DE2629011C3

DE2629011C3 - Handschuhbox

Info

Publication number: DE2629011C3
Application number: DE19762629011
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter 6451 Rodenbach Felsmann; Knut Dr. 7514 Leopoldshafen Scheffler
Original assignee: Alkem GmbH
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-06-28
Filing date: 1976-06-28
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2629011A1; FR2357039A1; ES460182A1; DE2629011B2; BE856141A; FR2357039B1; JPS6246838B2; JPS531799A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handschuhbox mit einem Abluftsammeisystem, in der beim Umgang mit radioaktiven Medien — wie z. B. salpetersauren Lösungen — Nitrosegase entstehen. Diese nitrosen Gase sind Sauerstoffverbindungen des Stickstoffes, wie z. B. N₂O₅, Stickstoffmonoxid NO und Stickstoffdioxid NOj. Diese Gase, insbesondere das Stickstoffdioxid, sind sehr giftig und korrosiv und können in entsprechenden Konzentrationen beim Menschen Lungen- und Blutschäden erzeugen. Es ist daher notwendig, solche Gase, deren Entstehung sich nicht verhindern läßt, durch katalytische und chemische Umwandlung in ungiftige Gase, wie z. B. Stickstoff und Kohlendioxid, umzuwandeln. So ist es z. B. schon bekanntgeworden, diese Umwandlung mit reduzierenden Gasen, wie z. B. Wasserstoff, Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen, durchzuführen.

Auch beim Umgang mit radioaktiven Medien, wie z. B. salpetersauren Lösungen von Schwermetallen wie Uran und Plutonium, entstehen nitrose Gase. Da solche Arbeiten niemals in offenen Räumen ohne Schutzvorkehrungen durchgeführt werden dürfen, werden diese normalerweise· in ventilierten Abzügen oder in einer sogenannten Handschuhbox vorgenommen. Das sind ffoDe nach außen abgedichtete Kästen, die über iOJasfenster von außen einsehbar sind; und wobei die ■edienung von Hand über mit der Behälterwandung gasdicht verbundene Handschuhe aus gasundurchlässig gern Material erfolgt Der Innenraum einer Solchen Box Mt an ein kontinuierlich arbeitendes Zu- Und Ablüftsy' item angeschlossen, die Abluft wird dabei stets über filter geführt; Diese haben die Aufgäbe, eVtL radioaktive Partikelchen zurückzuhalten.

Insbesondere beim Arbeiten mit Salpetersäure, wenn z. B. uran- oder plutoniumhaltige Teile, wie der Ausschuß von Kernbrennstofftabletten aufgelöst werden soll, entstehen nitrose Gase, die unter keinen Umständen dem normalen Abluftsystem zugeführt werden dürfen. Zerlegungseinrichtungen für solche Gase, wie sie anfangs genannten worden sind, stellen umfangreiche Apparaturen dar, bei denen die Gefahr

ίο einer radioaktiven Verunreinigung und evtl. auch einer Explosion durchaus gegeben ist und deren Anwendung für den vorliegenden Fall daher sehr problematisch wäre.

Es stellt sich daher die Aufgabe, die in einer solchen Handschuhbox entstehenden nitrosen Gase zu vernichten, wobei die dazu vorzusehende Einrichtung räumlich sehr klein gehalten werden kann und bei der eine radioaktive Kontamination nicht zu befürchten »st bzw. eine Dekontamination keinerlei Schwierigkeiten bereiten würde.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Handschuhbox erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie mit Einrichtungen, bestehend aus einer mit Aktivkohle gefüllten, mit einer bis auf ca. 600°C regelbar einstellbaren elektrischen Heizung versehenen Patrone mit porösen Stirnwänden, versehen ist, zur chemischen Umwandlung der Niuosegase in solche Stoffe, die über an sich bekannte Filter dem Abluftsammeisystem zugeführt bzw. als Kondensat ausgeschieden werden könnea Infolge der großen Oberfläche der Aktivkohle steht eine außerordentlich große Reaktionsfläche zur Verfügung, so daß das gesamte Volumen des Reaktionsraumes — hier also der Aktivkohlepatrone — relativ klein im Verhältnis zu bekannten Anlagen gehalten werden kann. Da die Aktivkohle gleichzeitig auch als Filter wirkt, werden darin evti. mitgenommene radioaktive Partikel festgehalten, eine Auswechslung des Filters ist dann auch gleichzeitig mit einer Dekontamination der gesamten Umwandlungseinnchtung verbunden.

■to Zur weiteren Erläuterung dieser Erlindung sei ein in der Figur schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel näher besprochen.

Die Figur zeigt praktisch einen schematischen Querschnitt durch eine Handschuhbox. Die Wandung derselben ist mil I bezeichnet. Innerhalb derselben befindet sich ein Reaktionsgefäß 3. durch dessen angedeutete Stutzen z. B. Salpetersäure und plutoniumhaltige Stoffe zum Auflösen eingebracht werden. Durch Erwärmen des Inhaltes des Reaktionsgefäßes 3, z. B. mit

w Hilfe einer Heizspirale 31. wird der Auflösungsvorgang beschleunigt. Die entstehenden Dumpfe gelangen mit einem inerten Trägergas, ζ. B. Stickstoff, in einen darüber angeordneten Kondensator 4, der in seinem Inneren z. B. eine wassergekühlte Rohrschlange 41 enthält. Die nitrosen Gase allerdings werden dabei nichl kondensiert und gelangen in die darüber angeordnete Einrichtung 2, in der die Umwandlung derselben in Stickstoff und Kohlenmonoxidgas erfolgt. Diese Einrichtung ist, wie dargestellt, mit einem Flansch dicht mit der Behälterwandung der Handschuhbox 1 verbunden und besteht aus einem Mantelrohr 25, das von einer !Heizeinrichtung 26, vorzugsweise elektrischer Art,

umgeben ist Im Inneren des Mantelrohres 25 befindet sich die Patrone 21, die wiederum mit Aktivkohle 22 gefüllt ist Und gasdurchlässige, also pröse Stirnwände 23 Und 24, aufweist Diese Wände sorgen auch dafür, daß die Aktivkohle nicht weitefWändefii öder in den Reaktionsbehälter gelangen kann. Durch die elektrische

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Heizung 26 wird das Aktivkohlebett 22 auf etwa 600⁰C aufgeheizt und ist dadurch in der Lage, die nitrosen Gase zu reduzieren. Es entsteht dabei also ein reiner Stickstoff sowie vornehmlich Kohlenmonoxidgas. Diese werden über die Leitung 5 dem wieder im Handschuhkasten angeordneten Brenner 51 zugeführt, der das Kohlenmonoxidgas mit Hilfe des in der Handschuhbox 1 vorhandenen Sauerstoffes über der auf ca. 800° C erhitzten Platinspirale 52 zu Kohlendioxid oxidiert Ober die Leitung 54 gelangen die nun harmlosen Gase Stickstoff und Kohlendioxid in das Abluftfilter 6 und von dort über die Leitung 7 an das Abluftsystem der Gesamtanlage. Der Auffangtrichter 53 für die Flammengase aus dem Brenner 51 ist wassergekühlt und mit einer Ablaufrinne sowie einem Ablaufrohr 55 versehen. Durch diese zusätzliche Einrichtung werden mitgeführte Wasserdämpfe kondensiert und im Auffangbehälter 56 gesammelt.

Um eine Vorstellung von der Größenordnung der Umwandlungseinrichtung 2 zu geben, sei erwähnt, daß der Durchmesser der Patrone 21 beispielsweise 3 cm und seine Länge etwa 50 cm betragen können. Bestimmend für die Größe dieser Einrichtung ist dabei selbstverständlich der mengenmäßige Anfall an nitrosen Gasen, der wiederum von der Größenordnung der in der Handschuhbox 1 vorgesehenen Einrichtungen abhängt. Diese sind nicht auf jene beschränkt, die in dem Beispiel erwähnt, wurden, vielmehr sind auch andere apparative Möglichkeiten denkbar, bei deren Arbeiten nitrose Gase entstehen und die daher aus Sicherheitsgründen unbedingt beseitigt werden müssen.

Die Einrichtung 2 muß dabei selbstverständlich aus korrosionsbeständigem Material, z. B. austenitischen Stählen gefertigt sein. Die Heizeinrichtung kann als übergeschobener rohrförmiger Mantel für das Rohr 25 ausgebildet sein, sie kann jedoch auch aus zwei auseinanderklappbaren Hälften bestehen.

Auch könnte anstelle einer Elektroheizung eine Gasheizung vorgesehen werden oder eine Widerstand«,-beheizung der Patrone 21 selbst. Unabhängig von der Heizungsart für das Aktivkohlefilter 22 wird selbstvei · ständlich eine thermische Isolation in an sich bekannter Weise um diese Einrichtung 2 herum vorgesehen. Diese wurde allerdings in der schematischen Darstellung der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet

ίο Da durch den Umsetzvorgang der nitrosen Gase im Aktivkohlebett Kohlenstoff verbraucht und in gasförmiger Form dem Brenner 51 zugeführt wird, findet ein allmählicher Verbrauch der Aktivkohle statt, der dann letztlich auch den Zeitpunkt für den Ersatz dieser Patrone durch eine neue bestimmt. Der Auswechselvorgang für diese Patrone läßt sich vom Inneren der Handschuhbox aus ohne Schwierigkeiten durchführen, evtl. in der alten Patrone enthaltene radioaktive Verunreinigungen verbleiben darin. Die alte Patrone wird dann, wie es mit anderen radioakiiven Teilen auch vielfach geschieht, mit Hilfe einer i"1astikhülle gegen Kontaminations-Ausbreitung abgeschirmt und über eine nicht dargestellte Schleuse der Handschuhbox entnommen.

>5 Bei der Wichtigkeit der Einrichtung 2 für den Betrieb einer dtrartigen Handschuhbox ist es zweckmäßig, die Einsatzbereitschaft derselben nach Erreichen der Solltemperatur des Kohlebettes 22, z. B. durch eine Signallampe anzuzeigen und damit den chemischen

jo Betrieb in dieser freizugeben. Umgekehrt ist es auch zweckmäßig, beim Auftreten einer Störung in dieser Einrichtung 2 eine Warneinrichtung ansprechen zu lassen, damii der Betrieb innerhalb des Handschuhkastens und damit die Entstehung weiterer nitroser Gase

J5 sofort eingestellt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 26 29

1. Handschuhbox mit einem Abluftsammeisystem, in der beim Umgang mit radioaktiven Medien — wie z. B. salpetersauren Lösungen — Nitrosegase entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Einrichtungen (2), bestehend aus einer mit Aktivkohle (22) gefüllten, mit einer bis auf ca. 600° C regelbar einstellbaren elektrischen Heizung versehenen Patrone (21) mit porösen Stirnwänden (23, 24), versehen ist, zur chemischen Umwandlung der Nitrosegase in solche Stoffe, die über an sich bekannte Filter dem Abluftsammeisystem zugeführt bzw. als Kondensat ausgeschieden werden können.

2. Handschuhbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung (2) so an die Wandung der Handschuhbox (1) angebaut ist, daß die Patrone (21) vom Innenraum dieser Box (1) aus auswechselbar ist und diese Stelle während der Betriebes mit dem Entstehungsort nitroser Gas=, wie z. B. einem Reaktionsbehälter (3) und/oder einem Kondensator (4) verbunden ist.

3. Handschuhbox nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungseinrichtung (2) ausgangsseitig mit einer Rohrleitung (5) verbunden ist, die mit einem Gasbrenner (51) innerhalb der Box (1) in Verbindung steht, der zur Zündung beispielsweise mit einer elektrisch beheizten Platinspirale (52) versehen ist und daß die Abgase dieses Brenners (51) über einen gekühlten Trichter (53) mit Kondensatab'aufrohr (55) und ein Rohr (54) an ein Abluftfilter (6) angeschlossen ist.