CH649224A5 - Filter zur abscheidung von festen verunreinigungen aus einer fluessigkeit, insbesondere von festen verunreinigungen aus dem reaktorkuehlwasser von kernkraftwerken. - Google Patents

Filter zur abscheidung von festen verunreinigungen aus einer fluessigkeit, insbesondere von festen verunreinigungen aus dem reaktorkuehlwasser von kernkraftwerken. Download PDF

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kassettenfilter zur Abscheidung von radioaktiven Partikeln aus dem Reaktorkühlwasser in Kernkraftwerken mit einem an einen Kühlwasserkreis angeschlossenen Filtergehäuse für eine oder mehrere Filterkassetten.
In Kernkraftwerken bilden sich durch chemischen Angriff Oxide oder andere Substanzen auf der Oberfläche verschiedener Konstruktionselemente, wie z.B. auf der Innenfläche des Reaktorbehälters, in Rohrleitungen oder auf der Oberfläche von zu dem Reaktorkern gehörenden Einzelteilen. Diese lösen sich aufgrund von Strömung oder Abnutzung in Form sehr kleiner Partikel von den einzelnen Maschinenelementen, wie Ventilen, Pumpen usw. ab.
Dadurch, dass die Verunreinigungen in einer Umgebung mit hoher Radioaktivität gebildet werden und darin zirkulieren, enthält das Partikelmaterial auch radioaktive Isotopen. So kann sich beispielsweise aus einer solchen Legierungssubstanz wie Kobolt ein radioaktives Isotop Co 60 bilden. Dies bedeutet, dass ein Filter, das eine grosse Menge an abgeschiedenem Material enthält, hochgradig radioaktiv ist, und dass die Handhabung desselben aufgrund der Strahlung, die das Filtermaterial abgibt, besondere Probleme mit sich bringt. Die Filter müssen von einem Strahlenschutz umgeben werden, und beim Austausch des Filtermaterials ist ein entsprechender Sicherheitsabstand zu beachten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filter zu schaffen, bei dem der Austausch des Filtermaterials trotz eines hohen Strahlungsniveaus auf einfache Weise vorgenommen werden kann. Das Strahlungsniveau kann 1000 mrem/h in unmittelbarer Nähe des Filters übersteigen. Diese Aufgabe wird mit einem Kassettenfilter gelöst, welches die im unabhängigen Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist. Weitere fakultative Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen 2-11 aufgeführt. Ein Filtergehäuse mit einer Öffnung und einem Deckel kann für eine oder mehrere Filterkassetten vorgesehen sein, die ein Filtermaterial enthalten, das die im Kühlwasser des Reaktors vorhandenen Verunreinigungen, vor allem feste Partikel auffängt.
Diesen Merkmalen entsprechend können mehrere Filterkassetten angebracht sein, die reihen- oder parallelgeschaltet sein können. Es ist ferner möglich, mehrere Filtergehäuse in eine Filtergruppe zusammenzufassen, die wiederum entweder parallel- oder reihengeschaltet sein können. In den Filterkassetten kann das Filtermaterial zwischen Sieben auf der Einlauf- oder Ablaufseite plaziert sein. Eine Kassette kann mit zwei konzentrischen, ringförmigen Spaltsieben ausgeführt sein, zwischen denen ein ringförmiges Filterbett vorhanden ist, durch welches das Wasser radial hindurchströmt. Dieselbe kann auch an ihren Enden mit Sieben versehen sein, wobei das Wasser axial durch das zwischen den Sieben befindliche Filterbett hindurchströmt. Bei dem Filterbett kann es sich um kleingeschnittene Drahtstückchen handeln.
Die Verunreinigungen werden in grossem Umfang auf der Oberfläche des Filterbettmaterials absorbiert. Eine Filterkassette kann mit dem Deckel des Filtergehäuses derart verbunden sein, dass die Kassette(n), wenn der Deckel angehoben wird, zusammen mit dem Deckel angehoben wird/ werden. Der Deckel stellt beim Anbringen von Hebevorrichtungen und beim Transport in einem Strahlenschutz einen ausgezeichneten Strahlenschutz gegen nach oben gerichtete Strahlung dar. Um die Anliegekraft zwischen dem Flansch oder Ansatz im Filtergehäuse und dem zusammenwirkenden Ring, der die Kassette(n) trägt zu erhöhen, kann zwischen dem Deckel und der Filterkassette ein Federpaket angebracht sein.
Die Erfindung soll nachstehend unter Hinweis auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben werden. Fig. 1 zeigt ein Filter und auch, wie dasselbe in einem Kernkraftwerk
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plaziert ist, Fig. 2 zeigt das Herausnehmen von Filterkassetten, die Figuren 3 und 4 zeigen Filter in zwei verschiedenen Ausführungen, Fig. 5 zeigt in grösserem Massstab einen vertikalen Schnitt und Fig. 6 einen horizontalen Schnitt durch eine Filterkassette der in Fig. 3 gezeigten Art.
In den Figuren bezeichnet 1 einen aus Betonwänden 2 und einem Deckel 3 gebildeten Raum. Der Deckel besteht aus einem äusseren ringförmigen Teil 3a und einem inneren Teil 3b. Im Raum 1 befindet sich eine Filtereinheit 4. Diese Einheit enthält ein zylindrisches Filtergehäuse 5 mit abnehmbarem Deckel 6, der mit Bolzen 9 am Gehäuse 5 befestigt ist. Das Filtergehäuse ist an das Primärkühlwassersystem eines Reaktors mit einer Einlaufleitung 7 und einer Rücklaufleitung 8 angeschlossen. Da die Filtereinheit 4 mit dem Primärkühlwassersystem des Reaktors in Verbindung steht, muss diese Einheit für denselben Druck wie das System bemessen sein, d.h. normalerweise ca. 70 Bar in einem Siedewasserreaktor. Es kann auch zweckmässig sein, die Einheit der Dampftemperatur anzupassen, die ca. 300 °C ist. Im Filtergehäuse sind zwei Filterkassetten 10 und 11 angebracht. Die obere Kassette 10 ist mit einem Einlaufteil 12 zur Steuerung der Richtung des Wasserflusses am Einlauf der Kassette 10 verbunden. Das Einlaufteil 12 ist mit dem Dek-kel 6 verbunden. Beim Herausnehmen der Kassetten 10 und 11 wird der Betondeckel 3b entfernt und ein Strahlenschutz 13, der in Fig. 2 gezeigt ist, über einer Öffnung 14 angebracht. Eine Stange 15 wird mit dem Deckel 6 verbunden, wonach die ganze Einheit, die aus dem Deckel 6, dem Einlaufteil 12 und den Kassetten 10 und 11 besteht, in den Strahlenschutz 13 hochgehoben wird. Der Deckel 6 bildet einen Strahlenschutz gegen nach oben gerichtete Strahlung. Dieser Strahlenschutz 13 mit Inhalt wird entfernt, die Kassetten 10 und 11 und das Einlaufteil 12 werden getrennt, worauf die Kassetten 10 und 11 in Beton eingegossen und auf bekannte Art deponiert werden können.
Wie es am deutlichsten aus den Figuren 3,4 und 5 hervorgeht, hat das obere Teil des Filtergehäuses 5 einen grösseren Durchmesser als das untere Teil. Beim Durchmesserübergang wird ein Ansatz 16 gebildet, der mit einer schrägen Fläche 17 wie ein Ventilsitz ausgeführt ist. Die obere Kassette 10 ist mit einem Ring 20 mit einer sphärischen Fläche 21 versehen, die mit der schrägen Fläche 17 des Ansatzes 16 am Durchmesserübergang des Gehäuses 5 zusammenwirkt. Die Flächen 17 und 21 haben direkten Kontakt, so dass man eine Dichtung zwischen zwei Metallflächen erhält. Mit diesem Ring 20 und der Kassette 10 wird das Filtergehäuse in zwei Räume 22 und 23 aufgeteilt. Die Kassetten 10 und 11 werden von diesem Ring 20 getragen und hängen frei im Filtergehäuse 5. Durch diese Ausführung der zusammenwirkenden und aneinander abdichtenden Flächen 17 und 21 erhält man automatisch eine Zentrierung der Filterkassetten 10 und 11 beim Einsetzen sowie ein gleichmässiges, sicheres Anliegen zwischen den Flächen und somit eine sichere, gute Dichtung auch ohne Dichtungsringe irgendwelcher Art. Wenn man den spitzen Winkel der konischen Fläche 17 verringert, kann der Oberflächendruck auf ein für eine gute Dichtung wünschenswertes Niveau erhöht werden. Die Einlaufleitung 7 mündet in den oberen Raum 22, und die Rücklaufleitung 8 mündet in den unteren Raum 23. Die obere Kassette 10 enthält eine Buchse 24 mit Flanschen 25 und 26. Die untere Kassette 11 enthält eine Buchse 27, einen Flansch 25a und ein ringförmiges Bodenteil 28. Das Einlaufteil 12 ist mit Flanschen 30 und 31 versehen. Die Kassetten 10 und 11 sind mit den Flanschen 26 und 25a sowie mit den Bolzen 32 verbunden. Das Einlaufteil 12 und die Kassette 10 sind mit den Flanschen 24 und 30 sowie mit den Bolzen 33 verbunden. Das Einlaufteil 12 ist durch den Flansch 31 und die Bolzen 34 mit dem Deckel 6 verbunden. Die Bolzen 32 und 33 sind in den Flanschen 25 und 25a festgeschweisst, während die Flansche 26 und 30 mit Öffnungen für die Bolzenköpfe und Nuten für den Bolzenschaft versehen sind, die Bolzenköpfe werden durch die Öffnungen hineingeschoben, worauf die Kassetten so gedreht werden, dass der Bolzenschaft in die Nut hineingeschoben wird. Bei den Verbindungsanordnungen handelt es sich somit um einen Bajonett-Typ. Zwischen dem Deckel 6 und dem Flansch 31 sind Federn 29 vorgesehen, welche die ganze Kassetteneinheit mit zunehmender Kraft gegen die Fläche 17 pressen. Das Filtermaterial 35 ist zwischen zwei ringförmigen, konzentrischen Sieben 36 bzw. 37, zwischen der Scheibe 38 und dem Ring 40 bzw. zwischen dem Ring 41 und dem Boden 28 plaziert. Wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich ist, bestehen die Siebe aus Ringen 42 bzw. 43 und Distanzelementen 44 und 45. Diese Ringe 42 und 43 sowie die Distanzelemente 44 und 45 werden von Bolzen 46 zusammengehalten. Die Spaltdicke wird etwas kleiner als die Korngrösse des Filtermaterials 35 gewählt. Werden zerschnittene Drahtstückchen mit einem Durchmesser von 0,4 mm und einer Länge von 0,4 mm als Filtermaterial verwendet, so werden zweckmässigerweise Distanzelemente mit einer Dicke von 0,2 mm angewendet.
Bei der Filterausführung entsprechend Fig. 3 strömt Wasser vom Einlaufrohr 7 in den Raum 22 und von dort in das Einlaufteil 12, den Raum 47 und hinunter in die Spalte 48 und 50 zwischen den Rohren 24 und 27 und den Sieben 36, radial durch die Filtermasse 35 hindurch und in den mittleren Raum 51 hinein, hinunter in den Raum 23 und durch die Rücklaufleitung 8 hinaus.
Bei der Filterausführung nach Fig. 4 sind im Deckel 51 und 52 sowie in den Bodenteilen 53 und 54 Siebe 55, 56, 57 und 58 angeordnet. In den Räumen zwischen den Sieben ist Filtermaterial 60 plaziert. Der Deckel 51 und der Boden 53 sind mit einer Buchse 61 verbunden, so dass zwischen dieser Buchse 61 und der Buchse 24 ein Spalt 62 gebildet wird. Der Deckel 52 und der Boden 54 sind mit der Buchse 27 und der Buchse 63 verbunden, so dass für das Filtermaterial 60 ein ringförmiger Raum gebildet wird. Die Buchse 63 bildet einen zentralen axialen Kanal 64. Der Boden 65 in der Filterkassette 10 ist mit einer Rohrbuchse 66 und der Deckel 52 ist mit einer Muffe 67 versehen, wodurch die Kassetten 10 und 11 miteinander verbunden werden, so dass eine Verbindung zwischen dem Raum 68 in der Kassette 10 und dem durch die Kassette 11 hindurchgehenden Kanal 64 entsteht.
Wasser strömt teils durch das Sieb 55, axial durch die Filtermasse 60 und das Sieb 56 zum Raum 68 und von hier durch den Kanal 64 zum Raum 23. Ein anderer Teil des Wassers strömt vom Raum 47 durch den Spalt 62 hinunter zur Kassette 11, durch das Sieb 57, die Filtermasse 60 und das Sieb 58 zum Raum 23.
In dem Filter können Filterkassetten mit anderen Formen und anderes Filtermaterial verwendet werden, als es in den Ausführungsbeispielen gezeigt worden ist. So können beispielsweise Filterkassetten als Flachfilter verschiedener Art gebaut werden.
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Claims (11)

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1. Kassettenfilter zur Abscheidung von radioaktiven Partikeln aus dem Reaktorkühlwasser in Kernkraftwerken mit einem an einen Kühlwasserkreis angeschlossenen Filtergehäuse für eine oder mehrere Filterkassetten, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtergehäuse (5) eine oben mit einem Deckel (6) verschliessbare Öffnung enthält und an seinem oberen Teil mit einem nach innen gerichteten Flansch oder Ansatz (16) versehen ist, der wie ein Ventilsitz ausgeführt und dazu vorgesehen ist, eine frei hängende Filterkassette (10,11) mit partikelauffangendem Filtermaterial (35) zu tragen, und dass eine Filterkassette (10) oder eine die Filterkassette tragende Einheit mit einem Ring (20) ausgerüstet ist, der so ausgeführt ist, dass er dichtend an den als Ventilsitz ausgeführten Flansch oder Ansatz (16) anliegt und die Filterkassette (10,11) trägt und zusammen mit der Filterkassette (10,11) das Filtergehäuse (5) in zwei getrennte Räume (22, 23) aufteilt, die durch ihre jeweilige Leitung (7, 8) mit einem Kühlwasserkreis im Reaktor in Verbindung stehen.
2. Kassettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der tragende Ring (20) des Kassettenfilters (4) direkt an den als Ventilsitz ausgeführten Flansch (16) des Filtergehäuses (5) anliegt, so dass zwischen diesen beiden Elementen ein metallischer Kontakt besteht.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Kassettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als Ventilsitz ausgeführte Flansch (16) des Filtergehäuses (5) mit einer nach innen hin schrägen, zweckmässigerweise konischen Fläche (17) versehen ist.
4. Kassettenfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der die Filterkassette tragende Ring (20) mit einer sphärischen Fläche (21) versehen ist, die mit der schrägen Fläche (17) am Flansch (16) des Filtergehäuses zusammenwirkt.
5. Kassettenfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) des Filtergehäuses mit Greiforganen für Hebevorrichtungen versehen ist, und dass der Deckel (6) und die Kassette (10,11) miteinander verbunden sind, so dass die Kassette (10,11) dem Deckel (6) folgt, wenn dieser angehoben wird.
6. Kassettenfilter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) des Filtergehäuses (5) und eine Kassette (10,11), beispielsweise durch Bolzen (34) auf solche Weise permanent miteinander verbunden sind, dass eine gewisse axiale Bewegung zwischen Deckel (6) und Filterkassette (10,11) möglich ist.
7. Kassettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Filtergehäuse (5) mehrere Filterkassetten (10,11) gehören, welche Filterkassetten (10,11) parallel- oder reihengeschaltet sein können.
8. Kassettenfilter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallel- oder reihengeschaltete Kassettenfilter (4) zu einer Filtergruppe gehören.
9. Kassettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkassetten (10,11) zwei konzentrische Spaltsiebe (36, 37) enthalten, und dass sich zwischen denselben ein ringförmiger Raum mit einem Filterbett (35) befindet, durch welches das Wasser radial hindurchströmt.
10. Kassettenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkassetten (10,11) an ihren Enden mit Spaltsieben (55, 56 57, 58) versehen sind, und dass in dem Raum zwischen denselben ein Filterbett (60) angeordnet ist, durch welches das Wasser axial hindurchströmt.
11. Kassettenfilter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial im Filterbett (35, 60) aus kleingeschnittenen Drahtstückchen besteht.
CH6159/80A 1979-08-24 1980-08-15 Filter zur abscheidung von festen verunreinigungen aus einer fluessigkeit, insbesondere von festen verunreinigungen aus dem reaktorkuehlwasser von kernkraftwerken. CH649224A5 (de)

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