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Anlage zur Dekontaminierung radioaktiver Abwässer
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Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anlage zur Dekontaminierung
radioaktiver Abwässer, bestehend aus Zulaufbehälter, Abklingsbehälter und Abzugseinrichtung,
- wobei der Abklingbehälter taktweise durchströmt wird.
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Radioaktive Abwässer, z. B. von nuklearmedizinischen Krankenhausstationen,
müssen vor Abgabe ins öffentliche Abwassernetz dekontaminiert werden, d. h. durch
geeignete Verfahren muß sichergestellt werden, daß die spezifische Aktivität (Konzentration)
den gesetzlich zulässigen Pegel nicht übersteigt.
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Üblicherweise geschieht dies durch Aufbewahren in Abklingsbehaltern,
die kontinuierlich gefüllt und nach angemessener Zeit diskontinuierlich entleert
werden. Eine komplette Abklinganlage besteht dabei aus mindestens zwei, in der Regel
aber mehreren Behältern, die durch geeignete Kontrolleinrichtungen gegen unbeabsichtigtes
Entleeren und gegen Überlaufen abgesichert sein müssen. Als nachteilig werden bei
diesen Anlagen die hohen Investitionskosten und der hohe Bedarf an Bedienungspersonal
angesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Dekontaminierung
radioaktiver Abwässer zu schaffen, die es gestattet, kontinuierlich zu arbeiten,
und die sich durch niedrige Investitions- und Betriebskosten, hohe Sicherheit und
einen hohen Grad von Verfügbarkeit auszeichnet.
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Bei der Entwicklung einer kontinuierlich arbeitenden Dekontaminierungsanlage
ist es ein naheliegender Gedanke, eine rohrförmige Konstruktion einzusetzen, die
von dem zu behandelnden
Abwasser - evtl. nach Abscheiden der Feststoffe
- kontinuierlich durchströmt wird. Eine solche Anlage kann aber nicht ordnungsgemäß
funktionieren, da sie aufgrund der großen erforderlichen mittleren Verweilzeiten
( t > lOo d) bei technisch realisierbaren Kanal- bzw. Rohrabmessungen im Bereich
laminarer Strömung arbeitet. Es bildet sich hier ein prabelförmiges Geschwindigkeitsprofil
mit erheblichen Differenzen zwischen mittlerer und maximaler Geschwindigkeit aus
(Vmax/ Vmittel = 2)-. Darüber hinaus wird das Verweilzeitverhalten in schlecht vorhersehbarer
Weise durch freie Konvektion beeinflußt.
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Nun besteht die Aufgabe einer Abklinganlage in der Praxis nicht nur
in der Senkung der mittleren Radioaktivität des Abwassers, sondern auch in der Dämpfung
von Belastungsspitzen, mit denen im Betrieb gerechnet werden muß, dieser Punkt erfordert
eine Verweilzeitverteilung, wie sie beispielsweise eine Rührkesselkaskade von 15
- 20 Stufen besitzt.
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Die Aufgabe, bei großen mittleren Verweilzeiten sowohl laminare Strömung,
d. h . ein Durchschießen im Strömungskern, als auch unkontrollierte Rückmischung
durch freie Konvektion zu vermeiden und darüber hinaus ein Verweilzeitverhalten
entsprechend einer mehrstufigen Rührkesselkaskade zu erzwingen, wird erfindungsgemäß
durch folgende Maßnahmen gelöst: 1. Der Betrieb der Anlage erfolgt nicht gleichmäßig
sondern taktweise, d. h. statt dauernder langsamer Durchströmung wechseln sich kurze
Strömungstakte, in denen möglichst der gesamte Flüssigkeitsinhalt turbulent, vorzugsweise
in turbulenter Kolbenströmung, vorwärtsgeschoben wird, mit langen Ruhetakten ab.
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2. Um während der Ruhetakte, die mehrere Tage dauern können, eine
Rückmischung durch freie Konvektion zu verhindern, ist der Abklingreaktor durch
rückschlagventilähnliche Klappen in Kammern eingeteilt, so daß zwar in den einzelnen
Kammern ein Konzentrationsausgleich möglich ist, zwischen den Kammern jedoch kein
Stoffaustausch stattfindet.
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3. Durch die Anordnung des Vorratsbehälters über der eigentlichen
Abklinganlage ist es möglich, allein durch die Schwerkraft der im Vorratsbehälter
befindlichen Flüssigkeit im Abklingbehälter turbulente Strömung während der Dauer
des Strömungstaktes (bei geöffnetem Bodenventil des Vorratsbehälters) zu erzeugen.
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4. Die Form des Abklingreaktors sollte dazu so beschaffen sein, daß
die Länge des Strömungswegs wesentlich größer ist als die Abmessungen senkrecht
zum Strömungsweg. Obwohl sich eine rohrförmige Anlage dazu besonders anbietet, kommen
auch andere Formen, z. B. ein Rohr wechselnden Querschnitts oder eine Hintereinanderschaltung
mehrerer Behälter in Frage.
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5. Durch Wahl eines geeigneten Verhältnisses von Volumen des Einlaufbehälters
zu Volumen der Rohranlage bzw. der Segmente kann dabei das Verweilzeitspektrum den
praktischen Erfordernissen entsprechend eingestellt werden.
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6. Das Bodenventil des Vorratsbehälters kann ein durch elektrischen
Füllstandshöhenmeßgeber gesteuertes Magnetventil oder ein schwimmer- oder überlaufgesteuertes
Schnellventil sein. Der Auslauf aus der Anlage kann mit einer Aktivitätsmeßeinrichtung
und (oder) einer manuellen oder aktivitätsgesteuerten Umschaltung auf einen Reservehälter
versehen sein. Die bei starker Belastung des Abwassers mit
organischen
bzw. septischen Abfallen üblichen Maßnahmen wie Desinfektion, biologische Klärung,
Versetzen mit Lauge und spätere Neutralisation können wie bei konventionellen Abklinganlagen
oder wie bei üblichen Kleinkläranlagen durchgeführt werden. Unter Umständen ist
eine Entlüftung der Anlage vorzusehen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert,
es zeigen Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Anlage, Fig. 2 Klappenventile
für den Gegenstand nach Fig. 1 Die in den Figuren dargestellte Anlage besteht aus
einem rohrförmigen Abklingvolumen 1 mit vorgeschaltetem Zulaufbehälter 2.
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entsprechend Fig. t Der Zulaufbehälter wird kontinuierlich oder diskontinuierlich
gefüllt und bei Erreichen einer bes timmten Füllhöhe durch automatisches O#ffnen
des Bodenventils 3 in die tiefer liegende, nachgeschaltete Rohranlage 1 entleert.
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Die potentielle Energie der Flüssigkeit 4 im Einlaufbehälter wird
dabei dazu genutzt, die Flüssigkeit in der rohrförmigen Anlage turbulent und mit
stark kolbenförmigem Geschwindigkeitsprofil voranzuschieben. Während dieses Vorganges
muß der Zulauf in die gesamte Anlage nicht unterbrochen werden. Nach Leerlaufen
des Einlaufbehälters wird das Bodenventil 3 geschlossen, so daß sich der Behälter
2 erneut füllt. Die Flüssigkeit im Rohr ruht im wesentlichen in dieser Zeit. Zur
Verhinderung von freier Konvektion über den Rohrraum als Gesamthellt hin können
in die Rohre in Abständen rückschlagventil ähnliche Klappen entsprechend Fig. 2
eingebaut sein, die den gesamten Rohrraum in Segmente aufteilen, so daß Konvektion
und damit Mischung nur in den einzelnen Segmenten auftreten kann.
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Nach Verlassen der Abklinganlage strömt die Flüssigkeit in den Auffangbehälter
5, wobei der Auffangbehälter nach Prüfung der Rest-Radioaktivität durch eine besondere
Steuerung entleert werden kann.
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Die vorgeschlagene Anlage, deren wesentlich neue Gedanken der taktweise
Betrieb und die Verhinderung der Rückinischung durch rückschlagventilähnliche Klappen
sind, hat gegenüber allen bisher bekannten Systemen entscheidende Vorteile. Ihre
wesentlichen Vorzüge sind extrem einfache und daher billige- Konstruktion, das Fehlen
von Misch- und Rühreinrichtungen, Verstopfungssicherheit, Wartungsfreiheit, genau
berechenbare Abklingwirkung aufgrund des definierten Verweilzeitspektrums und Sicherheit
gegen Überlaufen und versehentliches Entleeren.
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