hitzehärtbares Harz aufweisen.When particles comprising a thermoplastic resin are used, combustion of particles after use for cleaning in the incinerator causes melting of the thermoplastic resin in the incinerator and adhesion of the melted resin to the bottom of the incinerator. This means that treatment of the residue after combustion is very difficult. Therefore, it is indispensable to use particles comprising a thermosetting resin.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auf eine Kernenergieerzeugungsausrüstung, insbesondere auf eine Kernenergieerzeugungsausrüstung vom Siedewasser-Typ anwendbar.The method according to the invention is applicable to nuclear power generation equipment, in particular to nuclear power generation equipment of the boiling water type.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Die Zeichnung ist eine schematische Ansicht, die ein Strahlreinigungsgerät zeigt, welches geeignet ist zum Ausführen der Erfindung.The drawing is a schematic view showing a blast cleaning apparatus suitable for carrying out the invention.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformDetailed description of the preferred embodiment

Nun wird eine Ausführungsform der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.Now, an embodiment of the invention will be described in detail with reference to the drawings.

Unter Verwendung von Melamin-Harzpartikeln mit einer Korngröße von 42 bis 90 Mesh bzw. Maschgröße wurde Material, welches auf der Oberfläche einer Energiegewinnungsturbine einer Kernenergieerzeugungsausrüstung vom Siedewasser-Typ abgeschieden war bzw. daran anhaftete bzw. damit verbunden war, entfernt. Das Entfernen wurde ausgeführt unter Verwendung einer Strahlreinigungseinrichtung 20 vom Direkt druck-Typ. Partikel 10 wurden in einem Behälter 22 geladen und komprimierte Luft wurde aus einer Quelle für komprimierte Luft in den Behälter 22 und ein Transportrohr 26 gezwungen. Die Zuführrate von komprimierter Luft von der Quelle für komprimierte Luft wurde auf 1 Nm³/min. eingestellt und der Druck betrug 5 kg/cm² in Überdruck. Die Verwendungs- bzw. Verbrauchsrate von Partikeln betrug 300 kg/Stunde. Aus einer am Boden des Behälters 20 vorgesehenen Abführöffnung abgeführte Partikel wurden durch komprimierte Luft entlang des Transportrohrs transportiert und aus einer Düse 24 abgeführt. Der Innendurchmesser der Düse betrug 5 mm, die Geschwindigkeit des Strahls von komprimierter Luft aus der Düse wurde auf 150 m/sek. eingestellt und die Entfernung von der Düse zu der Turbinenoberfläche wurde auf 200 bis 800 mm gehalten. Partikel aus der Düse wurden gegen die Turbinenoberfläche geblasen, um an der Turbinenoberfläche haftendes Material zu entfernen. Die Rate des Blasens mit Partikeln pro 1 m² Turbinenoberfläche wurde auf 40 bis 60 kg eingestellt. Nach dem Entfernen des anhaftendenUsing melamine resin particles having a grain size of 42 to 90 mesh, material deposited on, adhered to, or bonded to the surface of a power generation turbine of a boiling water type nuclear power generation equipment was removed. The removal was carried out using a direct pressure type jet cleaner 20. Particles 10 were loaded in a container 22, and compressed air was forced from a compressed air source into the container 22 and a transport pipe 26. The supply rate of compressed air from the compressed air source was set to 1 Nm³/min. and the pressure was 5 kg/cm² in gauge. The use rate of particles was 300 kg/hour. Particles discharged from a discharge port provided at the bottom of the vessel 20 were transported by compressed air along the transport pipe and discharged from a nozzle 24. The inner diameter of the nozzle was 5 mm, the speed of the jet of compressed air from the nozzle was set at 150 m/sec. and the distance from the nozzle to the turbine surface was kept at 200 to 800 mm. Particles from the nozzle were blown against the turbine surface to remove material adhering to the turbine surface. The rate of blowing with particles per 1 m² of turbine surface was set at 40 to 60 kg. After removing the adhering

Materials wurde keine Abnutzung auf der Turbinenoberfläche beobachtet. Es wurde weder Material, welches an der Turbinenoberfläche haften geblieben ist, noch daran anhaftende Partikel beobachtet.No wear was observed on the turbine surface due to the material. Neither material adhering to the turbine surface nor particles adhering to it were observed.

Der Verbrennungsrest von Partikeln, die zum Entfernen verwendet wurden, betrug nur 2 Gewichtsprozent der Partikel vor der Verbrennung.The combustion residue of particles used for removal was only 2% by weight of the particles before combustion.

Aus Vergleichsgründen wurde das Entfernen von an der Turbinenoberfläche haftendem Material unter denselben Bedingungen wie oben ausgeführt unter Verwendung von gesintertem Aluminiumoxid mit 80 bis 150 Mesh. In diesem Fall wurde eine Abnutzung aufgrund des gesinterten Aluminiumoxids auf der Turbinenoberfläche beobachtet. Da gesintertes Aluminiumoxid nicht verbrannt werden könnte, war es unvermeidbar, gesintertes Aluminiumoxid nach der Verwendung zum Entfernen des anhaftenden Materials in der gesamten Menge in Beton zu speichern.For comparison, the removal of material adhering to the turbine surface was carried out under the same conditions as above using sintered alumina of 80 to 150 mesh. In this case, wear due to the sintered alumina was observed on the turbine surface. Since sintered alumina could not be burned, it was unavoidable to store sintered alumina in the entire amount in concrete after being used to remove the adhering material.

Claims (3)

1. Verfahren zum Entfernen und Beseitigen von Material, welches mit der Oberfläche einer Turbine verbunden ist, wobei das Verfahren den Schritt aufweist, Partikel in einem Gasstrom gegen die Turbinenoberfläche zu blasen, dadurch gekennzeichnet, daß1. A method for removing and eliminating material associated with the surface of a turbine, the method comprising the step of blowing particles in a gas stream against the turbine surface, characterized in that (a) die Partikel aus hitzehärtbarem Melamin-Harz oder einer Mischung aus Melamin-Harz mit einem unterschiedlichen hitzehärtbaren Harz bestehen und gegen die Turbine eines Kernkraft-Generators unter Entfernen von kontaminiertem Material geblasen werden;(a) the particles consist of thermosetting melamine resin or a mixture of melamine resin with a different thermosetting resin and are blown against the turbine of a nuclear power generator to remove contaminated material; (b) die Partikel und das Material, nachdem die Partikel verwendet worden sind, das kontaminierte Material zu entfernen, zusammen in einem Ofen verbrannt werden, wobei das Abgas der Verbrennung über eine Gasbehandlungsausrüstung an die Atmosphäre abgeführt wird; und(b) the particles and the material, after the particles have been used to remove the contaminated material, are incinerated together in a furnace with the exhaust gas from the incineration being discharged to the atmosphere via gas treatment equipment; and (c) der Verbrennungsrest in Beton gespeichert wird.(c) the combustion residue is stored in concrete. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Korngröße der Partikel im Bereich von 20 bis 120 Mesh bzw. Maschengröße liegt.2. The method according to claim 1, wherein the grain size of the particles is in the range of 20 to 120 mesh. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kernenergieerzeugungsausrüstung eine Kernenergieerzeugungsausrüstung vom Siedetyp ist.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the nuclear power generation equipment is boiler type nuclear power generation equipment.
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