DE3343396A1

DE3343396A1 - Verfahren zum dekontaminieren metallischer komponenten einer kerntechnischen anlage

Info

Publication number: DE3343396A1
Application number: DE19833343396
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 8560 Lauf Operschall; Hubert Dipl.-Ing. Stamm (FH), 8500 Nürnberg
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-11-30
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1985-06-05
Also published as: JPS60135799A; JPH0458919B2; EP0144036A2; EP0144036B1; DE3481530D1; US4632740A; EP0144036A3

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

VPA 83 P 6 0 δ 8 OE

Verfahren zum Dekontaminieren metallischer Komponenten einer kerntechnischen Anlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dekontaminieren metallischer Komponenten einer kerntechnisehen Anlage durch Elektropolieren mit Hilfe von Elektroden und einer Elektrolytflüssigkeit.

Bei dem aus der DE-OS 31 36 187 bekannten Verfahren der oben genannten Art wird die Elektrolytflüssigkeit mit Hilfe einer Hochdruckpumpe durch Düsen gegen die Innenwand eines Rohres geschleudert, die über einen in der Achse des Rohres verlaufenden Schlauch beaufschlagt werden, wobei der Schlauch mit Düsen und Elektroden durch den Rückstoß der Elektrolytflüssigkeit bewegt werden soll. Als Elektrode umgibt ein wendeiförmiger Draht den Schlauch. Eine Schutzkappe am freien Ende des Schlauches soll das zu rasche Abfließen der Elektrolytflüssigkeit verhindern. Dennoch ist zu vermuten, daß schon im Hinblick auf die Rückstoßbewegung beträchtliche Mengen an Elektrolytflüssigkeit benötigt werden. Dies gilt auch für die in der europäischen Patentanmeldung 0 074 464 beschriebene Vorrichtung zum Dekontaminieren, bei der die als Elektrolyt verwendete Phosphor- und Schwefelsäure als ein die Komponente einhüllendes Bad verwendet wird.

Beim Bekannten ist nicht dargelegt, wie die Elektrolytflüssigkeit nach dem Dekontaminieren behandelt wird, ohne daß der damit entstehende radioaktive Abfall, der seinerseits strahlungssicher beseitigt

Sm 2 Hgr / 18.11.1983

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werden muß, nicht ebenfalls umfangreich wird. Deshalb liegt die Aufgabe der Erfindung in einer Dekontamination, bei der nur geringe Mengen an letztlich zu beseitigenden Abfällen anfallen. Die Beseitigung soll außerdem möglichst einfach sein. Darüber hinaus soll das neue Verfahren so auszugestalten sein, daß der Aufwand für die. chemische Dekontamination vor allem in bezug auf die radioaktiven Korrosionsprodukte, im wesentlichen also die Gamma-Strahler Co-58, Co-60, Cr-51, Mn-54, Zn-65 , Sb-124 und Ce-144, erheblich verringert ist.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Elektrolytflüssigkeit während der Dekontaminationsbehandlung in einem Kreislauf über ein Filter geführt wird.

Bei der Erfindung kommt man zu einer Verringerung der Menge der Elektrolytflüssigkeit, weil das Flüssigkeitsvolumen durch die ständige Filtration gereinigt wird. Man erhält eine weitgehende Konzentration der Aktivitätsträger im Filter. Somit kann die Elektrolytflüssigkeit länger und öfters eingesetzt werden. So wird der radioaktive Abfall (Sekundärwaste) reduziert. Es genügt im wesentlichen, verbrauchte Filter strahlungssicher zu beseitigen. Dabei hat sich die Erfindung mit guten Dekontaminationsergebnissen bewährt.

Als Filter sind bei der Verwirklichung der Erfindung Kerzenfilter aus einem säurefesten Material, insbesondere aus Kunststoff, geeignet. Wichtig ist eine mögliehst geringe Porenweite, um die in der Elektrolytflüssigkeit gelösten Oxidpartikelchen abscheiden zu können. Die Porenweite sollte höchstens 1,5 Jam betragen. Noch günstigere Ergebnisse erhält man mit einem Filter, dessen Porenweite 1,2 jum oder weniger beträgt.

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Wegen der ständigen Reinigung kommt man bei der Erfindung mit wenig aggressiven Elektrolytflüssigkeiten aus. Deshalb kommen verschiedene organische oder anorganische Säuren geringer Konzentration in Frage. Man kann auch mit Laugen arbeiten. Der Elektrolytgehalt in einer wäßrigen Lösung braucht nur wenige Gewichtsprozent zu betragen. Besonders geeignet für die Behandlung austenitischer Werkstoffe ist Phosphorsäure mit einer Konzentration von 8 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere 10 Gewichtsprozent.

Zusätzlich zur elektrochemischen Lösung der kontaminierten Oxidschicht auf den metallischen Komponenten kann die Dekontamination vorteilhaft durch eine mechanische Einwirkung verstärkt werden. Dazu kann einmal mit Ultraschall, vorzugsweise im Kilohertz-Bereich, eine Relativbewegung zwischen Elektrolytflüssigkeit und Komponente erzeugt werden. Ferner kann man durch hohen Elektrolytdurchsatz große Strömungsgeschwindigkeiten (>1m/s) mit einer erosiven Wirkung an der zu dekontaminierenden Oberfläche erzeugen, insbesondere dadurch, daß man die Strömungsquerschnitte für den Elektrolytdurchsatz als enge Spalten ausbildet. Als weitere Möglichkeit kann die Elektrolytflüssigkeit auch mit Hilfe einer Elektrode längs der Komponente bewegt werden. Dazu ist besonders eine mit einem Wischmittel gefüllte trogförmige Elektrode geeignet. Sie bildet mit der Komponente einen die Elektrolytflüssigkeit begrenzenden Raum. Als Wischmittel und Träger der Elektrolytflüssigkeit

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wird vorteilhaft ein Kunststoffschwamm aus Polyester oder Polypropylen verwendet. Man kann aber auch mit einer Kunststoffbürste arbeiten, um die mechanische Wirkung zu verbessern, die zu einem Aufbrechen der kontaminierten Oxidschicht beiträgt.

Die zu dekontaminierende Komponente kann in einer Kunststoffwanne behandelt werden, aus der die Elektrolytflüssigkeit in den Filter geführt wird. Dies gilt besonders für den Fall, daß Außenflächen zu dekontaminieren sind, die wegen ihrer Oberflächenform mit einer Elektrode nicht so dicht eingeschlossen werden können, daß praktisch keine Elektrolytflüssigkeit austreten kann. Bei Komponenten mit einem zu dekontaminierenden Hohlraum kann man diesen bis auf einen Auslaß für die Elektrolytflüssigkeit verschließen, so daß die Komponente in bekannter Weise selbst als Behälter verwendet wird. Es ist aber auch möglich, beides zu kombinieren, um Verunreinigungen durch austretende Elektrolytflüssigkeit zu vermeiden.

Die Größe der trogförmigen Elektroden richtet sich nach der Krümmung der zu behandelnden Oberflächen. Bei schwachen Krümmungen kann man großflächige Elektroden verwenden. Andererseits ist es auch möglich, zur Vergrößerung der insgesamt wirksamen Elektrodenflächen mehrere Elektroden mit einer gemeinsamen Spannungsquelle und einem gemeinsamen Filter parallel zu betreiben.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Figur schematisch dargestellt ist.

Das zu dekontaminierende Rohrstück 1 ist als Anode

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mit einer Gleichspannungsquelle 2 verbunden. Die Kathode ist als Trog 3 ausgebildet, der einen Schwammkörper 4 aus Polyester umschließt. Die Elektrode 3 ist zu diesem Zweck aus einer Grundplatte 6 mit Kreisquerschnitt und einem diese und den Schwammkörper 4 umschließenden umgebördelten Randstreifen 7 zusammengesetzt, über den der Schwammkörper 4 hinausragt. An der Grundplatte 6 ist ein Griff 8 angebracht, mit dem die Elektrode 3 von Hand längs der Innenfläche des Rohres 1 geführt werden kann, so daß der Schwammkörper 4 auf der Innenfläche 9 des Rohrstückes 1 entlangwischt.

Durch die Grundplatte 6 führt eine Leitung 10, durch die in Richtung der Pfeile 11 als Elektrolytflüssigkeit Phosphorsäure mit einer Konzentration von 10 Gewichtsprozent in einem Kreis umläuft. Der Kreis schließt neben dem Schwammkörper 4 ein Kerzenfilter 12 und eine Elektrolytpumpe 13 sowie eine Kunststoffwanne 14 ein, aus der die aus dem Schwammkörper 4 austretende Elektrolytflüssigkeit abgesaugt wird. Mit Hilfe einer Unterlage 15 ist das Rohrstück 1 über der Kunststoffwanne 14 schräg gelagert, so daß die Elektrolytflüssigkeit einseitig abfließt.

Die Elektrolytflüssigkeit hat eine Temperatur von 25 bis 40⁰C, weil sie sich bei der Dekontamination erwärmt. Die Stromflächenbelastung liegt bei etwa 20 Ampere/ dm^. Behandelt man mit diesen Werten zum Beispiel austenitischen Stahl DIN 1.4550, wobei 10 bis 15 Minuten für eine Fläche von 6 dm² aufgewendet werden, so verringert sich eine vor der Dekontamination vorliegende Strahlenbelastung von mehr als 600 mR/h auf Werte von weniger als 20 mR/h. Die Rohrinnenfläche zeigt sich anschließend metallisch blank. Die dabei abgelöste Oxid-

schicht ist in der Filterkerze 12 mit einer Porenweite von <1,2 μπι mit 9090 der Aktivität abgeschieden.

Vor der Wiederverwendung muß das Rohr gespült werden, damit es chemisch neutral ist. Diese Spülung kann viel weniger aufwendig sein, wenn als Elektrolyt eine beim Normalbetrieb des Rohres 1 ohnehin vorhandene Chemikalie, zum Beispiel die in einem Druckwasserreaktor zur Reaktivität sregelung verwendete Borsäure, eingesetzt wird.

Die Beseitigung der bei der Dekontaminierung anfallenden abgelösten Aktivitätsträger erfolgt bei der Erfindung durch eine Endlagerung der Filterkerze 12 mit bekannten Mitteln. Die Elektrolytflüssigkeit selbst kann für weitere Anwendungen erhalten bleiben.

13 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

Patentansprüche

- 7 - VPA 83 P 6 O 6 8 DE

hj. Verfahren zum Dekontaminieren metallischer Komponenten einer kerntechnischen Anlage durch Elektropolieren mit Hilfe von Elektroden und einer Elektrolytflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytflüssigkeit während der Dekontaminationsbehandlung in einem Kreislauf über einen Filter geführt wird.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filter mit einer Porenweite von 1,5 pm oder weniger verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolytflüssigkeit eine wäßrige Lösung mit einer Elektrolytkonzentration von höchstens 20 Gewichtsprozent verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß Phosphorsäure mit einer Konzentration von 8 bis 15 Gewichtsprozent verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß mit Ultraschall eine Relativbewegung zwischen Elektrolytflüssigkeit und Komponente erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a durch gekennzeichnet, daß durch hohen Elektrolytdurchsatz große Strömungsgeschwindigkeiten (i.1m/s) mit einer erosiven Wirkung an der zu dekontaminierenden Oberfläche erzeugt werden.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß die Elektrolytflüssigkeit mit Hilfe einer Elektrode längs der Komponente bewegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine trogförmige Elektrode verwendet wird, die mit einem Wischmittel gefüllt ist, und daß die Elektrolytflüssigkeit durch das Wischmittel geführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wischmittel ein feinporiger Kunststoffschwamm aus Polyester oder PoIypropylen verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Wischmittel ein saugfähiges Kunststoffvlies aus Polyester oder PoIypropylen verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente in einer Kunststoffwanne -behandelt wird, aus der die Elektrolytflüssigkeit in den Filter geführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kom- ponente mit einem Hohlraum bis auf einen Auslaß für die Elektrolytflüssigkeit verschlossen ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Elektroden mit einer gemeinsamen Spannungsquelle und einem gemeinsamen Filter parallel betrieben werden.