EP0100428A1 - Process and device for mechanical decontamination - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/001—Decontamination of contaminated objects, apparatus, clothes, food; Preventing contamination thereof
- G21F9/005—Decontamination of the surface of objects by ablation
Definitions
- the invention relates to a method for the mechanical removal of radioactive contaminated surface layers of nuclear plant components.
- Radioactive substances penetrate into their surface areas, the radioactive contamination having a depth distribution.
- Radioactive nuclear apparatus or plant parts must be decontaminated if they are repaired, exchanged or incurred for final storage due to wear or decommissioning, so as not to cause radiation hazards in the biosphere.
- the decontamination methods used up to now can be divided into two categories. These are mechanical and chemical processes.
- the chemical decontamination processes use abrasive and corrosive chemicals that add up to a large volume radioactive waste solutions, which in turn have to be worked up again in a complex manner.
- Abrasive mechanical decontamination processes are sandblasting or grinding the surfaces of the parts of the system to be decontaminated.
- the main disadvantage of these mechanical processes is the creation of extensive secondary waste.
- One example is sandblasting, which generates large amounts of dust that are radioactively contaminated.
- a method for the mechanical removal of radioactive contaminated surface layers on the inner surface of pipes is known (DE-OS 27 46 699), in which an abrasive paste is pressed through the pipe to be decontaminated.
- the possibility of using this method is limited to pipes or pipe-like structures. Surfaces of any design cannot be treated with this process.
- Another major disadvantage of this process must be seen that the used abrasive is produced as additional radioactive waste and must be disposed of radioactive waste.
- the invention has for its object a method for the mechanical removal of radioactive contaminated surfaces to create surface layers that are characterized by a low incidence of easy to process secondary waste.
- the object is achieved in that the mechanical removal is carried out by one or more high-speed water jets directed onto the surface of the contaminated object.
- the radioactively contaminated surface layers of the A pp a be - guess worn components and other parts of the plant and thus these decontaminated. It is possible to systematically remove the surface layers down to the millimeter range using the method according to the invention.
- the removed particles with the radioactive elements can be collected by fine filters from the water forming the cutting medium. After cleaning by distillation, the water is used again as the cutting medium and is therefore circulated. The amount of radioactive waste is therefore not increased.
- the invention achieves rapid, large-area and sufficiently deep decontamination of the surfaces.
- the cutting medium itself does not lead to secondary waste. Only the removed particles retained in the filters are generated as waste.
- the decontaminated object or apparatus can be put into conventional scrap recycling.
- the invention has the essential advantage that it manages with an extremely small amount of water forming the cutting medium.
- the invention also relates to a device for performing the method according to claim 1, which is represented by the features specified in the characterizing part of claim 2.
- a pressure generating device 4 is connected upstream of an ablation device 5, from which a contaminated apparatus 7 arranged in an apparatus feed device 6 is treated.
- the pressure generating device 4 has a pre-printing device 8 which is supplied with water as the cutting medium.
- This pre-pressure unit 8 can be, for example, an electrically driven two-piston pump, which initially generates a predetermined water pre-pressure.
- the pre-pressure unit 8 is followed by a bladder accumulator 9, which has the task of smoothing the pressure fluctuations in the water.
- the water pressure can be 700 bar, for example.
- the pressurized water then enters a pressure booster 11, which is pre-controlled by a hydraulic unit 10 and by means of which the water pressure is increased to approximately 2000 bar.
- the high-pressure water then enters a second bladder accumulator 12, which also has the task of smoothing pressure fluctuations in the water.
- the high-pressure water then reaches a water jet device 13, from the nozzles of which a high-speed water jet emerges, which strikes the surface of the contaminated apparatus 7 and mechanically removes the surface layer.
- the water jet device 13 is arranged in a stationary manner.
- the contaminated apparatus 7 is moved past the water jet device 13 in a controlled manner by the apparatus feed device 6.
- the water jet device 13 is shown, which has three nozzle bodies 15 lying side by side in one plane.
- the water jet device 13 has a central supply channel 16 connected to the pressure generating device 4, which branches into three separate nozzle channels 17.
- Each individual nozzle body 15 consists of a sealing cone 18, the nozzle receptacle 19, the nozzle holder 21 and the actual nozzle 22.
- a relief bore 23 is arranged in the nozzle holder 21.
- the apparatus feed device 6, which uses an industrial robot, guides the apparatus 7 to be decontaminated past the water jet device 13 line by line according to a predetermined program by means of its controller 14.
- the high-speed water jets emerging from nozzles 22 with a diameter of approximately 0.1 mm strike the surface of the object 7 and remove the surface layers.
- the cutting water is collected, cleaned and recycled.
- the water consumption of the water jet device 13 is very low.
- Each nozzle 22 consumes approximately 60 l / h of water at a diameter of 0.1 mm and a high pressure of 2000 bar.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mechanischen Abtragen von radioaktiv kontaminierten Oberflächenschichten kerntechnischer Anlagenteile.The invention relates to a method for the mechanical removal of radioactive contaminated surface layers of nuclear plant components.
In Kernkraftwerken oder Wiederaufarbeitungsanlagen eingesetzte Apparate, Komponenten, Rohrverbindungen und andere Gegenstände werden durch den Kontakt mit radioaktiven Stoffen kontaminiert. Dabei dringen die radioaktiven Stoffe in deren Oberflächenbereiche ein, wobei die radioaktive Kontamination eine Tiefenverteilung aufweist.Apparatus, components, pipe connections and other objects used in nuclear power plants or reprocessing plants are contaminated by contact with radioactive substances. The radioactive substances penetrate into their surface areas, the radioactive contamination having a depth distribution.
Die Entfernung der radioaktiven Elemente von den Oberflächen oder aus den oberflächennahen Bereichen eines Werkstoffes wird als radioaktive Dekontamination bezeichnet. Radioaktive kerntechnische Apparate bzw. Anlagenteile müssen dekontaminiert werden, wenn sie repariert, ausgetauscht oder durch Verschleiß oder Stillegung zur Endlagerung anfallen, um keine Strahlengefährdung in der Biosphäre zu bewirken.The removal of the radioactive elements from the surfaces or from the near-surface areas of a material is called radioactive decontamination. Radioactive nuclear apparatus or plant parts must be decontaminated if they are repaired, exchanged or incurred for final storage due to wear or decommissioning, so as not to cause radiation hazards in the biosphere.
Da die Apparate und Anlagenteile nur in den Oberflächenbereichen der Werkstoffe kontaminiert sind, wäre es zweckmäßig, die kontaminierten Oberflächenschichten zu entfernen und nur diese unter kerntechnischen Gesichtspunkten zu beseitigen. Die dekontaminierten Teile können dann konventionell verschrottet werden.Since the apparatus and system parts are contaminated only in the surface areas of the materials, it would be expedient to remove the contaminated surface layers and only to remove them from a nuclear point of view. The decontaminated parts can then be scrapped conventionally.
Die bisher angewandten Dekontaminationsverfahren lassen sich in zwei Kategorien einteilen. Es handelt sich dabei um mechanische und chemische Verfahren.The decontamination methods used up to now can be divided into two categories. These are mechanical and chemical processes.
Die chemischen Dekontaminationsverfahren verwenden abrasive und korrosive Chemikalien, die zu einem großen Volumen an radioaktiven Abfallösungen führen, die ihrerseits wieder aufwendig aufgearbeitet werden müssen.The chemical decontamination processes use abrasive and corrosive chemicals that add up to a large volume radioactive waste solutions, which in turn have to be worked up again in a complex manner.
Als mechanische Dekontaminationsverfahren sind die Anwendung von Ultraschall und das Abspülen der kontaminierten Gegenstände mit Kalt- oder Heißwasserstrahlen bekannt. Das Abspülen der kontaminierten Gegenstände mit Kalt- oder Heißwasserstrahlen stellt ein Abwaschen des Gegenstandes dar, das nur eine geringe Eindringtiefe und kein Abtragen der kontaminierten Oberflächenschichten bewirkt. Für diese Verfahren wird eine große Wassermenge benötigt.The use of ultrasound and the rinsing of the contaminated objects with cold or hot water jets are known as mechanical decontamination processes. Rinsing the contaminated objects with cold or hot water jets represents washing the object, which results in only a small depth of penetration and no removal of the contaminated surface layers. A large amount of water is required for these processes.
Abrasive mechanische Dekontaminationsverfahren sind Sandstrahlen oder schleifendes Bearbeiten der Oberflächen der zu dekontaminierenden Anlagenteile. Diese mechanischen Verfahren haben als wesentlichen Nachteil das Entstehen von umfangreichem Sekundärwaste. Als Beispiel sei hier das Sandstrahlen genannt, das große Staubmengen erzeugt, die radioaktiv verseucht sind.Abrasive mechanical decontamination processes are sandblasting or grinding the surfaces of the parts of the system to be decontaminated. The main disadvantage of these mechanical processes is the creation of extensive secondary waste. One example is sandblasting, which generates large amounts of dust that are radioactively contaminated.
Es ist ein Verfahren zum mechanischen Abtragen von radioaktiv kontaminierten Oberflächenschichten auf der inneren Oberfläche von Rohren bekannt (DE-OS 27 46 699), bei dem eine Schleifpaste durch das zu dekontaminierende Rohr gepreßt wird. Die Einsatzmöglichkeit dieses Verfahrens beschränkt sich auf Rohre oder rohrähnliche Gebilde. Beliebig gestaltete Oberflächen können mit diesem Verfahren nicht behandelt werden. Als weiterer wesentlicher Nachteil muß bei diesem Verfahren gesehen werden, daß das verbrauchte Schleifmittel als zusätzlicher radioaktiver Abfall anfällt und einer radioaktiven Abfallbeseitigung zugeführt werden muß.A method for the mechanical removal of radioactive contaminated surface layers on the inner surface of pipes is known (DE-OS 27 46 699), in which an abrasive paste is pressed through the pipe to be decontaminated. The possibility of using this method is limited to pipes or pipe-like structures. Surfaces of any design cannot be treated with this process. Another major disadvantage of this process must be seen that the used abrasive is produced as additional radioactive waste and must be disposed of radioactive waste.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum mechanischen Abtragen von radioaktiv kontaminierten Oberflächenschichten zu schaffen, das sich durch einen geringen Anfall von einfach aufzuarbeitendem Sekundärwaste auszeichnet.The invention has for its object a method for the mechanical removal of radioactive contaminated surfaces to create surface layers that are characterized by a low incidence of easy to process secondary waste.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das mechanische Abtragen durch einen oder mehrere auf die Oberfläche des kontaminierten Gegenstandes gerichtete Hochgeschwindigkeitswasserstrahlen vorgenommen wird.The object is achieved in that the mechanical removal is carried out by one or more high-speed water jets directed onto the surface of the contaminated object.
Mit Hilfe von den Hochgeschwindigkeitswasserstrahlen werden die radioaktiv kontaminierten Oberflächenschichten der Appa- rate, Komponenten und anderen Anlagenteile abgetragen und diese somit dekontaminiert. Es ist möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Oberflächenschichten bis in den Millimeterbereich systematisch abzutragen. Die abgetragenen Partikel mit den radioaktiven Elementen können durch Feinfilter aus dem das Schneidmedium bildenden Wasser aufgefangen werden. Das Wasser wird nach Reinigung durch Destillation wieder als Schneidmedium benutzt und somit im Kreislauf geführt. Die radioaktive Abfallmenge wird daher nicht vergrößert.With the help of the high-speed water jets, the radioactively contaminated surface layers of the A pp a be - guess worn components and other parts of the plant and thus these decontaminated. It is possible to systematically remove the surface layers down to the millimeter range using the method according to the invention. The removed particles with the radioactive elements can be collected by fine filters from the water forming the cutting medium. After cleaning by distillation, the water is used again as the cutting medium and is therefore circulated. The amount of radioactive waste is therefore not increased.
Durch die Erfindung wird eine schnelle, großflächige und ausreichend tiefgehende Dekontamination der Oberflächen erreicht. Das Schneidmedium selbst führt zu keinem Anfall von Sekundärwaste. Als Abfall fallen nur die in den Filtern zurückgehaltenen abgetragenen Partikel an. Der dekontaminierte Gegenstand bzw. Apparat kann in die konventionelle Schrottverwertung gegeben werden.The invention achieves rapid, large-area and sufficiently deep decontamination of the surfaces. The cutting medium itself does not lead to secondary waste. Only the removed particles retained in the filters are generated as waste. The decontaminated object or apparatus can be put into conventional scrap recycling.
Die Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß sie mit einer äußerst geringen Menge von das Schneidmedium bildenden Wasser auskommt.The invention has the essential advantage that it manages with an extremely small amount of water forming the cutting medium.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die durch die im Kennzeichen des Anspruches 2 angegebenen Merkmale dargestellt ist.The invention also relates to a device for performing the method according to claim 1, which is represented by the features specified in the characterizing part of claim 2.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
- Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Verfahrenseinheit zur Dekontamination,
- Fig. 2 eine Wasserstrahlvorrichtung mit drei Einzeldüsen,
- Fig. 3 eine geschnittene Draufsicht auf die Wasserstrahlvorrichtung gemäß Fig. 2.
- 1 is a block diagram of a process unit for decontamination,
- 2 shows a water jet device with three individual nozzles,
- 3 shows a sectional top view of the water jet device according to FIG. 2.
Die Erzeugung hoher Wasserdrucke und die Bildung von Hochgeschwindigkeitswasserstriah len wird über an sich bekannte Komponenten erreicht. In Fig. 1 ist eine Druckerzeugungseinrichtung 4 einer Abtragvorrichtung 5 vorgeschaltet, von der ein in einer Apparatevorschubeinrichtung 6 angeordneter kontaminierter Apparat 7 behandelt wird. Die Druckerzeugungseinrichtung 4 weist eine Vordruckeinrichtung 8 auf, die mit Wasser als Schneidmedium versorgt wird. Diese Vordruckeinheit 8 kann beispielsweise eine elektrisch angetriebene Zweikolbenpumpe sein, die zunächst einen vorbestimmten Wasservordruck erzeugt. Der Vordruckeinheit 8 ist ein Blasenspeicher 9 nachgeschaltet, der die Aufgabe hat, die Druckschwankungen des Wassers zu glätten. Der Wasserdruck kann beispielsweise 700 bar betragen. Das Druckwasser gelangt dann in einen von einer Hydraulikeinheit 10 vorgesteuerten Druckübersetzer 11, mit dessen Hilfe der Wasserdruck auf etwa 2000 bar erhöht wird. Das Hochdruckwasser tritt dann in einen zweiten Blasenspeicher 12 ein, der ebenfalls die Aufgabe hat, Druckschwankungen des Wassers zu glätten. Das Hochdruckwasser gelangt dann zu einer Wasserstrahlvorrichtung 13, aus dessen Düsen ein Hochgeschwindigkeitswasserstrahl austritt, der auf die Oberfläche des kontaminierten Apparates 7 auftrifft und die Oberflächenschicht mechanisch abträgt.The generation of high water pressures and the formation of high-speed water jets is achieved via components known per se. In FIG. 1, a pressure generating device 4 is connected upstream of an
Die Wasserstrahlvorrichtung 13 ist ortsfest angeordnet. Der kontaminierte Apparat 7 wird durch die Apparatevorschubeinrichtung 6 gesteuert an der Wasserstrahlvorrichtung 13 vorbeibewegt.The
In den Fig. 2 und 3 ist die Wasserstrahlvorrichtung 13 dargestellt, die drei in einer Ebene nebeneinander liegende Düsenkörper 15 aufweist. Die Wasserstrahlvorrichtung 13 weist einen zentralen mit der Durckerzeugungsvorrichtung 4 verbundenen Versorgungskanal 16 auf, der sich in drei separate Düsenkanäle 17 verzweigt. Jeder einzelne Düsenkörper 15 besteht aus einem Dichtkonus 18, der Düsenaufnahme 19, dem Düsenhalter 21 und der eigentlichen Düse 22. Im Düsenhalter 21 ist eine Entlastungsbohrung 23 angeordnet.2 and 3, the
Die Apparatevorschubeinrichtung 6, die einen Industrieroboter benutzt, führt gemäß einem vorgegebenen Programm mittels ihrer Steuerung 14 den zu dekontaminierenden Apparat 7 an der Wasserstrahlvorrichtung 13 Zeile für Zeile vorbei. Die aus Düsen 22 mit einem Durchmesser von etwa 0,1 mm austretenden Hochgeschwindigkeitswasserstrahlen treffen auf die Oberfläche des Gegenstandes 7 und tragen die Oberflächenschichten ab. Das Schneidwasser wird aufgefangen, gereinigt und rezykliert. Der Wasserverbrauch der Wasserstrahlvorrichtung 13 ist sehr gering. Jede Düse 22 verbraucht bei einem Durchmesser von 0,1 mm und einem Hochdruck von 2000 bar ca. 60 1/h Wasser.The
- 4 Druckerzeugungseinrichtung4 pressure generating device
- 5 Abtragvorrichtung5 removal device
- 6 Apparatevorschubeinrichtung6 apparatus feed device
- 7 Kontaminierter Apparat7 Contaminated apparatus
- 8 Vordruckeinrichtung8 pre-printing device
- 9 Blasenspeicher9 bladder memories
- 10 Hydraulikeinheit10 hydraulic unit
- 11 Druckübersetzer11 pressure intensifiers
- 12 Blasenspeicher12 bladder memories
- 13 Wasserstrahlvorrichtung13 water jet device
- 14 Steuerung14 control
- 15 Düsenkörper15 nozzle body
- 16 Versorgungskanal16 supply channel
- 17 Düsenkanäle17 nozzle channels
- 18 Dichtkonus18 sealing cone
- 19 Düsenaufnahme19 nozzle holder
- 21 Düsenhalter21 nozzle holder
- 22 Düse22 nozzle
- 23 Entlastungsbohrung23 relief bore
Claims (2)
daß das mechanische Abtragen durch einen oder mehrere auf die Oberfläche des kontaminierten Gegenstandes gerichtete Hochgeschwindigkeitswasserstrahlen vorgenommen wird.1. A method for the mechanical removal of radioactively contaminated surface layers of nuclear plant components, characterized in that
that the mechanical removal is carried out by one or more high-speed water jets directed at the surface of the contaminated article.
daß eine mit einer oder mehreren Düsenkörpern (15) versehene Wasserstrahlvorrichtung (13) mit einer Hochdruckerzeugungseinrichtung (4) verbunden ist, daß vor der Wasserstrahlvorrichtung (13) eine den zu bearbeitenden Gegenstand (7) haltende Vorrichtung (6) angeordnet ist, daß die Wasserstrahlvorrichtung (13) oder die den zu bearbeitenden Gegenstand (7) haltende Vorrichtung (6) gesteuert bewegbar sind.2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that
that a water jet device (13) provided with one or more nozzle bodies (15) is connected to a high-pressure generating device (4), that a device (6) holding the object (7) to be processed is arranged in front of the water jet device, that the water jet device (13) or the device (6) holding the object to be processed (6) can be moved in a controlled manner.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3226272 | 1982-07-14 | ||
DE19823226272 DE3226272A1 (en) | 1982-07-14 | 1982-07-14 | METHOD AND DEVICE FOR MECHANICAL DECONTAMINATION |
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JP (1) | JPS5924299A (en) |
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- 1983-07-08 JP JP12355883A patent/JPS5924299A/en active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3226272A1 (en) | 1984-01-19 |
JPS5924299A (en) | 1984-02-07 |
BR8303753A (en) | 1984-02-21 |
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