DE69302290T2 - Process and device for decontaminating a used nuclear steam generator - Google Patents
Process and device for decontaminating a used nuclear steam generatorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dekontamination des Primärteils eines in einem unter Druck stehenden Leichtwasser-Kernreaktor verwendeten Dampferzeugers.The present invention relates to a method and a device for decontaminating the primary part of a steam generator used in a pressurized light water nuclear reactor.
Der Primärteil weist Wärmetauscherelemente auf, insbesondere ein Bündel U-förmiger Röhren, deren Enden mit einem Wasserbehälter verbunden sind und an einer Röhrenplatte befestigt sind. Die äußere Oberfläche der Röhren des Bündels steht in Kontakt mit dem Versorgungswasser eines Sekundärkreislaufs.The primary part comprises heat exchanger elements, in particular a bundle of U-shaped tubes, the ends of which are connected to a water tank and fixed to a tube plate. The outer surface of the tubes of the bundle is in contact with the supply water of a secondary circuit.
Während des Betriebs des Dampferzeugers sind die Röhren des Bündels starken äußeren Einflüssen ausgesetzt, die die Röhren beschädigen und Lecks zwischen dem Primärteil und dem Sekundärkreislauf verursachen können.During operation of the steam generator, the tubes of the bundle are exposed to strong external influences that can damage the tubes and cause leaks between the primary part and the secondary circuit.
Defekte Röhren oder zweifelhafte Röhren werden während Wartungs- und Überprüfungsarbeiten außer Dienst gestellt, indem ihre Enden mit Pfropfen verschlossen werden.Defective tubes or questionable tubes are taken out of service during maintenance and inspection work by closing their ends with plugs.
Wenn der Anteil der verschlossenen Röhren des Bündels höher wird, insbesondere wenn 10 % der Röhren des Bündels defekt sind, nimmt die Leistungsfähigkeit des Dampferzeugers merklich ab, und er wird außer Dienst gestellt und irgendwann ersetzt.As the percentage of closed tubes in the bundle increases, especially when 10% of the tubes in the bundle are defective, the performance of the steam generator decreases significantly and it is taken out of service and eventually replaced.
Der außer Dienst gestellte Dampferzeuger strahlt stark und ist radioaktiv bis hin zu mehreren Hundert Curie. Diese Strahlung macht den Transport des Dampferzeugers schwierig und teuer.The decommissioned steam generator emits strong radiation and is radioactive up to several hundred curies. This radiation makes transporting the steam generator difficult and expensive.
Deshalb zieht man es vor, außer Dienst gestellte Dampferzeuger in einem Behälter zu lagern, der unmittelbar in der Nuklearanlage ausgebildet ist, wo er herkommt.It is therefore preferable to store decommissioned steam generators in a container constructed directly in the nuclear facility from which they originate.
Während der Lagerdauer wird der stark radioaktive Dampferzeuger periodisch radiologisch überwacht. Um die Überwachung des außer Dienst gestellten Dampferzeugers zu vermeiden und um verschiedene andere Probleme bei der Lagerung zu vermeiden, überlegt man, den Dampferzeuger so zu zerlegen, daß das Volumen der einzulagernden Abfälle geringer wird und um bestimmte edle Materialien, die im Dampferzeuger enthalten sind, wiederzugewinnen bzw. zu recyclen, insbesondere das Inconel, das üblicherweise zur Herstellung der Röhren des Bündels verwendet wird.During storage, the highly radioactive steam generator will be subject to periodic radiological monitoring. In order to avoid monitoring the decommissioned steam generator and to avoid various other problems during storage, it is being considered to dismantle the steam generator in order to reduce the volume of waste to be stored and to recover or recycle certain precious materials contained in the steam generator, in particular the Inconel normally used to manufacture the tubes of the bundle.
Vor dem Zerlegen des Dampferzeugers ist es notwendig, dessen Radioaktivität durch Dekontamination zu verringern.Before dismantling the steam generator, it is necessary to reduce its radioactivity by decontamination.
Die radioaktive Kontamination des Dampferzeugers befindet sich im wesentlichen auf der inneren Oberfläche der Röhren des Bündels und des Wasserbehälters.The radioactive contamination of the steam generator is located mainly on the inner surface of the tubes of the bundle and the water tank.
Die Kontamination ist im wesentlichen auf das Vorliegen einer Oxidschicht zurückzuführen, die Radionukleide wie Cobalt 60, Cobalt 58 und Mangan 54 aufweist.The contamination is mainly due to the presence of an oxide layer containing radionuclides such as cobalt 60, cobalt 58 and manganese 54.
Die Kontamination ist im wesentlichen in der Dicke der Oxidschicht (3 bis 5 µm etwa) konzentriert und oberflächlich auch in der metallischen Wand der Röhren in einer Tiefe bis zu etwa 3 µm.The contamination is mainly concentrated in the thickness of the oxide layer (3 to 5 µm approximately) and superficial also in the metallic wall of the tubes at a depth of up to about 3 µm.
Im Stand der Technik, insbesondere in WO 90/0 1774 ist ein Dekontaminationsverfahren für eine Oberfläche bekannt, die Ablagerungen radioaktiver Oxide aufweist, wobei IV-wertiges Cer verwendet wird, das in Form von Ce4+- Ionen als Lösung in saurer Umgebung vorliegt.In the prior art, in particular in WO 90/0 1774, a decontamination process for a surface containing deposits of radioactive oxides is known, using IV-valent cerium, which is present in the form of Ce4+ ions as a solution in an acidic environment.
Die Cerlösung bildet ein aggressives chemisches Milieu, das stark oxidierend wirkt und das Erodieren der Oxidschichten und der kontaminierten Oberfläche erlaubt. Während der Dekontamination wird das Cer auf die Wertigkeit III reduziert und dann durch Einleiten von Ozon in die Lösung auf die Wertigkeit IV hin regeneriert. Die Temperatur der Lösung muß kleiner als 60 ºC sein, damit das eingeleitete Ozon nicht unerwünschterweise zerstört wird.The cerium solution forms an aggressive chemical environment that has a strong oxidizing effect and allows the erosion of the oxide layers and the contaminated surface. During decontamination, the cerium is reduced to valence III and then regenerated to valence IV by introducing ozone into the solution. The temperature of the solution must be less than 60 ºC so that the introduced ozone is not undesirably destroyed.
Im Stand der Technik ist insbesondere aus der FR-A- 2 547 449 eine Einrichtung zur Dekontamination des Primärteils eines Dampferzeugers bekannt, der in einem unter Druck stehenden Leichtwasser-Kernreaktor verwendet wird, wobei das Primärteil mehrere Wärmetauscherelemente aufweist, die Einrichtung weist eine Leitungsführung zur Dekontamination als geschlossenen Kreislauf auf.In the prior art, a device for decontamination of the primary part of a steam generator used in a pressurized light water nuclear reactor is known in particular from FR-A-2 547 449, the primary part having several heat exchanger elements, the device having a line for decontamination as a closed circuit.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Primärteil eines Dampferzeugers wirksam zu dekontaminieren, insbesondere das Röhrenbündel, in dem ein begrenztes Volumen einer Dekontaminationslösung verwendet wird, ohne daß Überdruck im Inneren des Primärteils erzeugt wird und ohne die Temperatur über 60 ºC anzuheben, wobei das Volumen der erzeugten Abfälle minimiert werden soll.The object of the invention is to effectively decontaminate the primary part of a steam generator, in particular the tube bundle, using a limited volume of a decontaminant solution, without generating excess pressure inside the primary part and without raising the temperature above 60 ºC, while minimizing the volume of waste generated.
Hierzu ist ein Dekontaminationsverfahren für den Primärteil eines in einem unter Druck stehenden Leichtwasser- Kernreaktor verwendeten Dampferzeugers Gegenstand der Erfindung, wobei der Primärteil mehrere Wärmetauscherelemente aufweist, und wobei das Verfahren das Inkontaktbringen der kontaminierten Oberflächen des Primärteils mit einer sauren Dekontaminationslösung aufweist, die IV- wertiges Cer in Form Ce&sup4;&spplus;-Ionen aufweist, gekennzeichnet durch Unterteilen der kontaminierten Wärmetauscherelemente in mehrere Untergruppen und nacheinanderfolgendes Vornehmen an jeder Untergruppe der folgenden Dekontaminationsschritte:To this end, the invention relates to a decontamination process for the primary part of a steam generator used in a pressurized light water nuclear reactor, the primary part having a plurality of heat exchanger elements, and the process comprising bringing the contaminated surfaces of the primary part into contact with an acidic decontamination solution containing IV-valent cerium in the form of Ce⁴⁺ ions, characterized by dividing the contaminated heat exchanger elements into a plurality of subgroups and successively carrying out the following decontamination steps on each subgroup:
- Man läßt in einem geschlossenen Kreislauf ein vorbestimmtes Volumen der Dekontaminationslösung durch die kontaminierten Elemente der Unteranordnung für eine Dauer T zirkulieren, wobei der Dekontaminationslösung kontinuierlich Ozon zugeführt wird,- A predetermined volume of the decontamination solution is circulated in a closed circuit through the contaminated elements of the subassembly for a duration T, ozone being continuously added to the decontamination solution,
- man läßt die Dekontaminationslösung ab,- drain the decontamination solution,
- man läßt eine Spüllösung in der Unteranordnung der kontaminierten Elemente zirkulieren,- a rinsing solution is circulated in the sub-assembly of the contaminated elements,
- man läßt die Spüllösung ab.- drain the rinsing solution.
Üblicherweise weist der Primärteil des Dampferzeugers ein Bündel von U-Röhren auf, die die Wärmetauscherelemente bilden, wobei die Röhren an ihrer beiden Enden jeweils mit einem Bereich eines Wassertanks verbunden sind. Das Bündel weist ordnungsgemäße Röhren auf, deren Enden offen sind, und fehlerhafte Röhren, deren Enden durch Pfropfen verschlossen sind.Typically, the primary part of the steam generator comprises a bundle of U-tubes forming the heat exchange elements, with the tubes connected at each end to a section of a water tank. The bundle comprises proper tubes with their ends open and defective tubes with their ends closed by plugs.
Gemäß einem anderen Kennzeichen der Erfindung:According to another feature of the invention:
- unterteilt man das Bündel in mehrere Unteranordnungen, die jeweils eine etwa gleiche Anzahl von Röhren enthalten, man läßt aufeinanderfolgend die Dekontaminationslösung durch jede Unteranordnung von Röhren zirkulieren, und zwar gleichzeitig durch alle ordnungsgemäßen Röhren einer Unteranordnung, und nachdem man alle Röhren des Bündels dekontaminiert hat, verschließt man die zwei Enden der dekontaminierten ordnungsgemäßen Röhren, man durchstößt die Pfropfen der fehlerhaften, nicht dekontaminierten Röhren, man läßt die Dekontaminationslösung durch die zwei Abschnitte des Wassertanks und durch die fehlerhaften Röhren zirkulieren,- the bundle is divided into several sub-assemblies, each containing an approximately equal number of tubes, the decontaminating solution is circulated successively through each sub-assembly of tubes, simultaneously through all the correct tubes of a sub-assembly, and after all the tubes of the bundle have been decontaminated, the two ends of the decontaminated correct tubes are closed, the plugs of the faulty, non-decontaminated tubes are pierced, the decontaminating solution is circulated through the two sections of the water tank and through the faulty tubes,
- die Dekontaminationslösung weist Salpetersäure auf, die der Lösung einen pH-Wert zwischen 0,5 und 1 gibt, Cernitrat in einer Menge von 8 bis 10 g/l und Ozon einer Konzentration von 2,5 ppm,- the decontamination solution contains nitric acid, which gives the solution a pH value between 0.5 and 1, cerium nitrate in an amount of 8 to 10 g/l and ozone in a concentration of 2.5 ppm,
- die Temperatur der Lösung liegt zwischen 20 und 30 00,- the temperature of the solution is between 20 and 30 00,
- jede Unteranordnung des Bündels weist etwa 400 Röhren auf, und das Volumen der Dekontaminationslösung ist etwa 3 m³,- each sub-assembly of the bundle has about 400 tubes and the volume of the decontamination solution is about 3 m³,
- die Dauer T des Zirkulierens der Dekontaminationslösung in jeder Unteranordnung der Röhren des Bündels liegt zwischen 6 und 24 h,- the duration T of circulation of the decontamination solution in each sub-array of tubes of the bundle is between 6 and 24 hours,
- man kehrt die Zirkulationsrichtung der Dekontaminationslösung in den Röhren des Bündels etwa jede Stunde um,- the circulation direction of the decontamination solution in the tubes of the bundle is reversed approximately every hour,
- die Geschwindigkeit der Zirkulation der Dekontaminationslösung in den Röhren des Bündels liegt zwischen 2,5 cm/s und 25 cm/s,- the speed of circulation of the decontamination solution in the tubes of the bundle is between 2.5 cm/s and 25 cm/s,
- die Spüllösung weist vollentsalztes Wasser und Wasserstoffsuperoxid auf,- the rinsing solution contains demineralized water and hydrogen peroxide,
- die in den kontaminierten Elementen des Primärteils zirkulierende Dekontaminationslösung wird in zumindest einem Filter gefiltert, der die von der Lösung im Primärteil losgerissenen Partikel zurückhält, wobei der Druckverlust über den Filter hinweg kleiner als ein bestimmter Wert ist,- the decontamination solution circulating in the contaminated elements of the primary part is filtered in at least one filter which retains the particles torn off by the solution in the primary part, the pressure loss across the filter being less than a certain value,
- man behandelt die flüssigen Rückstände, die die Dekontaminationslösung und die Spüllösung aufweisen, nach ihrer Verwendung in den Elementen des Primärteils, indem die folgenden Schritte ausgeführt werden: Man führt den flüssigen Rückständen ein Mittel zu, das Ce&sup4;&spplus;-Ionen in Ce³&spplus;-Ionen reduziert, man führt ein Mittel ein, das die Lösung neutralisiert, man trocknet die flüssigen Rückstände, und man schließt die getrockneten Rückstände in Behälter ein, die zur Lagerung von schwach- und mittelradioaktiven Rückständen ausgelegt sind,- the liquid residues comprising the decontamination solution and the rinsing solution are treated after their use in the elements of the primary part by carrying out the following steps: adding to the liquid residues an agent which reduces Ce⁴⁺ ions to Ce⁺ ions, adding an agent which neutralises the solution, drying the liquid residues and enclosing the dried residues in containers designed for the storage of low and medium-level radioactive residues,
- das Mittel zur Reduzierung der Ce&sup4;&spplus;-Ionen auf Ce³&spplus;-Ionen weist Wasserstoffsuperoxid auf,- the agent for reducing Ce⁻⁺⁺ ions to Ce³⁺ ions contains hydrogen peroxide,
- das Mittel zur Neutralisierung der Rückstände weist Soda auf,- the agent for neutralising the residues contains soda,
- man trocknet die flüssigen Rückstände durch Unterdruckverdampfung.- the liquid residues are dried by vacuum evaporation.
Man kann die flüssigen Rückstände auch trocknen, indem in einem ersten Schritt die Rückstände so zentrifugiert werden, daß sich die unlöslichen Rückstände der Rückstände sammeln, und indem man einen zweiten Schritt des Verdampfens im Vakuum der Rückstände derart vornimmt, daß die löslichen Rückstände zurückbleiben.The liquid residues can also be dried by centrifuging the residues in a first step to collect the insoluble residues and by carrying out a second step of evaporating the residues in a vacuum to leave the soluble residues behind.
Aufgabe der Erfindung ist es ebenso, eine Einrichtung zur Dekontamination des Primärteils eines in einem unter Druck stehenden Leichtwasser-Kernreaktor verwendeten Dampferzeugers anzugeben, wobei der Primärteil mehrere Wärmetauscherelemente aufweist und die Einrichtung einen geschlossenen Dekontaminationskreislauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der geschlossene Dekontaminationskreislauf eine Einrichtung zum veränderlichen Verbinden aufweist, die dazu vorgesehen ist, mit den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Enden einer Unteranordnung kontaminierter Elemente des Primärteils des Dampferzeugers verbunden zu werden, wobei der Kreislauf einen Zirkulationsbehälter für eine saure Dekontaminationslösung aufweist, die IV-wertiges Cer in Form von Ce&sup4;&spplus;-Ionen aufweist, sowie eine Einrichtung zum Zirkulieren der Lösung, die zwischen den Behälter und die veränderliche Verbindungseinrichtung gelegt ist, die dazu vorgesehen ist, mit dem stromaufwärtigen Ende der Unteranordnung der kontaminierten Elemente des Primärteils des Dampferzeugers verbunden zu werden, wobei die Einrichtung außerdem eine Einrichtung aufweist, um die Dekontaminationslösung mit Ozon zu versehen.The object of the invention is also to provide a device for decontaminating the primary part of a steam generator used in a pressurized light water nuclear reactor, the primary part having a plurality of heat exchanger elements and the device having a closed decontamination circuit, characterized in that the closed decontamination circuit has a variable connection device intended to be connected to the upstream and downstream ends of a sub-assembly of contaminated elements of the primary part of the steam generator, the circuit comprising a circulation tank for an acidic decontamination solution comprising IV-valent cerium in the form of Ce⁴⁺ ions, and a device for circulating the solution, which is placed between the tank and the variable connection device intended to be connected to the upstream end of the sub-assembly the contaminated elements of the primary part of the steam generator, the device further comprising a device for providing the decontamination solution with ozone.
Andere Kennzeichen der Einrichtung sind:Other features of the facility include:
- Der geschlossene Dekontaminationskreislauf weist eine Filtereinrichtung auf, die zwischen das Zirkulationsreservoir und die veränderliche Verbindungseinrichtung geschaltet ist, die dazu vorgesehen ist, mit dem stromabwärtigen Ende der Unteranordnung der kontaminierten Elemente des Primärteils verbunden zu werden,- The closed decontamination circuit has a filter device which is installed between the circulation reservoir and the variable connection device is connected, which is intended to be connected to the downstream end of the sub-assembly of the contaminated elements of the primary part,
- die Einrichtung weist eine Einrichtung zur Umkehrung der Strömungsrichtung der Dekontaminationslösung in der Unteranordnung der kontaminierten Elemente des Primärteils des Dampferzeugers auf,- the device comprises a device for reversing the flow direction of the decontamination solution in the sub-arrangement of the contaminated elements of the primary part of the steam generator,
- die Filtereinrichtung weist zumindest zwei parallelgeschaltete Filter auf, eine Einrichtung, um die Filter einzeln vom Dekontaminationskreislauf isolieren zu können und eine Einrichtung zum Entfernen der Filter,- the filter device has at least two filters connected in parallel, a device for isolating the filters individually from the decontamination circuit and a device for removing the filters,
- die Einrichtung zum Ozonisieren weist einen Ozonisierer auf, der mit einem Pumpenmischer verbunden ist, dessen stromaufwärtiges Ende über eine Pumpe mit Dekontaminationslösung versorgt wird, die mit dem Zirkulationsreservoir verbunden ist, und dessen stromabwärtiges Ende mit dem Zirkulationsreservoir verbunden ist,- the ozonation device comprises an ozonizer connected to a pump mixer, the upstream end of which is supplied with decontamination solution via a pump connected to the circulation reservoir and the downstream end of which is connected to the circulation reservoir,
- die Einrichtung weist ein Hilfsreservoir auf, das mit dem Zirkulationsreservoir über eine Inhaltsübertragungseinrichtung verbunden ist, das insbesondere dazu vorgesehen ist, die Dekontaminationslösung herzustellen und die Dekontaminationslösung zwischenzuspeichern, nachdem das Zirkulationsreservoir abgelassen wurde,- the device comprises an auxiliary reservoir which is connected to the circulation reservoir via a content transfer device, which is intended in particular to produce the decontamination solution and to temporarily store the decontamination solution after the circulation reservoir has been drained,
- der Primärteil des Dampferzeugers weist ein Bündel von U-Röhren auf, die Wärmetauscherelemente bilden, wobei die Verbindungseinrichtung zwei veranderliche Sammler aufweist, die dazu vorgesehen sind, jeweils mit dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Ende einer Unteranordnung der Röhren des Bündels im Dekontaminationskreislauf verbunden zu werden, wobei die Seiten der Sammler dazu vorgesehen sind, für eine dichte Verbindung gegen eine röhrenförmige Platte zur Befestigung der Enden der Röhren des Bündels plattiert zu sein, so daß die zwei Sammler bei den stromaufwärtigen Enden bzw. den stromabwärtigen Enden der Röhren der Unteranordnung angebracht sind,- the primary part of the steam generator comprises a bundle of U-tubes forming heat exchanger elements, the connecting device comprising two variable headers intended to be connected respectively to the upstream and downstream ends of a sub-assembly of the tubes of the bundle in the decontamination circuit, the sides of the collectors being intended to be plated for a tight connection against a tubular plate for fixing the ends of the tubes of the bundle, so that the two collectors are mounted at the upstream ends and the downstream ends of the tubes of the sub-assembly respectively,
- die Verbindungssammler weisen jeweils Doppelseiten auf, die einen Kanal begrenzen, der dazu vorgesehen ist, möglicherweise im Sammler vorhandene Leckflüssigkeiten der Zirkulationslösung aufzufangen, wobei der Kanal mit einem Leckflüssigkeitensammler verbunden ist.- the connecting collectors each have double sides defining a channel intended to collect any leakage of the circulating solution that may be present in the collector, the channel being connected to a leakage collector.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachfolgend bezugnehmend auf die Zeichnungen beschrieben, es zeigen:An embodiment of the invention is described below with reference to the drawings, in which:
- Figur 1 eine schematische Ansicht einer Dekontaminationseinrichtung, die mit dem stromaufwärtigen und dem stromabwärtigen Ende der Unteranordnung der Röhren des Bündels verbunden ist, um das erfindungsgemäße Verfahren umzusetzen;- Figure 1 is a schematic view of a decontamination device connected to the upstream and downstream ends of the sub-assembly of tubes of the bundle for implementing the method according to the invention;
- Figur 2 ein schematisches Schnittbild eines Sammlers für veränderliche Verbindungen;- Figure 2 is a schematic sectional view of a collector for variable connections;
- Figur 3 eine Ansicht ähnlich der der Figur 1, bei der die Dekontaminationseinrichtung mit zwei Abteilungen des Wasserbehälters des Dampferzeugers verbunden ist.- Figure 3 is a view similar to that of Figure 1, in which the decontamination device is connected to two compartments of the water tank of the steam generator.
Allgemein mit Bezugsziffer 10 bezeichnet sieht man in Figur 1 eine Dekontaminationseinrichtung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Einrichtung 10 ist mit kontaminierten Elementen eines Primärteils eines außer Dienst gestellten Dampferzeugers 12 eines unter Druck stehenden Leichtwasser-Kernreaktors verbunden. In einer (nicht in den Figuren dargestellten) Umhüllung, die am selben Ort des Kernzentrums vorgesehen ist, wo sich der stillgelegte Dampferzeuger befindet. ist der Dampferzeuger 12 horizontal mittels Lagern 14, 16 gehalten.Generally designated with reference number 10, Figure 1 shows a decontamination device for implementing the method according to the invention. The device 10 is connected to contaminated elements of a primary part of a decommissioned steam generator 12 of a pressurized light water nuclear reactor. In a casing (not shown in the figures) provided at the same location in the core center where the decommissioned steam generator is located, the steam generator 12 is held horizontally by means of bearings 14, 16.
Der Primärteil des Dampferzeugers weist ein Bündel 18 von U-Röhren aus Inconel auf. Gestrichpunktet ist eine gedachte Umhüllung des Bündels 18 dargestellt. Die Enden der Röhren des Bündels 18 sind an einer Röhrenplatte 20 befestigt und mit einem Wasserbehälter 22, der zwei Abteilungen 22A und 22B aufweist, verbunden.The primary part of the steam generator has a bundle 18 of U-tubes made of Inconel. An imaginary casing of the bundle 18 is shown in dot-dash lines. The ends of the tubes of the bundle 18 are attached to a tube plate 20 and connected to a water tank 22, which has two compartments 22A and 22B.
Die fehlerhaften oder zweifelhaften Röhren des Bündels haben mit Stopfen (in den Figuren nicht dargestellt) verschlossene Enden. Die ordnungsgemäßen Röhren des Bündels haben offene Enden.The defective or doubtful tubes of the bundle have ends closed with plugs (not shown in the figures). The proper tubes of the bundle have open ends.
Jede Abteilung 22A, 22B des Wasserbehälters weist eine Verbindungsmuffe 23A, 23B für die Leitungsführung des Primärwassers auf. Die Leitungsführung wird vom Dampferzeuger abgeklemmt, wenn dieser außer Betrieb gestellt wird. Die Muffen 23A, 23B begrenzen dauerhafte Öffnungen, in die Werkzeuge oder Vorrichtungen in den Wasserbehälter eingeführt werden können.Each compartment 22A, 22B of the water tank has a connecting sleeve 23A, 23B for the piping of the primary water. The piping is disconnected from the steam generator when it is taken out of service. The sleeves 23A, 23B define permanent openings through which tools or devices can be inserted into the water tank.
Die Einrichtung 10 weist einen Dekontaminationskreislauf 24 auf, in dem in einer geschlossenen Schleife ein vorbestimmtes Volumen der Dekontaminationslösung zirkuliert, sowie eine Einrichtung zum Ozonisieren der Dekontaminationslösung.The device 10 has a decontamination circuit 24 in which a predetermined volume of the decontamination solution circulates in a closed loop, as well as a device for ozonizing the decontamination solution.
Die Schleife 24 weist ein Zirkulationsreservoir 26 auf, das dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil des Volumens der Dekontaminationslösung aufzunehmen, der über eine Zuführleitung 28 mit einer Umwälzpumpe 30 verbunden ist. Die Pumpe 30 ist mit einer Rückführleitung 32 verbunden, die über eine erste veränderliche Verbindungseinrichtung 34A, 34B mit einem ersten Ende der Unteranordnuxig der kontaminierten Elemente des Primärteils des Dampferzeugers verbunden ist. Diese Unteranordnung dekontaminierter Elemente wird später genau beschrieben.The loop 24 comprises a circulation reservoir 26 intended to receive at least a part of the volume of the decontaminant solution, which is connected via a supply line 28 to a circulation pump 30. The pump 30 is connected to a return line 32 which is connected via a first variable connection device 34A, 34B to a first end of the sub-assembly of contaminated elements of the primary part of the steam generator. This sub-assembly of decontaminated elements will be described in detail later.
Der Kreislauf 24 weist auch eine Filtereinrichtung 36 auf, die stromaufwärtig von einer Leitung 38 versorgt wird, die mit einer zweiten veränderlichen Verbindungseinrichtung 34A, 34B mit dem zweiten Ende der Unteranordnung der kontaminierten Elemente des Primärteils des Dampferzeugers verbunden ist. Die Filtereinrichtung 36 ist stromabwärtig über eine Leitung 40 mit dem Zirkulationsreservoir 26 verbunden.The circuit 24 also comprises a filter device 36 which is supplied upstream by a line 38 connected to the second end of the subassembly of contaminated elements of the primary part of the steam generator by a second variable connection device 34A, 34B. The filter device 36 is connected downstream by a line 40 to the circulation reservoir 26.
Die Filtereinrichtung 36 weist zwei Filter 42, 44 auf, die mittels Leitungen 38 und 40 parallelgeschaltet sind. Jeder Filter 42, 44 kann über zwei Ventile 46, 48, die stromaufwärts und stromabwärts vom Filter angebracht sind, von der Leitungsführung 24 isoliert werden. Ein Umleitungsventil 50 für die Filter 42, 44 ist zwischen die Leitungen 38 und 40 geschaltet.The filter device 36 has two filters 42, 44, which are connected in parallel by means of lines 38 and 40. Each filter 42, 44 can be isolated from the line 24 via two valves 46, 48, which are mounted upstream and downstream of the filter. A bypass valve 50 for the filters 42, 44 is connected between the lines 38 and 40.
Eine Einrichtung 52 zum Umkehren der Zirkulationsrichtung der Dekontaminationslösung in den Elementen des Primärteils verbindet die Verbindungseinrichtung 34A, 34B einerseits mit der Rückführleitung 32 der Pumpe 30 und andererseits mit der Versorgungsleitung 38 der Filter 42, 44.A device 52 for reversing the direction of circulation of the decontamination solution in the elements of the primary part connects the connecting device 34A, 34B on the one hand to the return line 32 of the pump 30 and on the other hand to the supply line 38 of the filters 42, 44.
Ein Umleitungsventil 54 für die Elemente des Primärtelis ist zwischen die Rückführleitung 32 der Pumpe 30 und die Versorgungsleitung 38 der Filter 42, 44 geschaltet.A bypass valve 54 for the elements of the primary part is connected between the return line 32 of the pump 30 and the supply line 38 of the filters 42, 44.
Die Ozonisierungseinrichtung 25 weist einen Ozonisierer 58 auf, der über eine Leitung 60 mit einer Einführleitung 62 für eine Pumpe 64 verbunden ist.The ozonization device 25 has an ozonizer 58, which is connected via a line 60 to an inlet line 62 for a pump 64.
Der Ozonisierer 58 ist über eine Leitung 68, die mit einem Überdruckventil 69 versehen ist, mit einem Sauerstoffversorgungsreservoir 66 verbunden.The ozonizer 58 is connected to an oxygen supply reservoir 66 via a line 68 provided with a pressure relief valve 69.
Die Einleitungsleitung 62 weist eine Einleitungspumpe 70 auf, deren Zuführung über eine Leitung 72 mit dem Zirkulationsreservoir 26 verbunden ist und deren Rückführung mit dem stromaufwärtigen Ende der Pumpe 64 über eine Leitung 74 verbunden ist. Das stromabwärtige Ende der Pumpe 64 ist über eine Leitung 76 mit dem Zirkulationsreservoir 26 verbunden.The inlet line 62 has an inlet pump 70, the supply of which is connected to the circulation reservoir 26 via a line 72 and the return of which is connected to the upstream end of the pump 64 via a line 74. The downstream end of the pump 64 is connected to the circulation reservoir 26 via a line 76.
Die Leitungen 72, 76 sind jeweils mit Ventilen 72A, 76A versehen, um die Ozonisierungseinrichtung 25 vom Lösungskreislauf 24 zu trennen.The lines 72, 76 are each provided with valves 72A, 76A in order to separate the ozonization device 25 from the solution circuit 24.
Die Einrichtung 10 weist außerdem ein Hilfsreservoir 78 auf, das über eine Inhaltsübertragungseinrichtung 80 mit dem Zirkulationsreservoir 26 verbunden ist. Das Reseivoir 78, dessen Innenvolumen in etwa zwischen 4 und 8 m³ liegt, ist insbesondere zur Herstellung der Dekontaminationslösung sowie zu deren Zwischenspeicherung beim Ablassen des Zirkulationsreservoirs 26 vorgesehen.The device 10 also has an auxiliary reservoir 78 which is connected to the circulation reservoir 26 via a content transfer device 80. The reservoir 78, whose internal volume is approximately between 4 and 8 m³, is intended in particular for producing the decontamination solution and for temporarily storing it when the circulation reservoir 26 is drained.
Die Inhaltsübertragungspeinrichtung 80 weist eine Leitung 82 auf, die das Zirkulationsreservoir 26 und das Hilfsreservoir 78 miteinander verbindet und die mit einer reversiblen Pumpe 84 versehen ist.The content transfer device 80 has a line 82 which connects the circulation reservoir 26 and the auxiliary reservoir 78 and which is provided with a reversible pump 84.
Eine Behandlungseinrichtung 86, die im Hilfsreservoir 78 vorgesehen ist, erlaubt insbesondere das Mischen der verschiedenen Bestandteile der Lösung während deren Herstellung.A treatment device 86 provided in the auxiliary reservoir 78 allows in particular the mixing of the various components of the solution during its preparation.
Der obere Teil des Hilfsreservoirs 78 ist über eine Leitung 88 mit einer Einrichtung 90 zum Behandeln und Evakuieren des im Reservoir über dem Flüssigkeitspegel vorhandenen gasförmigen Atmosphärenteils versehen. Diese Einrichtung 90 weist einen Hochleistungsfilter 92 von an sich bekannter Art auf, der seriell zu einem Ozonvernichter 94 geschaltet ist, der sich zur freien Atmosphäre hin öffnet.The upper part of the auxiliary reservoir 78 is provided, via a line 88, with a device 90 for treating and evacuating the gaseous part of the atmosphere present in the reservoir above the liquid level. This device 90 comprises a high-performance filter 92 of a type known per se, which is connected in series with an ozone destroyer 94 which opens to the free atmosphere.
Der obere Teil des Zirkulationsreservoirs 26 ist über eine mit einem Überdruckventil 98 versehene Leitung 96 mit dem oberen Teil des Hilfsreservoirs 78 verbunden, so daß die zwei gasförmigen Atmosphären von Zirkulationsreservoir 26 und Hilfsreservoir 78 miteinander in Verbindung stehen.The upper part of the circulation reservoir 26 is connected to the upper part of the auxiliary reservoir 78 via a line 96 provided with a pressure relief valve 98, so that the two gaseous atmospheres of the circulation reservoir 26 and the auxiliary reservoir 78 are in communication with one another.
Der untere Teil des Hilfsreservoirs 78 ist mit einer Einrichtung 100 zum Ablassen der Lösung im Reservoir verbunden, die eine Leitung 102 aufweist, die mit einem Ablaßventil 104 versehen ist. Ein erstes Ende der Leitung 102 ist mit dem untersten Teil des Behälters 78 verbunden, das zweite Ende der Leitung 102 ist mit einem Sammler für Flüssigkeiten verbunden, der in den Figuren nicht dargestellt ist.The lower part of the auxiliary reservoir 78 is connected to a device 100 for draining the solution in the reservoir, which comprises a line 102 provided with a drain valve 104. A first end of the line 102 is connected to the lowermost part of the container 78, the second end of the line 102 is connected to a collector for liquids, which is not shown in the figures.
Nachfolgend werden die einzelnen Unteranordnungen der kontaminierten Elemente des Primärteils des Dampferzeugers beschrieben sowie die Schritte des erfindungsgemäßen Dekontaminationsverfahrens die auf diese Unteranordnungen angewendet werden.The individual subassemblies of the contaminated elements of the primary part of the steam generator are described below, as well as the steps of the decontamination method according to the invention that are applied to these subassemblies.
Das Bündel 18 wird in mehrere Unteranordnungen unterteilt, die jeweils eine in etwa gleiche Anzahl von Röhren enthalten. Im beschriebenen Beispiel weist jede Unteranordnung etwa vierhundert Röhren auf, und das Bündel hat insgesamt etwa acht oder neun Unteranordnungen von Röhren.The bundle 18 is divided into several subarrays, each containing an approximately equal number of tubes. In the example described, each subarray has about four hundred tubes and the bundle has a total of about eight or nine subarrays of tubes.
In Figur 1 ist eine imaginäre Umhüllung gestrichpunktet eingezeichnet, die die Unteranordnung 106 von beieinanderliegenden Röhren begrenzt.In Figure 1, an imaginary enclosure is shown in dot-dash lines, which delimits the sub-array 106 of adjacent tubes.
Über Verbindungseinrichtungen 34A, 34B werden die ordnungsgemäßen Röhren der Unteranordnung 106 mit dem Dekontaminationskreislauf 24 verbunden. Die Verbindungseinrichtungen 34A, 34B weisen flexible Leitungen 108 auf, deren erstes Ende mit dem Dekontaminationskreislauf 24 und deren zweites Ende mit einem veränderlichen Sammler 110 verbunden ist, was genauer in Figur 2 dargestellt ist. Die Leitungen 108 durchlaufen die durch die Muffen 23A, 23B begrenzten Öffnungen des Wasserbehälters 22.The appropriate tubes of the subassembly 106 are connected to the decontamination circuit 24 via connecting devices 34A, 34B. The connecting devices 34A, 34B comprise flexible lines 108, the first end of which is connected to the decontamination circuit 24 and the second end of which is connected to a variable collector 110, as shown in more detail in Figure 2. The lines 108 pass through the openings of the water tank 22 delimited by the sleeves 23A, 23B.
Die Sammler 110 haben allgemein die Form einer Glocke und sind dicht auf die Röhrenplatte 20 gepreßt. Ein erster Sammler 110 ist vor den stromaufwärtigen Enden, ein zweiter Sammler 110 vor den stromabwärtigen Enden der Röhren der Unteranordnung 106 angebracht.The collectors 110 are generally bell-shaped and are tightly pressed onto the tube plate 20. A first collector 110 is mounted in front of the upstream ends and a second collector 110 in front of the downstream ends of the tubes of the subassembly 106.
In Figur 2 ist einer der mit der Unteranordnung 106 des Bündels 18 verbundenen Kollektoren dargestellt.Figure 2 shows one of the collectors connected to the subassembly 106 of the bundle 18.
Dieser Sammler ist vor den offenen Enden der ordnungsgemäßen Röhren 18A und ggf. vor den verschlossenen Enden der fehlerhaften Röhren 18B angeordnet. Der Sammler 110 weist eine Doppelwand 112 auf, die mit einer Dichtung versehen ist und die einen Kanal 116 zum Auffangen von Leckflüssigkeiten der durch den Sammler 110 zirkulierenden Lösung definieren.This collector is arranged in front of the open ends of the correct tubes 18A and, if applicable, in front of the closed ends of the defective tubes 18B. The collector 110 has a double wall 112 which is provided with a seal and which defines a channel 116 for collecting leakage of the solution circulating through the collector 110.
Durch eine die Wand des Sammlers 110 durchstoßende Öffnung 118 ist der Kanal 116 mit einer Ablaßleitung 120 für die Leckflüssigkeiten versehen. Diese Leitung 120 ist mit einem Sammler für die ausströmenden Flüssigkeiten versehen, er ist in den Figuren nicht dargestellt.The channel 116 is provided with a drain line 120 for the leakage fluids through an opening 118 penetrating the wall of the collector 110. This line 120 is provided with a collector for the escaping fluids, which is not shown in the figures.
Die Sammler 110 sind in den Abteilungen des Wassertanks positioniert und durch bekannte Einrichtungen gegen die Röhrenplatte 20 gepreßt, insbesondere mittels eines Roboters mit gelenkigem Tragarm, wie er unter dem Namen "ROMEO" vertrieben wird, er ist im Wasserbehälter angeordnet.The collectors 110 are positioned in the compartments of the water tank and pressed against the tubular plate 20 by known means, in particular by means of a robot with an articulated support arm, such as that sold under the name "ROMEO", arranged in the water tank.
Die Form der Wand 112 eines Sammlers hat in Abhängigkeit von der Anordnung der Röhrenenden in der Röhrenplatte 20 unterschiedliche Form. Je nach dem, ob die Enden der Röhren einer Unteranordnung von den Wandungen des Wassertanks beabstandet sind oder an den Wandungen des Wassertanks anliegen, hat der Sammler 110 entweder eine näherungsweise rechteckige Form oder eine der Wandung des Wassertanks entsprechende Form.The shape of the wall 112 of a collector has a different shape depending on the arrangement of the tube ends in the tube plate 20. Depending on whether the ends of the tubes of a sub-arrangement are spaced from the walls of the water tank or rest against the walls of the water tank, the collector 110 has either an approximately rectangular shape or a shape corresponding to the wall of the water tank.
Nachfolgend werden die Schritte zur Dekontamination der ordnungsgemäßen (nicht verschlossenen) Röhren eines Bündels beschrieben.The following describes the steps for decontaminating the correct (uncapped) tubes of a bundle.
Die Unteranordnung 106 der Röhren des Bündels werden nacheinanderfolgend dekontaminiert, indem sie nacheinander mittels des oben beschriebenen Sammlers 110 mit dem Dekontaminationskreislauf 24 verbunden werden.The subassemblies 106 of the tubes of the bundle are decontaminated one after the other by connecting them one after the other to the decontamination circuit 24 by means of the collector 110 described above.
Zunächst stellt man im Hilfsreservoir 78 etwa 3 m³ Dekontaminationslösung her. Mit diesem Volumen ist es möglich, alle ordnungsgemäßen Röhren der zu dekontaminierenden Unteranordnung zu füllen.First, approximately 3 m³ of decontamination solution is prepared in the auxiliary reservoir 78. This volume makes it possible to fill all the regular tubes of the subassembly to be decontaminated.
Die Dekontaminationslösung weist Salpetersäure auf, die der Lösung einen pH-Wert zwischen 0,5 und 1 gibt, sowie Cernitrat einer Menge von 8 bis 10 gil. Cernitrat kann durch Cersulfat ersetzt werden.The decontamination solution contains nitric acid, which gives the solution a pH between 0.5 and 1, and cerium nitrate in an amount of 8 to 10 gil. Cerium nitrate can be replaced by cerium sulfate.
Wenn die Lösung hergestellt ist, überträgt man sie mit der Übertragungspumpe 84 vom Hilfsreservoir in das Zirkulationsreservoir, danach nimmt man für jede Unteranordnung die folgenden Schritte vor.Once the solution is prepared, transfer it from the auxiliary reservoir to the circulation reservoir using the transfer pump 84, then perform the following steps for each subassembly.
Mittels der Umwälzpumpe 30 wird die Lösung im geschlossenen Dekontaminationskreislauf 24 in Zirkulation versetzt. Fur eine Zeitdauer T zwischen 6 und 24 Stunden läßt man diese Lösung gleichzeitig durch alle ordnungsgemäßen Röhren derselben Unteranordnung zirkulieren.The solution is circulated in the closed decontamination circuit 24 by means of the circulation pump 30. For a period of time T of between 6 and 24 hours, this solution is allowed to circulate simultaneously through all the appropriate tubes of the same sub-assembly.
Während des Zirkulierens der Lösung versorgt man diese mit Ozon, hierfür wird eine Ozonisierungseinrichtung 25 so verwendet, daß die Konzentration des Ozons in der Lösung bei etwa 2,5 ppm bleibt.While the solution is circulating, it is supplied with ozone, for which purpose an ozonation device 25 is used so that the concentration of ozone in the solution remains at about 2.5 ppm.
Die Dekontaminatinslösung reagiert mit der Oxidschicht, die die innere Oberfläche der Röhren bedeckt, sowie mit der oberen Schicht des die Röhren bildenden Metalls.The decontaminant solution reacts with the oxide layer that covers the inner surface of the tubes, as well as with the top layer of metal that makes up the tubes.
Insbesondere wird das zweiwertige Eisen der Oxidschicht in dreiwertiges Eisen oxidiert, das dreiwertige Chrom der Oxidschicht wird in sechswertiges Chrom gemäß der nachfolgenden chemischen Formel oxidiert:In particular, the divalent iron of the oxide layer is oxidized into trivalent iron, the trivalent chromium of the oxide layer is oxidized into hexavalent chromium according to the following chemical formula:
6 Ce&sup4;&spplus; + Cr&sub2;O&sub3; + 11 H&sub2;O T 2 H&sub2;CrO&sub4; + 6 Ce³&spplus; + 6 H&sub3;O&spplus;.6 Ce&sup4;&spplus; + Cr₂O₃ + 11 H₂O T 2 H₂CrO₄ + 6 Ce³&spplus; + 6 H₃O⁺.
Das dreiwertige Eisen und das sechswertige Chrom sind in der Lösung gelöst. Das dreiwertige Cer (Ce³&spplus;-Ionen) wird mittels Ozon gemäß der folgenden chemischen Reaktion in vierwertiges Cer (Ce&sup4;&spplus;-Ionen) zurückgeführt:The trivalent iron and hexavalent chromium are dissolved in the solution. The trivalent cerium (Ce³⁺ ions) is converted back into tetravalent cerium (Ce⁻⁺ ions) using ozone according to the following chemical reaction:
6 H&sub3;O&spplus; + O&sub3; + 6 Ce³&spplus; T 6 Ce&sup4;&spplus; + 9 H&sub2;O.6 H₃O⁺ + O3 + 6 Ce³&spplus; T 6 Ce&sup4;&spplus; + 9 H2O.
Die Temperatur der Lösung wird zwischen 20 und 30 gehalten, um eine ausreichende Lebensdauer des Ozons in der Lösung sicherzustellen, damit es das dreiwertige Cer regenerieren kann.The temperature of the solution is kept between 20 and 30 to ensure sufficient lifetime of the ozone in the solution so that it can regenerate the trivalent cerium.
Die Zirkulationsgeschwindigkeit der Dekontaminationslösung in den Röhren des Bündels liegt zwischen 2,5 cm/s und 25 cm/s, um zu vermeiden, daß abgelöste kontaminierte Partikel sich an der Oberfläche der Röhren wieder ablagern.The circulation speed of the decontamination solution in the tubes of the bundle is between 2.5 cm/s and 25 cm/s to prevent detached contaminated particles from redepositing on the surface of the tubes.
Die Wand aus Inconel der Röhren des Bündels wird durch Dekontaminationslösung oberflächlich erodiert, was insbesondere zu Cr&sup6;&spplus;-, Fe³&spplus;- und Ni²-Ionen führt.The Inconel wall of the bundle tubes is superficially eroded by decontamination solution, resulting in, in particular, Cr⁶, Fe⁺ and Ni⁺ ions.
Wenn man mittels einer Inversionseinrichtung 52 etwa stündlich den Zirkulationssinn der Dekontaminationslösung umkehrt, wird die Erosion der inneren Oberfläche der Röhren des Bündels homogenisiert.By reversing the direction of circulation of the decontamination solution approximately every hour using an inversion device 52, the erosion of the inner surface of the tubes of the bundle is homogenized.
Die Filtereinrichtung 36 erlaubt das Auffangen eines Teils der vom Primarteil des Dampferzeugers losgelösten Partikel. Vorzugsweise verwendet man immer nur einen Filter 42, 44 gleichzeitig. Wenn der Druckverlust am Filter im Betrieb zu hoch wird, schaltet man mittels Umschaltventilen für die Filter vom einen auf den anderen Filter um. Genauso kann man nach einer gewissen Zeitdauer der Lösungszirkulation das Filtrieren anhalten, indem man die Filter vom Dekontaminationskreislauf 24 abklemmt und das Umleitventil 50 öffnet.The filter device 36 allows the capture of a portion of the particles released from the primary part of the steam generator. Preferably, only one filter 42, 44 is used at a time. If the pressure loss on the filter becomes too high during operation, the filter is switched from one filter to the other using changeover valves. In the same way, after a certain period of solution circulation, the filtration can be stopped by disconnecting the filters from the decontamination circuit 24 and opening the diverter valve 50.
Am Ende des Schritts der Dekontaminationslösungszirkulation in den ordnungsgemäßen Röhren der Unteranordnung beendet man das Einleiten von Ozon in die Lösung und läßt das gesamte Lösungsvolumen, das in den Röhren des Bündels und im Dekontaminationskreislauf 24 vorhanden ist, ab. Mittels der Pumpe 84 wird die Dekontaminationslösung in daa Hilfsreservoir 78 geleitet und dort vorübergehend gelagert.At the end of the step of circulating the decontaminant solution in the appropriate tubes of the subassembly, the introduction of ozone into the solution is stopped and the entire volume of solution present in the tubes of the bundle and in the decontamination circuit 24 is drained. By means of the pump 84, the decontaminant solution is directed into the auxiliary reservoir 78 and temporarily stored there.
Wenn die Dekontaminationslösung ausgetauscht wird, insbesondere wenn die Konzentration an Cer zu gering und die Konzentration kontaminierter Partikel zu hoch geworden ist, öffnet man das Ablaßventil 104, und die Lösung wird zu einem Flüssigkeitssammler abgelassen, um nachfolgend mit Schritten behandelt zu werden, die weiter unten beschrieben werden.When the decontamination solution is replaced, especially when the concentration of cerium has become too low and the concentration of contaminated particles has become too high, the drain valve 104 is opened and the solution is drained to a liquid collector for subsequent treatment by steps described below.
Üblicherweise kann die gleiche Lösung zur Dekontamination dreier Unteranordnungen von etwa vierhundert Röhren verwendet werden. Man führt die Dekontamination der Gesamtheit aller ordnungsgemäßen Röhren des Bündels in etwa acht bis neun Durchläufen durch, indem man etwa 9 m³ Dekontaminationslösung verwendet.Typically, the same solution can be used to decontaminate three sub-assemblies of about four hundred tubes. The decontaminant is carried out on all the correct tubes of the bundle in about eight to nine passes, using about 9 m³ of decontaminant solution.
Am Ende des Ablassens der Dekontaminationslösung spült man die Röhren der Unteranordnung des Bündels mit einer Lösung, die vollentsalztes Wasser und Wasserstoffsuperoxid enthält. Man führt die Spüllösung über bekannte, in den Figuren nicht dargestellte Einrichtungen in das Zirkulationsreservoir 26 ein, und mittels der Zirkulationspumpe 30 leitet man die Spüllösung durch die ordnungsgemäßen Röhren der Unteranordnung des Bündels.At the end of the draining of the decontamination solution, the tubes of the subassembly of the bundle are rinsed with a solution containing demineralized water and hydrogen peroxide. The rinsing solution is introduced into the circulation tank 26 by means of known devices not shown in the figures and the rinsing solution is passed through the proper tubes of the subassembly of the bundle by means of the circulation pump 30.
Wasserstoffsuperoxid H&sub2;O&sub2; reagiert mit dem verbleibenden vierwertigen Cer und reduziert es zu dreiwertigem Cer gemäß der folgenden chemischen Reaktion:Hydrogen peroxide H₂O₂ reacts with the remaining tetravalent cerium and reduces it to trivalent cerium according to the following chemical reaction:
H&sub2;O&sub2; + 2 Ce&sup4;&spplus; T 2 Ce³&spplus; + O&sub2; + 2 H&spplus;.H₂O₂ + 2 Ce&sup4;&spplus; T 2 Ce³&spplus; + O2 + 2 H+.
Am Ende des Spülens der Röhren läßt man die Spüllösung mittels bekannter, in den Figuren nicht dargestellter Einrichtungen ab. Die abgelassene Spüllösung wird in einem Flüssigkeitssammler aufgefangen, damit sie nachfolgend gemäß den weiter unten zu beschreibenden Schritten behandelt werden kann.At the end of the tube flushing, the flushing solution is drained using known devices not shown in the figures. The drained flushing solution is collected in a liquid collector so that it can be subsequently treated according to the steps to be described below.
Nachdem die ordnungsgemäßen Röhren einer Unteranordnung des Bündels dekontaminiert und gespült wurden, verbindet man den Dekontaminatkonskreislauf 24 mit einer anderen Unteranordnung der Röhren, die man denselben Schritten von Dekontamination und Spülen unterwirft, wie sie oben beschrieben wurden.After the appropriate tubes of a sub-assembly of the bundle have been decontaminated and rinsed, connect the decontaminant circuit 24 to another sub-assembly of tubes which have been subjected to the same steps of decontamination and rinsing as described above.
Beim Auswechseln der Dekontaminationslösung am Ende der Dekontamination der vorherigen Unteranordnung von Röhren verwendet man die gleiche Dekontaminationslösung, oder man stellt eine neue Ladung der Lösung mit im wesentlichen gleichem Volumen her.When changing the decontamination solution at the end of decontamination of the previous sub-array of tubes, the same decontamination solution is used or a new batch of solution of substantially the same volume is prepared.
Es werden nun die Schritte der Dekontamination des Wasserbehälters 22 und der fehlerhaften Röhren (verschlossen) des Bündels beschrieben.The steps of decontamination of the water tank 22 and the faulty tubes (closed) of the bundle are now described.
Nachdem die ordnungsgemäßen Röhren des Bündels dekontaminiert wurden, verschließt man die beiden Enden der ordnungsgemäßen dekontaminierten Röhren und durchstößt die Stopfen der fehlerhaften, nicht dekontaminierten Röhren. Danach werden die zwei Abteilungen 22A, 22B des Wasserbehälters mit den fehlerhaften und jetzt geöffneten Röhren verbunden.After the proper tubes of the bundle have been decontaminated, the two ends of the proper decontaminated tubes are closed and the plugs of the faulty, undecontaminated tubes are pierced. Then the two compartments 22A, 22B of the water tank are connected to the faulty and now opened tubes.
In Figur 3 ist eine Einrichtung 10 ähnlich der in Figur 1 dargestellten dargestellt. In Figur 3 sind analoge Elemente zu denjenigen der Figur 1 mit analogen Funktionen durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet.Figure 3 shows a device 10 similar to that shown in Figure 1. In Figure 3, analogous elements to those of Figure 1 with analogous functions are designated by the same reference numerals.
Der Dekontaminationskreislauf 24 ist mit einer Unteranordnung 121 des Primärtells des Dampferzeugers verbunden, der die zwei Abteilungen 22A, 22B des Wasserbehälters und die geöffneten fehlerhaften Röhren des Bündels aufweist. Zur Verdeutlichung ist in Figur 3 eine einzige fehlerhafte Röhre 18B dargestellt.The decontamination circuit 24 is connected to a subassembly 121 of the primary part of the steam generator, which comprises the two compartments 22A, 22B of the water tank and the opened faulty tubes of the bundle. For clarity, a single faulty tube 18B is shown in Figure 3.
Die Muffen 23A, 23B des Wasserbehälters sind durch Platten 122A, 122B verschlossen, die mit Öffnungen zur Verbindung mit Leitungen 108 versehen sind, die den Wasserbehälter mit dem Dekontaminationskreislauf 24 verbinden.The sleeves 23A, 23B of the water tank are closed by plates 122A, 122B provided with openings for connection to pipes 108 connecting the water tank to the decontamination circuit 24.
Die Dekontamination des Wasserbehälters und der fehlerhaften Röhren wird durchgeführt, indem man durch sie hindurch eine bestimmte Menge der Dekontaminationslösung wie oben beschrieben fließen läßt, die Schritte sind ähnlich denen der Dekontamination ordnungsgemäßer Röhren.Decontamination of the water tank and the faulty tubes is carried out by flowing through them a certain amount of the decontamination solution as described above, the steps are similar to those for decontamination of proper tubes.
Fehlerhafte Röhren stellen ein Fehlerrisiko für Drücke in der Nähe von 148 atm (150 bar) dar. Dieses Risiko vermeidet man, indem durch die fehlerhaften Röhren die Dekontaminationslösung unter näherungsweise atmosphärischem Druck geleitet wird.Faulty tubes present a risk of failure for pressures close to 148 atm (150 bar). This risk is avoided by passing the decontamination solution through the faulty tubes at approximately atmospheric pressure.
Das benötigte Lösungsvolumen hängt vom Gesamtvolumen ab, das von den Abteilungen 22A, 22B des Wasserbehälters und durch die fehlerhaften Röhren, die mit der Lösung zu füllen sind, umgrenzt wird.The volume of solution required depends on the total volume bounded by compartments 22A, 22B of the water tank and by the faulty tubes to be filled with solution.
Am Ende ihrer Dekontamination werden der Wasserbehälter und die fehlerhaften Röhren mittels einer Spüllösung gespült, wie dies oben beschrieben wurde, indem analogen Schritten gefolgt wird, wie sie bei der Spülung ordnung: gemäßer Röhren des Bündels vorgenommen werden.At the end of their decontamination, the water tank and the faulty tubes are rinsed using a rinsing solution as described above, following analogous steps to those used to rinse the normal tubes of the bundle.
Die flüssigen Rückstände, die die Dekontaminationslösung sowie die Spüllösungen aufweisen, werden in einem Sammler, der in den Figuren nicht dargestellt ist, aufgefangen, um nachfolgend behandelt zu werden.The liquid residues containing the decontamination solution as well as the rinsing solutions are collected in a collector, not shown in the figures, for subsequent treatment.
Es wird nun die Behandlung der verbrauchten Spüllösung und Dekontaminationslösung nach ihrer Verwendung in den Elementen des Primärteils des Dampferzeugers beschrieben. Diese Lösungen, aufgefangen im Sammler für flüssige Rückstände, werden den folgenden Schritten unterzogen.The treatment of the spent rinsing solution and decontamination solution after their use in the elements of the primary part of the steam generator is now described. These solutions, collected in the liquid residue collector, are subjected to the following steps.
Man leitet in die flüssigen Rückstände ein Mittel ein, das Wasserstoffsuperoxid aufweist, um die Ce&sup4;&spplus;-Ionen hin zu Ce³&spplus;-Ionen zu reduzieren und um schließlich dreiwertiges Cer zu lagern.An agent containing hydrogen peroxide is introduced into the liquid residues to reduce the Ce4+ ions to Ce3+ ions and finally to store trivalent cerium.
Die flüssigen Rückstände werden nachfolgend durch Einleitung eines Mittels neutralisiert, das Soda aufweist, dann in eine Trocknungseinrichtung (die in den Figuren nicht dargestellt ist) geführt, in der sie einer Vakuumverdampfung unterzogen werden.The liquid residues are subsequently neutralized by introducing an agent containing soda, then passed to a drying device (not shown in the figures) in which they are subjected to vacuum evaporation.
Alternativ hierzu können die flüssigen Rückstände getrocknet werden, indem in einem ersten Schritt eine Zentrifugierung der Rückstände so vorgenommen wird, daß unlösliche radioaktive Abfälle aufgefangen werden, und in einem zweiten Schritt die Vakuumverdampfung der Rückstände so vorgenommen wird, daß die löslichen radioaktiven Abfälle zurückbleiben.Alternatively, the liquid residues can be dried by first centrifuging the residues to collect insoluble radioactive waste and then, in a second step, vacuum evaporating the residues to leave behind the soluble radioactive waste.
Die getrockneten Rückstände werden in bekannten Behältern eingeschlossen, die zur Lagerung radioaktiver Rückstände schwacher und mittlerer Aktivität geeignet sind. Diese Behälter können Beton oder Metalle sein. Im beschriebenen Beispiel ist die Gesamtmasse der getrockneten Rückstände nach der Dekontamination aller Bündel und des Wasserbehälters etwa 1500 kg.The dried residues are enclosed in known containers suitable for storing radioactive residues of low and medium activity. These containers can be concrete or metals. In the described example, the total mass of the dried residues after decontamination of all bundles and the water tank is about 1500 kg.
Die verstopften Filter, die im Dekontaminationskreislauf verwendet wurden, haben kompakten Aufbau. Diese Filter erlauben das Auffangen von etwa 50 % der von der Dekontaminationslösung vom Primärteil des Dampferzeugers losgelösten festen Partikel.The clogged filters used in the decontamination circuit have a compact design. These filters allow the capture of about 50% of the solid particles released by the decontamination solution from the primary part of the steam generator.
Im beschriebenen Beispiel ist das Gesamtvolumen der Rückstände einschließlich der komprkten Filter, der getrockneten Rückstände und des Betons der Umhüllungen etwa 5 m³.In the example described, the total volume of the residues including the compacted filters, the dried residues and the concrete of the casings is about 5 m³.
Dieses Volumen von Rückständen wird beispielsweise in Behältern gelagert, die unter dem Namen "MOSAIK" gehandelt werden.This volume of residues is stored, for example, in containers that are traded under the name "MOSAIK".
Mit dem erfindungsgemäßen Dekontaminationsverfahren erreicht man einen Dekontaminationsfaktor, definiert als das Verhältnis des Strahlungsfelds vor der Dekontamination und des Strahlungsfelds nach der Dekontamination, der höher als 1000 ist und der auch 15000 übersteigen kann.With the decontamination method according to the invention, a decontamination factor is achieved, defined as the ratio of the radiation field before decontamination and the radiation field after decontamination, which is higher than 1000 and can also exceed 15000.
Neben den bisher genannten Bestandteilen kann die Dekontaminationslösung auch Schwefelsäure enthalten. Salpetersäure kann auch vollständig durch Schwefelsäure ersetzt werden.In addition to the components mentioned above, the decontamination solution can also contain sulfuric acid. Nitric acid can also be completely replaced by sulfuric acid.
Die Dekontamination der Elemente des Primärwasserkreislaufs wird ohne Druck durchgeführt und bei einer Temperatur niedriger als 60 ºC.The decontamination of the elements of the primary water circuit is carried out without pressure and at a temperature lower than 60 ºC.
Das erfindungsgemäße Dekontaminationsverfahren erlaubt es, gleichzeitig Gruppen von Röhren eines Bündels zu dekontaminieren und das durch die Dekontamination erzeugte Abfallvolumen um mehrere Kubikmeter zu reduzieren.The decontamination process according to the invention allows groups of tubes in a bundle to be decontaminated simultaneously and the volume of waste generated by the decontamination to be reduced by several cubic meters.
Die entstandenen Abfälle können außerdem in herkömmlichen Behältern gelagert werdenThe resulting waste can also be stored in conventional containers
Die beschriebene Dekontaminationslösung hat eine Zusammensetzung, die auf die optimale Dekontamination eines Bündels von Röhren für das Primärwasser aus Incone ausgerichtet ist, die Lösung kann aber auch für dio Dekontamination von Elementen aus inox verwendot werden.The decontamination solution described has a composition aimed at the optimal decontamination of a bundle of pipes for the primary water from Incone, but the solution can also be used for the decontamination of stainless steel elements.
Das erfindungsgemäße Dekontaminationsverfahren kann auch bei einem Dampferzeuger mit Bündeln von rechteckigen Röhren verwendet werden. Diese Röhren sind an jedem Ende mit einer Röhrenplatte verbunden sowie mit einem Wasserbehälter. Dann ist eine Unteranordnung der Röhren mit dem Dekontaminationskreislauf mittels Sammler verbunden, die an den Röhrenplatten an den Enden des Bündels befestigt sind.The decontamination method according to the invention can also be used in a steam generator with bundles of rectangular tubes. These tubes are connected at each end to a tube plate and to a water tank. Then a sub-assembly of the tubes is connected to the decontamination circuit by means of manifolds attached to the tube plates at the ends of the bundle.
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