DE3606317C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontamination des
Abgases des Brennstoffkreislaufs eines Fusionsreaktors gemäß
dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durch
führung des Verfahrens gemäß dem Oberbgriff von Anspruch 4.
Das Abgas des Brennstoffkreislaufs eines Fusionsreaktors
enthält ca. 85 Vol.-% Edelgase und ca. 15 Vol.-% Verunreini
gungen, einschließlich geringer Restmengen von schwerem
Wasserstoff. Die Verunreinigungen fallen in der Form von
Argon, tritiierten und/oder deuterierten Kohlenwasserstoffen,
insbesondere tritiiertem und/oder deuterierten CH₄,
tritiiertem und/oder deuteriertem Wasser und tritiiertem
und/oder deuteriertem Ammoniak an. Das Abgas muß daher so
wohl von freiem Tritium als auch von Tritium enthaltenden
Verunreinigungen befreit bzw. bis auf die für die Emission
zulässigen Grenzwerte dekontaminiert werden, bevor das Rest
abgas in die Umgebungsatmosphäre abgeleitet werden kann.
Außerdem ist die Wiedergewinnung des Tritiums und des Deute
riums aus den diese enthaltenden Verbindungen und die Rück
führung des Tritiums und des Deuteriums in den Brennstoff
kreislauf wünschenswert, nicht zuletzt deshalb, weil auf
diese Weise eher gewährleistet ist, daß das Tritium aus der
Umgebungsatmosphäre ferngehalten wird.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dekontamination gemäß
dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs ist in den "Procee
dings of Tritium Technology in Fission, Fusion and Isotopic
Application", Dayton, Ohio, April 29 (1980), in den Seiten
115 bis 118 vorgeschlagen worden. Hierbei soll das die
Verunreinigungen enthaltende Abgas zunächst einen Zwischen
behälter durchströmen, danach einen katalytischen Reaktor
zur Reduktion von Sauerstoff mit Wasserstoff bei 450 K
passieren, wonach alle Verunreinigungen in einem Molekular
siebbett bei 75 K adsorptiv festgehalten und so aus dem
Abgas abgetrennt werden. Nach Erhitzen des Molekularsiebbet
tes auf 400 K, wodurch die Verunreinigungen desorbiert werden,
werden diese in einem sauerstoffgebenden Festbett bei
800 K oxidiert zu tritium- bzw. deuterium-haltigen Wasser
und zu tritium- bzw. deuterium-freien Verbindungen, nämlich
zu CO₂, N₂ und Ar. Das tritium- bzw. deuterium-haltige Was
ser wird nun ausgefroren bei 160 K, danach periodisch ver
dampft und einem heißen Uranmetall-Bett zugeleitet, welches
bei 750 K das Wasser zu D- bzw. T-haltigem Wasserstoff und
festem UO₂ umsetzt. Anstelle der Reduktion durch das Uran-
Metall-Bett kann auch eine Reduktion mit Hilfe einer Elek
trolysezelle durchgeführt werden.
Die bisher vorgeschlagenen Verfahren weisen folgende Nach
teile auf:
- - viele Prozeßschritte,
- - hohe Temperaturen und damit die Gefahr von Tritiumver lusten durch Permeation,
- - Betrieb des sauerstoffgebenden Festbettes bei hohen Tempe raturen, womit eine eventuelle Sinterung der Festbetteil chen verbunden ist und ein Sauerstoffabgabeüberschuß (Desaktivierung), welcher die Heißmetallgetter belastet,
- - oxidative Umsetzung von Ammoniak und Kohlenwasserstoffen und Rückreduktion des gebildeten Wassers (Belastung der Heißmetallgetter),
- - Oxidation von Wasserstoff und Rückreduktion des gebildeten Wassers (Belastung der Heißmetallgetter),
- - hoher radioaktiver Feststoffabfall und
- - Bildung von Stickoxiden während der NH₃-Oxidation am sauerstoffabgebenden Feststoffbett.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Dekontamination des Abgases des Brenn
stoffkreislaufs eines Fusionsreaktors von Abgasbestandtei
len, welche Tritium und/oder Deuterium in chemisch gebunde
ner Form enthalten, zu schaffen, bei welchem Verluste an
Tritium und/oder Deuterium durch Permeation und die hohe
Belastung der Heißmetallgetter-Werkstoffe, wie sie bei den
bisher bekannten, entsprechenden Verfahren auftrat, sowie
die Bildung von Stickoxiden vermieden werden. Das Verfahren
soll energiesparender als die bisher bekannten Verfahren
und einfach durchführbar sein. Das freigesetzte Tritium
und/oder Deuterium soll(en) ohne weitere Behandlungsmaßnah
men mit Ausnahme einer Isotopentrennung in den Brennstoff
kreislauf rückführbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den
im Kennzeichen des ersten Anspruchs und durch eine Vorrichtung
mit den im Kennzeichen des vierten Anspruchs beschriebenen
Merkmale gelöst.
Die weiteren Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vor
richtung an.
Das Abgas des Brennstoffkreislaufs eines Fusionsreaktors hat
etwa folgende Zusammensetzung:
80 bis 85 Mol-% He, Ar
15 bis 20 Mol-% N(D, T)₃, C(D, T)₄ (D, T)₂O, (D, T)₂, CO, CO₂, N₂ und O₂.
80 bis 85 Mol-% He, Ar
15 bis 20 Mol-% N(D, T)₃, C(D, T)₄ (D, T)₂O, (D, T)₂, CO, CO₂, N₂ und O₂.
Selbstverständlich kann ein Teil der schweren Wasserstoff
isotope durch leichten Wasserstoff (Protium) in den entspre
chenden Verbindungen ersetzt sein.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung sind darin zu sehen, daß
- a) eine Reduktion der Anzahl der Prozeßschritte erreicht wird,
- b) mit Ausnahme der Zersetzungstemperaturen für NH₃ und CH₄ die maximale Arbeitstemperatur innerhalb des Kreislauf systems 300°C nicht überschreitet und dadurch keine Tritiumverluste durch Permeation durch metallische Wände erfolgen kann,
- c) eine Minimierung des radioaktiven Feststoffabfalls er reicht wird,
- d) eine Reduktion der Belastung des Sauerstoffgetters (des Metallbettes) auf ein Minium erfolgt (keine In-situ O₂- Bildung durch thermische Zersetzung des sauerstoffabge benden Festbettes); keine H₂-Oxidation und Rückreduk tion);
- e) keine Stickoxid-Bildung stattfindet und
- f) im Falle der Zusammensetzung von Zersetzung der tritiier ten und/oder deuterierten Verunreinigungen Ammoniak und Kohlenwasserstoffe mit der Abtrennung des Tritiums bzw. des Deuteriums: Verschiebung der der chemischen Reaktionen in eine für das Verfahren vorteilhaftere Richtung.
Bei dem zum Stande der Technik genannten Verfahren kann es
sowohl bei der katalytischen Oxidation der oxidierbaren
Abgasbestandteile als auch bei der Reduktion des Wasser zu
Wasserstoff im Uran-Bett zu Permeationsverlusten von schwe
rem Wasserstoff kommen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das Abgas als Feed-Gas
in eine im Kreislauf geführte Rohrleitung eingeführt, durch
strömt einen Pufferbehälter und passiert danach bei etwa
Raumtemperatur (20° bis 25°C) ein als Katalysator arbeiten
des Festbett. Dieses enthält beispielsweise Hopcalite
(CuO/MnO₂) oder Perowskite. Hieran wird im Abgas enthaltener
Sauerstoff und Kohlenmonoxid selektiv zu CO₂ konvertiert.
Bei Sauerstoffdefizit im Gas setzt das Festbett stöchiome
trische Sauerstoffmengen frei. Das diesen Katalysator ver
lassende Abgas wird nachfolgend an einem Bett, welches z. B.
Uranmetall oder Titanmetall enthalten kann, bei einer Tempe
ratur zwischen 200° und 300°C, vorzugsweise bei 250°C,
vorbeigeführt, bei welchem Wasser unter Bildung von Wasser
stoff und z. B. Uranoxid zersetzt und evtl. nicht zu Kohlen
dioxid umgesetzter Sauerstoff gegettert wird. Das diesen
Sauerstoffgetter verlassende Abgas wird durch ein
Gefäß mit Membranen aus Palladium oder aus einer Palladium-
Silber-Legierung bei einer Temperatur zwischen 300° und 450°
C, vorzugsweise bei 400° bis 450°C, geleitet und der im
Abgas enthaltene Ammoniak an den Membranen quantitativ zer
setzt. Die Membranen können als direkt geheiztes Rohr oder
Rohrbündel, ummantelt von einem gekühlten Außenbehälter
ausgestaltet sein. Aus diesem wird der bei
der Crackung entstandene schwere Wasserstoff abgeleitet und
falls erforderlich, nach Passieren einer Wasserstoffisoto
pentrennanlage, in den Brennstoffkreislauf des Fusionsreak
tors zurückgeführt. Das auf diese Weise vom Ammoniak be
freite Abgas wird danach durch ein Nickel-Katalysator-Fest
bett, welches auf eine Temperatur von 250° bis 450°C,
vorzugsweise auf 450°C, erhitzt wird, zur Zersetzung der
Kohlenwasserstoffe, insbesondere des Methans, hindurchge
führt. Die Zersetzung erfolgt nach folgender Formel, bei
welcher der Einfachheit halber alle Wasserstoffisotope ge
meinsam mit H bzw. H₂ bezeichnet werden (diese vereinfachte
Bezeichnungsweise wird auch im folgenden beibehalten):
Mit der Zeit erschöpft sich der Katalysator und muß entweder
verworfen oder mit leichtem Wasserstoff bei ausreichend
hoher Temperatur regeneriert werden.
Während das bekannte Verfahren aus mindestens 7 Verfahrens
schritten besteht, deren einzelne Betriebstemperaturen weit
voneinander entfernt sind, die weiteste Temperaturdifferenz
zweier aufeinander folgender Schritte beträgt 640°, ist das
erfindungsgemäße Verfahren so aufgebaut, daß die drei oder
vier Schritte wesentlich geringere Temperaturdifferenzen auf
ausschließlich ansteigender Linie aufweisen. Während bei dem
zum Stande der Technik gehörigen Verfahren die katalytische
Oxidation aller oxidierbarer Bestandteile des Abgases bei
527°C erfolgt, wird im erfindungsgemäßen Verfahren die
katalytische Oxidation nur selektiv für CO bei niedrigen
Temperaturen im Bereich von 20° bis 25°C angewendet. Die
darauf folgende Reduktion von
Wasser und Entfernung von Sauerstoff durch ein Gettermetall
bei mäßiger Temperatur, beispielsweise bei 250°C, ermög
licht dann den (die) Zersetzungsschritt(e) für Ammoniak und
Kohlenwasserstoffe. Hierbei spielt es für die quantitative
Zersetzung des Ammoniaks keine Rolle, ob an der Membrane
aus Palladium oder aus Palladium-Silber-Legierung oder am
Ni-Katalysator zersetzt wird.
Im folgenden wird anhand einiger Figuren und der Beschrei
bung beispielhafter Versuche die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel
für die erfindungsgemäße Vorrichtung, in welchem die Zer
setzung des Ammoniaks und die Zersetzung der Kohlenwasser
stoffe in zwei verschiedenen Bauteilen er
folgt.
Fig. 2 gibt eine
andere Version der erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder, bei
welcher Ammoniak und Kohlenwasserstoffe gleichzeitig im
gleichen Bauteil zersetzt werden.
Fig. 3 zeigt eine Versuchsan
ordnung, mit welcher die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens ermittelt worden ist.
Aus Fig. 4 ist die Wirksamkeit der Zersetzungsreaktion bei
Methan erkennbar, aus Fig. 5 die bei Ammoniak.
Die Vorrichtungsbeispiele aus den Fig. 1 und 2 unter
scheiden sich nur dadurch, daß die Kombina
tion des außen gekühlten Gefäßes 5, welches die auf 450°C
erhitzten Membranen enthält, mit dem außen gekühlten, innen
auf 450°C aufgeheizten Bett 10 des Beispiels in Fig. 1
durch einen einzigen Bauteil, nämlich durch das außen ge
kühlte Gefäß 11, welches das auf 400° aufgeheizte Membran
rohr 14 enthält im Beispiel der Fig. 2 ersetzt ist. Das
spiralig gewendelte Membranrohr 14 enthält im letzteren
Beispiel den auf einen keramischen Träger aufgezogenen
Nickel-Katalysator 13. Die Regenerierung des mit Kohlenstoff
beaufschlagten Ni-Katalysator 13 erfolgt durch Einleiten
des Regeneriermittels aus leichtem Wasser
stoff 25 durch den Gasauslaß 12 und durch das Membranrohr
14. Hierzu werden zuvor die Ventile 24 in der Leitung 21
geschlossen und das Ventil 27 geöffnet. Bei etwa gleicher
Betriebstemperatur, ca. 450°C, reagiert der Kohlenstoff mit
dem H₂. Das entstehende Methan-H₂-
Gemisch 28 wird durch den Regeneriermittel-Auslaß 26 der
Leitung 21 abgezogen. Die weiteren Bauteile dieser beiden
Vorrichtungen sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
Tabelle:
1 Pufferbehälter
2 Katalysator-Bett mit z. B. Hopcalit
3 Metall-Bett mit z. B. Uran
4 Membran z. B. aus Palladium
6 Nickel-Katalysator
7 Regeneriermittel-Einlaß in das Bett 10
8 Regeneriermittel-Auslaß aus dem Bett 10
9 Regeneriermittel, z. B. H₂
12 Gasauslaß für die Wasserstoffisotopen aus dem Gefäß 11
15 Zufuhrleitung im Gefäß 11 für das Abgas aus dem Metallbett, mit der Leitung 21 verbunden
16 Abführleitung aus dem Gefäß 11 für das dekontaminierte Abgas
17 Innenwandung des Gefäßes 11
18 Heizung für das Behältnis 14
19 Kühlung des Gefäßes 11
21 im Kreislauf geführte Leitung
22 Gasauslaß für die Wasserstoffisotopen aus dem Gefäß 5
23 Pumpen
1 Pufferbehälter
2 Katalysator-Bett mit z. B. Hopcalit
3 Metall-Bett mit z. B. Uran
4 Membran z. B. aus Palladium
6 Nickel-Katalysator
7 Regeneriermittel-Einlaß in das Bett 10
8 Regeneriermittel-Auslaß aus dem Bett 10
9 Regeneriermittel, z. B. H₂
12 Gasauslaß für die Wasserstoffisotopen aus dem Gefäß 11
15 Zufuhrleitung im Gefäß 11 für das Abgas aus dem Metallbett, mit der Leitung 21 verbunden
16 Abführleitung aus dem Gefäß 11 für das dekontaminierte Abgas
17 Innenwandung des Gefäßes 11
18 Heizung für das Behältnis 14
19 Kühlung des Gefäßes 11
21 im Kreislauf geführte Leitung
22 Gasauslaß für die Wasserstoffisotopen aus dem Gefäß 5
23 Pumpen
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde in einer Versuchs
anordnung, welche schematisch in der Fig. 3 dargestellt ist,
untersucht. Hierzu wurde
ein zu behandelndes Prozeßgas dadurch
simuliert, daß jeweils Gasgemisch aus Helium mit bis zu 15
Mol-% Amoniak und/oder Methan ohne oder mit Zusatz gerin
ger Mengen anderer relevanter Gase verwendet wurden. Diese
Gasgemische wurden in der Versuchsanordnung durch Einspeisen
der Gase Helium durch das Einlaßventil 31, Ammoniak durch
das Einlaßventil 32, Methan durch das Einlaßventil 33 und
andere Gase durch das Einlaßventil 30 hergestellt. Bei hohem
Durchsatz, nämlich
bei 150 l/h, wurden die Gasgemische durch das Nickel-Kataly
satorbett 36 geleitet. Der in einem Quarzrohr befindliche
Katalysator wird von außen mit einem aufklappbaren Rohrofen
(durch die Heizung 37
angedeutet) auf die gewünschte Temperatur erhitzt. Der Rohr
ofen ist an einen vollelektronischen Regler
angeschlossen. Das Gasgemisch wurde danach
durch eine Pd/Ag-Membran 41 geleitet, die mit Hilfe einer
Heizung 38 bei einer Temperatur von 450°C betrieben
wurde und der aus der katalytischen Zersetzung von Methan
bzw. Ammoniak gebildete Wasserstoff durch den Auslaß 42
kontinuierlich abgetrennt. Sowohl der Katalysatorbehälter 36
als auch die Pd/Ag-Membran 41 können jeweils mit einem
Bypaß 39 bzw. 40 umfahren werden. Die Zusammensetzung des
resultierenden Gases wurde dann mit Hilfe eines Gaschromato
graphen 43 mit schreibendem Integra
tor 44 unter Verwendung von Porapak Q,
Porapak R oder Molekularsieb 5 A-Säulen analysiert. Darüber
hinaus ist ein Quadrupolmassenspektrometer 46 direkt über
ein Gaseinlaßsystem 45 an den Kreislauf 52 angeschlossen.
Um Kondensationseffekte zu
vermeiden, wurde das Gaseinlaßsystem erhitzt.
Zur Datenauswertung wurde ein Rechner 48
verwendet, der über ein Kupplungsteil 47 an das Quadrupol
massenspektrometer 46 angeschlossen ist.
Somit können über
einen Zeitraum von Stunden dem Kreislauf praktisch konti
nuierlich Proben entnommen werden, ohne dabei einen Druckab
fall zu erzeugen. Für die Untersuchungen wurde ein sehr
hoher Durchsatz gewählt. Dadurch fiel die Konversion pro
Durchgang gering aus und die Interpretation der Meßergebnis
se konnte leicht, nach dem Prinzip eines Batch-Reaktors,
vorgenommen werden. Die Versuchsanordnung enthielt noch
mehrere Druckregler 34, Manometer 35, ein Expansionsgefäß
49, ein Durchflußmesser 50 und mehrere Pumpen 51, sowie
Ventile.
In der oben beschriebenen Versuchsanordnung wurde ein Gasge
misch aus Helium und 14,5 Mol-% Methan bei 450°C über
einen Nickel-Katalysator auf keramischem Träger mit der
Handelsbezeichnung BASF Typ G1-22 im Kreislauf umgepumpt.
Das Kreislaufvolumen betrug 6 l, das Katalysatorvolumen 5 ml.
Die Temperatur des Gefäßes mit den Palladium-Membranen wurde
auf 25°C gehalten. Der Nachweis für die Zersetzung von
Methan in Helium als Trägergas wurde durch massenspektrome
trische Analyse des Methan- und Wasserstoffgehaltes nachge
wiesen. Das Ergebnis zeigt die Fig. 4 im linken Teil der
Kurve (bis vier Stunden). Zu Beginn des Versuches wurde eine
Zersetzung des Methans angezeigt, die jedoch nach etwa zwei
Stunden stagnierte. Die Photoelektronen-
Spektroskopie der Oberfläche des Katalysators hat ergeben,
daß der produzierte Kohlenstoff in elementarer und nicht in
karbidischer Form vorliegt.
Wird jedoch die Palladium-Membran auf 400°C erhitzt, dann
wird dem System der durch die Zersetzung von Methan
gebildete Wasserstoff kontinuierlich entzogen. Hierdurch
bedingt findet eine Verlagerung des chemischen Gleichge
wichts in Richtung Produkt-Wasserstoff statt, was zur Folge
hat, daß der Umsatz quantitativ wird (siehe Fig. 4, rechter
Teil der Kurve zwischen vier und sechs Stunden).
Die Regenerierung des Nickel-Katalysators wurde durch Über
leiten von leichtem Wasserstoff in Helium als Trägergas im
Temperaturbereich zwischen 250° und 450°C erreicht. Der auf
dem Nickel-Katalysator abgelagerte elementare Kohlenstoff
wurde durch die Wasserstoffzufuhr in Methan überführt und
ausgetragen.
Ein Gasgemisch aus Helium und ca. 15 Mol-% Ammoniak wurde
mit einem Durchfluß von 18 l/h durch die Versuchsanordnung
geführt. Hierbei wurde der Ammoniak im Gefäß mit der Pd/Ag-
Membran (Oberfläche 1,2 m²) bei 400°C zersetzt. Die mas
senspektrometrisch gemessene Zersetzungsgeschwindigkeit in
Abhängigkeit von vier Ammoniakausgangskonzentrationen zeigt
Fig. 5. Die Ammoniak-Partialdrücke der Ausgangskonzentra
tionen betrugen für
○ 87,10 mbar
* 35,48 mbar
∆ 14,14 mbar
• 9,33 mbar.
* 35,48 mbar
∆ 14,14 mbar
• 9,33 mbar.
Die aus der Ammoniakzersetzung ermittelte Reaktionsgeschwin
digkeitskonstante betrug 4 × 10¹³ Moleküle pro cm² und
Sekunde. Der Umsatz ist quantitativ.
Unter Umgehung des Nickel-Katalysators wurde ein Gemisch aus
Helium und ca. 15 Mol-% mit einer Strömungsgeschwin
digkeit von 18 l/h über einen Zeitraum von vier Stunden im
Kreislauf über die Palladium-Membrane gepumpt. Die Tempera
tur der Palladium-Membran betrug 400°C. Massenspektrome
trisch konnte keine Abnahme der Methan-Konzentration nachgewiesen
werden. Dies bedeutet, daß an der Palladium-Membrane
ausschließlich Ammoniak zersetzt wird, jedoch nicht Methan.
Im Gegensatz hierzu aber wird am Nickel-Katalysator nicht
nur Methan, sondern auch Ammoniak zersetzt.
Claims (8)
1. Verfahren zur Dekontamination des Abgases des Brennstoff
kreislaufs eines Fusionsreaktors, bei dem
- a) Ammoniak und/oder Kohlenwaserstoffe, die Tritium
und/oder Deuterium in chemisch gebundener Form enthal
ten, entfernt werden, indem
- - das Tritium und/oder Deuterium aus den Bindungen frei gesetzt,
- - aus dem Abgas abgetrennt und
- - in den Brennstoffkreislauf rückgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- b) der Ammoniak und/oder die Kohlenwasserstoffe durch Mit tel zum Zersetzen sowohl des Ammoniaks als auch der Koh lenwasserstoffe geleitet und dadurch in die Elemente ge spalten werden,
- b1) wobei als Mittel zur Spaltung des Ammoniaks in die
Elemente
- - eine Membran aus Palladium oder
- - eine Membran aus einer Palladium-Silber-Legierung oder
- - ein Nickel-Katalysator
- und
- b2) als Mittel zur Spaltung der Kohlenwasserstoffe in die Elemente ein Nickel-Katalysator eingesetzt wird,
- c) danach die freigesetzten Wasserstoffisotope
- - durch eine Membran hindurchgeführt,
- - vom Restgasstrom abgetrennt und
- - abgeleitet werden,
- wobei die Abtrennung der freigesetzten Wasserstoffisotope nacheinander oder in einem Verfahrensschritt erfolgt, wonach
- d) das dekontaminierte Abgas in die Umgebungsluft abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Mittel zur Spaltung des Ammoniaks und der Kohlenwasser
stoffe in die Elemente ein Nickel-Katalysator eingesetzt
wird,
der
- - auf einen keramischen Katalysatorträger aufgebracht und
- - von der Membran umgeben wurde und
- - im Temperaturbereich zwischen 250°C und 450°C gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichent, daß
vor der Spaltung des Ammoniaks und/oder der Kohlenwasser
stoffe in die Elemente gemäß Schritt b) das Abgas
- e) zunächst einer selektiven Oxidation an einem Oxidations katalysator unterzogen wird, wobei der Bestandteil CO zu CO₂ oxidiert wird und danach
- f) mit einem O₂-Fänger (Getter)-Metallbett bei einer Tempera tur zwischen 200°C und 300°C in Kontakt gebracht wird, wobei der Abgasbestandteil Wasser reduziert und der Abgasbestandteil O₂ entfernt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 3 mit
- - einem Pufferbehälter,
- - einem Katalysator-Bett und
- - einem heizbaren Metallbett
gekennzeichnet durch
- - einen Pufferbehälter (1) zum Ausgleichen des Gasdrucks, der in Strömungsrichtung des Abgases in einer im Kreis lauf geführten Leitung (21) angeordnet ist,
- - ein Katalysator-Bett (2) zur selektiven Oxidation von CO zu CO₂
- - ein solches Metallbett (3), das freies O₂ und den Sauerstoff von H₂O durch chemische Reaktion aus dem Abgas entfernt
- - ein Gefäß (5), das eine oder mehrere für Wasserstoffisotope selektiv durch lässige, heizbare Membranen (4) und einen Produktauslaß (22) für die Wasserstoffisotopen enthält,
- - ein beheizbares Bett (10), das einen regenerierbaren Nickel-Katalysator (6), einen Einlaß (7) und einen Auslaß (8) für ein Regenerierungsmittel (9) aufweist,
- - eine oder mehrere Pumpen (22).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gefäß (5) und das beheizbare Bett (10) in einem einzi
gen Bauteil (11) mit den folgenden Merkmalen zusammengefaßt
sind
- - das Bauteil (11) ist ein von außen auf eine Temperatur 200°C kühlbares Gefäß, in dessen Innern
- - ein Behältnis (14) aus Palladium oder aus einer Palla dium-Silber-Legierung angeordnet ist,
- - das Bauteil (11) weist einen Gasauslauf (12) für die vom Abgas abgetrennten Wasserstoffisotope auf,
- - das Behältnis (14) weist eine Zuführungsleitung (15) für das zu dekontaminierende Ab gas und eine Abführleitung (16) für das dekontaminierte Abgas auf,
- - zwischen der Innenwandung (17) des Bauteils (11) und der Außenwand des Behältnisses (14) ist eine Heizung (18) für das Behältnis (14) angeordnet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Behältnis (14) als spiralförmiges Rohr ausgebildet ist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863606317 DE3606317A1 (de) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | Verfahren und vorrichtung zur dekontamination des abgases des brennstoffkreislaufs eines fusionsreaktors von tritium und/oder deuterium in chemisch gebundener form enthaltenden abgas-bestandteilen |
FR8702682A FR2601181B1 (fr) | 1986-02-27 | 1987-02-27 | Procede et dispositif pour la decontamination du gaz rejete du cycle de combustible d'un reacteur nucleaire a fusion, gaz rejete contamine par des composants contenant du tritium et/ou du deuterium sous forme combinee chimiquement |
JP62043256A JPH0833490B2 (ja) | 1986-02-27 | 1987-02-27 | 核融合炉の燃料サイクルの廃ガスを汚染除去する方法および装置 |
GB8704687A GB2187973B (en) | 1986-02-27 | 1987-02-27 | Decontaminating exhaust gas from a fusion reactor fuel cycle of exhaust gas components containing chemically bonded tritium and/or deuterium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863606317 DE3606317A1 (de) | 1986-02-27 | 1986-02-27 | Verfahren und vorrichtung zur dekontamination des abgases des brennstoffkreislaufs eines fusionsreaktors von tritium und/oder deuterium in chemisch gebundener form enthaltenden abgas-bestandteilen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3606317A1 DE3606317A1 (de) | 1987-09-03 |
DE3606317C2 true DE3606317C2 (de) | 1991-09-26 |
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