DE69504147T2

DE69504147T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Aerosolen

Info

Publication number: DE69504147T2
Application number: DE1995604147
Authority: DE
Inventors: Heinz S-72163 Vaesteras Salomon
Original assignee: ASEA Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2015-07-01
Also published as: DE69504147D1; EP0690456B1; SE9402336D0; SE9402336L; ES2120707T3; EP0690456A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Aerosolen, insbesondere Aerosole, die bei der Behandlung flüssiger Suspensionen oder flüssiger Lösungen in beispielsweise Kernkraftwerken erzeugt werden.

Stand der Technik

Während der Behandlung radioaktiven Abfalls in wässeriger Suspension oder in wässeriger Lösung in einer Abfallbehandlungsanlage, erzeugen bestimmte Prozesse Aerosole, die variierende Mengen an radioaktiven Substanzen enthalten können. In Abfallbehandlungsanlage in Kernkraftwerken kann das Abfallwasser von verschiedenen Prozessen herrühren, beispielsweise in Form von Systemdrainage, Reinigungswasser, Fußbodenablaufdrainage und chemischer Drainage. Insbesondere in einer Anzahl von Kernkraftwerken fällt eine große Menge radioaktiver Filtersubstanzen in wässeriger Suspension an, die vor ihrer Endlagerung in einem speziellen Trocknungsprozeß behandelt wird. Zu dem Prozeß können viele verschiedene Maschinen gehören, wie beispielsweise Pumpen, Separatoren, Zentrifugen usw., die aufgrund ihrer Konstruktion und Funktion größere oder kleinere Mengen von Aerosolen erzeugen. Unter Sicherheits- und Umweltgesichtspunkten ist es wichtig zu verhindern, daß die Aerosole den Prozeß unkontrolliert verlassen.
Gemäß dem Stande der Technik können bestimmte solcher Maschinen hermetisch verschlossen gebaut werden. Bei einigen Maschinentypen ist es jedoch unmöglich, eine vollständige Dichtung gegenüber der Umwelt zu erreichen. Beispielsweise bei Maschinen mit rotierenden Wellen tritt typischerweise eine Wellendichtungsleckage oder eine an dere Dichtungskeckage auf. In diesem Falle, wird daher mit reduziertem Druck in der Maschine gearbeitet. Gemäß dem Stand der Technik ist das Gehäuse der Maschine aus diesem Grunde an ein Ventilationssystem angeschlossen, welches Lüfter enthält, die durch Filter eventuell in die Maschine eingedrungene Luft absaugen. Die Undichtigkeiten in der Maschine als Folge ihrer Konstruktion hat in diesem Falle ein Eindringen von Luft aus der Umgebung zur Folge, und die Prozeßatmosphäre wird daran gehindert, in die Umgebung zu entweichen. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß sich in den Filtern Aerosole anhäufen und sie mehr und mehr radioaktiv werden. Dies erfordert die Erstellung von Strahlungsschutzwänden, und macht generell die Handhabung und Beseitigung der Filter bedeutend schwieriger.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Evakuierung von Aerosolen aus nicht gasdichten Maschinen für die Behandlung von Materialien, in denen Aerosole und Flüssigkeiten vorkommen, in einer Weise zu erreichen, daß die Ausbreitung von Aerosolen in die Umgebung und die Behandlung solcher Aerosole eliminiert werden kann. Es ist auch eine Aufgabe, das Erfordernis von Filtern bei der Evakuierung der Aerosole zu beseitigen. Eine zusammengefaßte Aufgabe ist folglich, Aerosole umzuarbeiten, die in einer Lösung oder einer wässerigen Suspension auftreten.
Die vorgenannten und andere Ziele und Vorteile werden gemäß der Erfindung durch ein Verfahren der erwähnten Art erzielt, welches die kennzeichnenden Merkmale aufweist, die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannt sind, zusammen mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 5.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Verfahren gemäß der Erfindung betrifft folglich die Behandlung von Aerosolen, die bei der Behandlung von Materialien auftreten, bei denen in einer in den Behandlungsprozeß einbezogenen Maschine Flüssigkeiten vorkommen. In der genannten Maschine wird ein verminderter Druck hergestellt, so daß im Falle einer möglichen Undichtigkeit die umgebende Luft in die Maschine eindringen kann. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein reduzierte Druck durch das Abpumpen von Flüssigkeit aus der Maschine erzeugt wird, eine Flüssigkeitssaugvorrichtung durch die abgepumpte Flüssigkeit angetrieben wird, daß Aerosole und umgebende Atmosphäre, die eventuell eingedrungen sind, mit Hilfe der genannten Flüssigkeitssaugvorrichtung aus der Maschine abgesaugt werden, wobei die Aerosole von der genannten Flüssigkeit aufgenommen werden.
Das genannte Verfahren insbesondere bei der Behandlung von Abfall in einer Abfallbeseitigungsanlage eines Kernkraftwerkes angewendet werden, bei der eine große Abfallmenge als eine Suspension aus WWasser und radioaktiven gefilterten Substanzen vorliegen kann. Während der Behandlung der radioaktiven Suspension entstehen Aerosole in der genannten Maschine.
Bevor die Maschine außer Betrieb genommen wird, wird sie mit reiner Flüssigkeit durchgespült. Während der Durchspülung wird Prozeßatmosphäre aus der Maschine abgesaugt bis mögliche Aerosole, die eine Gefahr für die Umgebung sein könnten, beseitigt worden sind. Eine nachfolgende Extraktion erfolgt durch ein an sich bekanntes Ventilationssystem, und danach wird die Maschine außer Betrieb genommen.
Die Vorrichtung, die gemäß der Erfindung zur Behandlung von Aerosolen dient, die während der Behandlung von Materialien, bei denen eine Flüssigkeit anwesend ist, auftre ten, wird mit Hilfe einer Maschine verwirklicht, die zu dem Behandlungsprozeß gehört. In der Vorrichtung ist ein verminderter Druck herstellbar, so daß im Falle im Falle einer Undichtigkeit die umgebende Atmosphäre in die Vorrichtung eindringen kann. die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeitspumpe vorhanden ist zum Abpumpen von Flüssigkeit aus der genannten Maschine. Die Flüssigkeitspumpe ist als Leistungsquelle an eine Flüssigkeitssaugvorrichtung angeschlossen, so daß der Antriebsdruck der Flüssigkeitssaugvorrichtung durch die aus der Maschine abgepumpte Flüssigkeit herstellbar ist. Die Maschine ist auch an die Ansaugöffnung der Flüssigkeitssaugvorrichtung angeschlossen, so daß der verminderte Druck in der Maschine mittels der Flüssigkeitssaugvorrichtung erzeugt wird. Sowohl umgebende Atmosphäre, die möglicherweise in die Maschine eingedrungen ist, als auch Aerosole, die während der Behandlung erzeugt werden, sind zur Mischung mit Luft in die Flüssigkeitssaugvorrichtung einführbar, so daß die Aerosole in die Flüssigkeit aufgenommen werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die genannte Flüssigkeitspumpe Teil der Prozeßmaschine. Bei dieser Maschine kann es sich um einen Separator handeln, zum Beispiel um eine Dekanter-Zentrifuge, zur Abtrennung radioaktiver Filtersubstanzen, die in Wasser suspendiert sind.
Anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figuren soll die Erfindung nun genauer erläutert werden.
Fig. 1 zeigt ein Prinzipdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, angewendet bei einer Prozeßmaschine in Gestalt einer Dekanter-Zentrifuge,
Fig. 2a zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Saugvorrichtung gemäß der Erfindung und
Fig. 2b zeigt eine Seitenansicht der Saugvorrichtung gemäß Fig. 2a.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt im wesentlichen das Prinzip eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung, angewendet bei einer Prozeßmaschine 2, bei der es sich in diesem Beispiel um eine bereits bekannte Dekanter-Zentrifuge handelt. Die Dekanter-Zentrifuge wird in dem Ausführungsbeispiel dazu verwendet, durch Sedimentierung feste Partikel und Flüssigkeit einer pumpfähigen Aufschlämmung voneinander zu trennen, die während des Zentrifugierens in eine trockene Phase und eine flüssige Phase aufgeteilt wird. Die Aufschlämmung wird in bekannter Weise aus einem Schlammtank über ein Rohr 4 und den Schlammeinlaß 18 in eine Dekanter- Zentrifuge geleitet und wird in einem konischen Rotor zentrifugiert, worauf die feste Phase durch eine Auslaß 8 für trockene Phase abgeführt wird und beispielsweise über ein Rohr 9 für trockene Phase einer Trocknungs-Einrichtung zugeführt wird. Die flüssige Phase wird durch eine Pumpe 14 für flüssige Phase, die in der Dekanter-Zentrifuge eingebaut ist, über einer Auslaß 16 für flüssige Phase abgepumpt. In der in der Figur gezeigten Ausführungsform ist die Pumpe für flüssige Phase in der Dekanter-Zentrifuge eingebaut; jedoch in anderen Prozeßmaschinen kan eine entsprechende Pumpe getrennt angeordnet sein. Während der Behandlung der Aufschlämmung in der Dekanter-Zentrifuge entstehen Aerosole, die über den Aerosol-Auslaß 20 abgeführt werden.
Gemäß der Erfindung ist eine Flüssigkeitssaugvorrichtung angeordnet, die im Ausführungsbeispiel in Form eines Ejektors 22 dargestellt ist, der als im Prinzip bekannt be trachtet werden kann. Die Flüssigkeitssaugvorrichtung ist mit dem Auslaß 16 für flüssige Phase und dem Aerosol-Auslaß 20 gekoppelt. Während des Betriebes wird der Ejektor 22 von der Flüssigkeit angetrieben, die aus der Dekanter- Zentrifuge abgepumpt wird, wobei Aerosole zusammen mit Luft, die eventuell in die Dekanter-Zentrifuge eingedrungen ist, über die Ansaugöffnung des Ejektors in diesen eingesaugt werden. In dem Ejektor werden Aerosole mit der Flüssigkeit zusammengeführt und der Prozeßflüssigkeit wieder zugeführt, während gleichzeitig der verminderte Druck in der Dekanter-Zentrifuge aufrechterhalten wird. Die Flüssigkeit wird dann über das Rohr 26 einer anderen Prozeßmaschine zugeführt, einem chemischen Tank oder zurück zu dem Schlammtank, wo sie zu einer homogenen Flüssigkeit gemischt wird. Die Aerosole können auch mittels eines einstellbaren Ventils 23 zu beispielsweise einem von einem Lüfter getriebenen Ventilationssystem geleitet werden. Das Ventilationssystem wird zur Aufrechterhaltung des verminderten Drucks in der Dekanter-Zentrifuge verwendet, wenn diese nicht in Betrieb ist, und dient auch als Reserve- Evakuierungsvorrichtung. Vorzugsweise befindet sich ein Rückschlagventil in dem Auslaß für flüssige Phase. Flüssigkeit zur Reinigung der Dekanter-Zentrifuge, bei welcher Flüssigkeit es sich in diesem Ausführungsbeispiel um entionisiertes Wasser handeln kann, kann über das Rohr 10 zugeführt werden und über Sprühdüsen 12 verteilt werden. Reinigungsflüssigkeit kann auch nach Einführung durch den Flüssigkeitseinlaß 18 durch den Rotor 6 gespült werden. Eine Anzahl einstellbarer Ventile 11 sind zur Steuerung der Reinigungsflüssigkeit vorgesehen. Nachdem die Trennung beendet ist, wird die Dekanter-Zentrifuge mittels der Reinigungsflüssigkeit gereinigt bis sie von radioaktiven Aerosolen frei ist. Das Ventil 23 wird dann so eingestellt, daß der verminderte Druck in der Dekanter-Zentrifuge durch das Ventilationssystem aufrechterhalten wird, und anschließend können die Flüssigkeitspumpe 14 und der Flüssigkeitsstrom abgeschaltet werden.

Ejektor

Fig. 2a zeigt eine Aufrißansicht und Fig. 2b eine Seitenansicht eines bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines im Prinzip bereits bekannten Ejektors 22 mit einem Ejektoreinlaß 28, einem Ejektorauslaß 30, einer Ansaugöffnung 32 sowie einen Diffuser 34. Die aus der Prozeßmaschine abgepumpte Prozeßflüssigkeit wird dem Ejektoreinlaß 28 zugeführt und durch den Diffuser 34 im Ejektor fein verteilt, so daß eine Saugwirkung an der Ansaugöffnung entsteht. Aerosole, welche durch die Ansaugöffnung 32 eintreten, werden im Ejektor mit Prozeßflüssigkeit vermischt und weiter durch den Ejektorauslaß getragen. Der durch den Ejektor erforderliche Flüssigkeitstrom ist abhängig von der Arbeitsweise und der Größe der Prozeßmaschine. Im vorliegenden Beispiel erreicht der Flüssigkeitstrom manchmal 1,5 kg/s. Die Ansaugleistung des Ejektors kann eingestellt werden durch Änderung des Düsendurchmessers und des Düsenwinkels des Diffusers.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ejektor sehr einfach konstruiert und erzeugt einen schwachen aber steuerbaren verminderten Druck in der Prozeßmaschine. Durch Regelung der Leistung der Flüssigkeitspumpe kann die Saugleistung des Ejektors gesteuert werden und dadurch der verminderte Druck in der Prozeßmaschine reguliert werden. Die Leistung des Ejektors kann auch durch Verwendung verschiedener Diffuserdüsen verändert werden. Der Ejektor wird vorzugsweise vertikal montiert, wobei der Ejektoreinlaß und die Ansaugöffnung 32 sich am oberen Ende befinden.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zur Behandlung radioaktiver Aerosole bei der Reinigung von Abwasser in einem Kernkraftwerk verwendet. Die Erfindung kann jedoch auch in jeden anderen Prozeß verwendet werden, bei dem Aerosole oder kondensierbare oder absorbierbare Dämpfe oder Gase auftreten, die man einer Prozeßflüssigkeit wieder zuführen möchte. Es kann sich beispielsweise um Mischer, Mahlwerke or Schrauberförderer handeln. Es ist auch möglich, einen separaten Zirkulationsfluß aus Flüssigkeit als Antriebsquelle für die Saugvorrichtung und als Flüssigkeitssammler für das Aerosol oder das Gas zu verwenden. Im Falle von Gasen und Dämpfen werden diese in dem den Ejektor durchfließenden Fluid gelöst oder kondensiert.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Aerosolen, die während der Behandlung von Materialien in der Gegenwart von Flüssigkeiten in einem für den Behandlungsprozess verwendeten Separator (2) entstehen, wobei in dem Separator ein reduzierter Druck hergestellt wird, um das Entweichen von Verunreinigungen aus dem Separator zu verhindern, dadurch gekennzeichnet,

- daß der reduzierte Druck durch das Abpumpen (14) von Flüssigkeit aus dem Separator hergestellt wird,

- daß eine Flüssigkeitsabsaugvorrichtung (22) durch die abgepumpte Flüssigkeit angetrieben wird, und

- daß Aerosole und umgebende Atmosphäre, die eventuell in den Separator eingedrungen ist, mit Hilfe der genannten Flüssigkeitsabsaugvorrichtung (22) aus dem Separator abgesaugt wird, wobei die Aerosole von der genannten Flüssigkeit absorbiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Behandlungsprozeß Teil der Behandlung von Abfall in einer Abfallbehandlungsanlage eines Kernkraftwerkes ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Flüssigkeit eine Suspension aus Wasser und radioaktiven Filtersubstanzen ist und daß radioaktive Aerosole in dem genannten Separator während der Materialbehandlung entstehen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator vor seiner Außerdienststellung mit reiner Flüssigkeit gespült wird, daß während des Spülens Aerosole aus dem Separator abgesaugt werden bis mögliche Aerosole, die eine Gefahr für die Umgebung darstellen können, entfernt worden sind, daß anschließend das Absaugen durch ein an sich bekanntes Ventilationssystem vorgenommen wird und daß der Separator dann außer Dienst gestellt wird.

5. Vorrichtung zu Behandlung von Aerosolen, die während der Behandlung von Material in Gegenwart einer Flüssigkeit in einem für den Behandlungsprozeß verwendeten Separator (2) entstehen, in welchem Separator ein reduzierter Druck herstellbar ist, um das Entweichen von Verunreinigungen aus dem Separator zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeitspumpe (14) vorgesehen ist, um Flüssigkeit aus dem genannten Separator abzupumpen, welche Flüssigkeitspumpe in der Weise als Energiequelle für eine Wasserabsaugvorrichtung (22) dient, daß der Antriebsdruck für die Wasserabsaugvorrichtung durch die Flüssigkeit erzeugt werden kann, die aus dem Separator abgepumpt wird, daß der Separator an den Saugeingang der Wasserabsaugvorrichtung derart angeschlossen ist, daß in den Separator durch die Flüssigkeitsabsaugvorrichtung ein Unterdruck entsteht, wobei sowohl umgebende Atmosphäre, die eventuell in den Separator eingedrungen ist, als auch durch die Behandlung entstandene Aerosole in die Wasserabsaugvorrichtung (22) zur Vermischung mit der Flüssigkeit eingeführt werden können, so daß die genannten Aerosole von der Flüssigkeit aufgenommen werden können.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitspumpe (14) Teil des genannten Separators ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Separator für die Separierung von radioaktiven Filtersubstanzen, die in Wasser suspendiert sind, konstruiert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator eine Dekanter-Zentrifuge ist.