DE60210048T2

DE60210048T2 - Verfahren und anlage zur radioaktiven dekontamination der inneren oberfläche eines hohlkörpers

Info

Publication number: DE60210048T2
Application number: DE60210048T
Authority: DE
Inventors: Alain Bernard
Original assignee: MAINTENANCE NUCLEAIRE "SOMANU" Ste; Maintenance Nucleaire "somanu" Ste; MAINTENANCE NUCLEAIRE SOMANU S
Current assignee: MAINTENANCE NUCLEAIRE "SOMANU" Ste; Maintenance Nucleaire "somanu" Ste; MAINTENANCE NUCLEAIRE SOMANU S
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: ATE321344T1; US20040131137A1; DE60210048D1; CN1516880A; FR2819622A1; JP2004520586A; WO2002058076A1; EP1352400A1; FR2819622B1; TW535169B; ZA200305435B; ES2260418T3; KR20030079954A; EP1352400B1; US20020129737A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur radioaktiven Dekontamination einer Oberfläche, insbesondere einer metallischen Oberfläche, die sich im Innern eines Hohlkörpers befindet.
Bei den Kernreaktoren benutzt man Kreisläufe oder Baukomponenten, die in Kontakt mit Radioelementen kommen, die zum Beispiel während des Reaktorbetriebs durch eine Wärmetauscherflüssigkeit transportiert werden.
Die druckwassergekühlten Kernreaktoren umfassen zum Beispiel einen Primärkreislauf, in dem das Druckkühlwasser des Reaktors zirkuliert, das die Kühlung des Brennstoffs des Reaktorkerns gewährleistet und das sukzessive mit den Brennelementen des Kerns im Innern des Reaktorbehälter und mit Wärmetauschrohren des Dampfgenerators in Kontakt kommt. Bei der Zirkulation im Primärkreislauf wird das Druckkühlwasser mit radioaktiven Elementen belastet, die sich anschließend wenigstens in bestimmten Teilen des Primärkreislaufs absetzen.
Insbesondere setzen sich Substanzen wie Metalloxide, die Radioelemente einschließen, auf der Innenoberfläche von Primärleitungen, die die Primärbauelemente des Reaktors miteinander verbinden, und auf Innenwandoberflächen oder Bauelementen des Behälters oder der Dampfgeneratoren des Kernreaktors ab.
Wenn es notwendig ist, auf einer kontaminierten Oberfläche des Primärkreislaufs bei einem Bauelement einen Einsatz durchzuführen, um zum Beispiel eine Kontrolle, eine Reparatur oder einen Austausch des Bauelements durchzuführen, muss das mit dem Einsatz beauftragte Personal gegen ionisierende Strahlungen geschützt werden, die von kontaminierten Oberflächen stammen. Man muss dann teure biologische Schutzeinrichtungen vorsehen, deren Installation lange dauern kann. Die Arbeiten, die in Zonen durchgeführt werden, die Strahlungen ausgesetzt sind, erfordern das beim Einsatzpersonal das Tragen von Spezialkleidung oder die Benutzung von ferngesteuerten automatischen Vorrichtungen.
Auf jeden Fall sind Kosten und Dauer der Einsätze erheblich.
Im Falle von Einsätzen bei kontaminierten Bauelementen oder Leitungen, bei Demontage oder Abtragung von Bauelementen, oder sogar bei Wartungsarbeiten mit regelmäßigen Zeitintervallen, um abgelagerte radioaktive Substanzen zu beseitigen, ist vorgeschlagen worden, Dekontaminationsmethoden anzuwenden, bei denen kontaminierte Oberflächen mit einer chemischen Angriffslösung in Kontakt gebracht werden, zum Beispiel einer Salpetersäurelösung, die Kaliumpermanganat enthält, wie beschrieben in FR-2.600.203.
Im Allgemeinen sind die durch Radioelemente enthaltende Substanzen kontaminierten Oberflächen Innenoberflächen von Bauelementen, die die Form von Hohlkörpern haben, wie zum Beispiel der Reaktorbehälter oder die Wasser- bzw. Primärkammer eines Dampfgenerators, oder Rohrleitungen, wie zum Beispiel die Primärleitungen mit großem Durchmesser, oder auch Oberflächen von Bauelementen, die sich im Innern eines Hohlkörpers wie zum Beispiel eines Behälters oder eines Pumpengehäuses befinden.
Die chemische Angriffslösung wird dann in den Hohlkörper eingefüllt und so während einer ausreichend langen Zeit mit den Substanzen auf der kontaminierten Fläche in Kontakt gebracht, oder auch in Zirkulation versetzt, im Kontakt mit diesen Substanzen, bis sich diese Substanzen im gelösten Zustand in der Angriffslösung befinden, die entweder am Ende der Behandlung entleert und beseitigt wird oder im Innern des Hohlkörpers erneuert wird, zum Beispiel indem man sie nach Regeneration recycelt.
Diese Operationen erfordern generell bei einer ausreichend kompletten und effizienten Dekontaminierung viel Zeit.
In bestimmten Fällen wird die Dekontamination von Elementen des Primärkreislaufs, die demontiert oder herausgeschnitten werden, wie etwa Rohrleitungsstücke oder -krümmer oder auch Teile von Primärpumpen zur Aufrechterhaltung der Zirkulation des Kühlwassers, zum Beispiel ein Pumpenrad, im Innern eines Reinigungsbehälters durchgeführt, in den das zu dekontaminierende Bauelement und eine chemische Angriffslösung hineingegeben werden, die zur Kontamination während einer ausreichend langen Zeit mit dem Bauelement Kontakt hat, und dann entleert oder in Zirkulation versetzt wird, mit eventuell einem Recycling und einer Regeneration der chemischen Lösung.
Im Falle des Austauschs eines oder mehrerer Dampfgeneratoren eines Druckwasserreaktors ist es notwendig, die Primäranschlussrohrleitungen des Dampfgenerators zu durchtrennen und dann die Stutzen der Austauschgeneratoren mit den durchschnittenen und bearbeiteten Rohrleitungen zu verschweißen.
Vor diesen Operationen ist es notwendig, die Innenoberflächen von bestimmten Rohrleitungen sorgfältig zu dekontaminieren, die generell nur von einem Ende her zugänglich sind.
Solche Austauschoperationen, die den Einsatz vieler Mittel und die Ausführung zahlreicher sukzessiver Aufgaben nach einem genauen Plan erfordern, sind besonders dann zufriedenstellend, wenn die Stillstandszeit des Kernreaktors so kurz wie möglich ist.
Daher ist es sehr wünschenswert, die Ausführungszeit der verschiedenen Aufgaben und insbesondere der Dekontamination zu verkürzen.
Generell ist es für jede Anwendung vorteilhaft, über schnelle und effiziente Verfahren zu verfügen, um Oberflächen oder Bauelemente im Innern von Hohlkörpern zu dekontaminieren, zum Beispiel Rohrleitungen, Behälter, Wasser- bzw. Primärkammern von Kernreaktoren oder Reinigungsbehälter, indem man Mittel einsetzt, die praktisch sind und in Kernkraftwerken üblicherweise zur Verfügung stehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, eine Dekontaminationsverfahren einer insbesondere metallischen Oberfläche vorzuschlagen, die sich im Innern eines Hohlkörpers befindet und auf der wenigstens eine Substanz fixiert ist, die wenigstens ein Radioelement enthält, indem man die auf der Oberfläche fixierte radioaktive Substanz im Innern eines Hohlkörpers mit einer chemischen Angriffslösung in Kontakt bringt, was ermöglicht, die Dekontamination mit einfachen Mitteln schnell und wirkungsvoll durchzuführen, die praktisch sind und die in einem Kernkraftwerk zur Verfügung stehen.
Zu diesem Zweck geht man vor wie beschrieben in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft auch eine Dekontaminationsvorrichtung gemäß Anspruch 8 zur Anwendung des Verfahrens der Erfindung.
Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt eine beispielartige Beschreibung mehrerer Realisierungsarten eines Verfahrens und einer Vorrichtung nach der Erfindung, benutzt zur Dekontamination der Rohrleitungen oder Bauelemente eines Primärkreislaufs eines Druckwasserreaktors, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht.
Die 1 ist eine schematische Ansicht einer Reinigungsanlage, die eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht.
Die 2 ist eine Axialschnittansicht eines Krümmers eines Primärkreislaufs des Kernreaktors, dargestellt während einer Dekontaminationsoperation durch das Verfahren der Erfindung und entsprechend einer ersten Realisierungsvariante.
Die 3 ist eine Axialschnittansicht eines Krümmers eines Primärkreislaufs, dargestellt während einer Dekontaminationsoperation durch das Verfahren der Erfindung und entsprechend einer zweiten Realisierungsvariante.
Die 4 ist ein schematischer, teilweise geschnittener Aufriss einer Anlage zur Dekontamination eines Rads einer Primärkreislaufpumpe durch das erfindungsgemäße Verfahren.
In der 1 ist ein Hohlkörper 1 dargestellt, in dessen Innern man wenigstens eine Oberfläche dekontaminiert, die zum Beispiel die Innenoberfläche des Hohlkörpers selbst sein kann. Der Hohlkörper 1 kann zum Beispiel ein Teilstück einer Rohrleitung oder ein Behältnis sein, zum Beispiel ein Behälter, dessen Innenoberfläche vor einer Intervention bzw. einem Einsatz dekontaminiert werden muss.
Die im Innern des Hohlkörpers 1 zu dekontaminierende Oberfläche kann auch die Oberfläche eines schwer zu demontierbaren oder nichtdemontierbaren Bauelements sein, das man im Innern des Hohlkörpers 1 gelassen hat. Der Hohlkörper 1 umfasst ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende, auf dem eine Verschlussplatte 2 angebracht ist, die auf dem offenen des Hohlkörpers 1 dicht befestigt werden kann. Im Innern des Hohlkörpers ist zum Beispiel in einer axialen Richtung des Hohlkörpers ein Spritzrohr 3 angeordnet, mit einer Vielzahl von Düsen, die auf die zu reinigende Oberfläche gerichtet sind, zum Beispiel die Innenoberfläche des Hohlkörpers 1.
Das Spritzrohr 3 wird durch eine Rohrleitung 4, die mit dem Druckstutzen einer Hochdruckpumpe 5 verbunden ist, mit einem Reinigungs- und Dekontaminations-Druckfluid versorgt, das die Rohrleitung 4 in Richtung des Pfeils 6 durchfließt.
Der Saugstutzen der Hochdruckpumpe 5 ist durch eine Leitung 7 mit einem Speichertank 8 verbunden, der das Dekontaminationsfluid enthält.
Der Speichertank 8 ist an seiner Unterseite mit der Leitung 7 verbunden und an seiner Oberseite mit einer Leitung 9, die den Speichertank 8 mit dem Druckstutzen einer Beschleunigungspumpe 10 verbindet, deren Saugstutzen durch eine Verbindungsleitung 11 mit dem Innenvolumen des Hohlkörpers 1 verbunden ist, an einer unteren Stelle des Hohlkörpers 1. Die Pumpe 10, die zum Beispiel eine Membranpumpe sein kann, ermöglicht, das Dekontaminationsfluid im unteren Teil des Hohlkörpers 1 zurückzugewinnen und in den Speichertank 8 zu befördern, um sein Recycling und seine Wiederverwendung für die Dekontamination des Hohlkörpers mit Hilfe der Hochdruckpumpe 5 zu ermöglichen.
Im Innern des Speichertanks 8 kann man auch die Regeneration des Dekontaminationsfluids realisieren, das im Allgemeinen eine chemische Angriffslösung ist.
Im ihrem oberen Teil enthält die Verschlusseinrichtung 2 einen Stutzen, auf dessen Höhe bzw. bei dem ein Manometer wie etwa ein Wassersäulenmanometer 13 durch eine Leitung mit dem Innenvolumen des Hohlkörpers 1 verbunden ist. Das Manometer 13 ermöglicht, den Innendruck des Hohlkörpers 1 zu messen und einer Steuereinrichtung 10a der Beschleunigungspumpe 10 ein Drucksignal zu liefern, um die Fördermenge der Beschleunigungspumpe 10 gemäß derjenigen der Hochdruckpumpe 5 zu regeln.
Die Beschleunigungspumpe, die zum Beispiel eine Membranpumpe ist, kann im Trockenbetrieb arbeiten, ohne Schaden zu nehmen, so dass man die Fördermenge der Beschleunigungspumpe nach Belieben an die der Hochdruckspritzpumpe 5 anpassen kann.
Die Hochdruckspritzpumpe 5 liefert dem Spritzrohr ein Fluid mit einem höheren Druck als dem Umgebungsdruck und zum Beispiel enthalten zwischen 2 und 400 bar, so dass das Spritzrohr 3, das Düsen 15 umfasst, Druckstrahlen 14 erzeugt, von denen jeder auf eine Zone der zu reinigenden Oberfläche im Innern des Hohlkörpers 1 gerichtet ist.
Das Dekontaminationsfluid ist ein chemisches Reagens, das flüssig, gasförmig oder geliert sein kann.
Die chemischen Reagenzien können Säuren sein, basisch oder neutral, oxidierend oder reduzierend, und sie können bei Umgebungstemperatur oder einer höheren Temperatur als der Umgebungstemperatur verwendet werden. Die Reagenzien können im Innern des Speichertanks 8 dosiert und regeneriert werden; der Tank 8 kann Heizeinrichtungen enthalten, zum Beispiel Widerstandsheizungen, um das Dekontaminationsfluid auf eine Temperatur über der Umgebungstemperatur zu bringen, um das Fluid reaktionsfähiger zu machen.
Wenn das Dekontaminationsfluid durch eine flüssige chemische Lösung gebildet wird, entleert man die Flüssigkeit an einem tiefen Punkt des Hohlkörpers 1, entweder mittels einer Beschleunigungspumpe, wie der in der 1 dargestellten Pumpe 10, oder – da bzw. wenn der Rückgewinnungstank sich unter dem Niveau des Hohlkörpers 1 befindet – mit Hilfe der Schwerkraft.
Wenn das Dekontaminationsfluid durch Reagenzien in gelierter Form gebildet wird, wird das reaktive Gel in dem Hohlkörper durch die Düsen 15 des Spritzrohrs 3 zerstäubt in Form von Strahlen 14; dann erfolgt eine Spülung der dekontaminierten Oberfläche durch Zerstäubung von – im Allgemeinen – Wasser und anschließend eine Entleerung der Spülflüssigkeit durch Pumpen.
Die Zerstäubung der Reagenzien und Spülungsprodukten in Form von Druckstrahlen ermöglicht, kontaminierende Substrate, die Radioelemente enthalten, von der zu reinigenden Oberfläche zu lösen – durch die mechanische Wirkung des Strahls und die ätzende chemische Wirkung des Reagenzmittels.
Entsprechend des Typs des verwendeten Reagenzmittels kann man dank der Hochdruckpumpe 5 je nach Bedarf mit Einspeisungsdrücken in das Spritzrohr arbeiten, die innerhalb des Intervalls der oben angegebenen Drücke liegen.
Um eine Dekontaminationsoperation zu starten, realisiert man im Innern des Speichertanks 8 die Vorbereitung einer chemischen Lösung, deren Konzentration an Reagenzmittel man anpasst. Die Lösung wird homogenisiert und eventuell auf eine gewünschte Temperatur gebracht, um die beste Reaktionsfähigkeit beim Kontakt mit der zu dekontaminierenden Oberfläche zu erhalten.
Während der Dekontamination kann die recycelte Lösung im Innern des Tanks 8 regeneriert werden.
Die Verbindung zwischen dem Speichertank 8 und dem Hohlkörper 1, in dem man die Dekontamination durchführt, kann aus biegsamen oder steifen Rohrleitungen bestehen, oder aus biegsamen oder steifen Leitungsabschnitten bestehen.
Das Zerstäubungsrohr bzw. die Zerstäubungseinrichtung 3 kann durch ein geformtes hohles Element gebildet werden, dessen Querschnitt eine beliebige Form aufweist (zum Beispiel rund, quadratisch oder hexagonal). Die Form der Zerstäubungseinrichtung 3 ist angepasst an die Geometrie der im Innern des Hohlkörpers zu dekontaminierenden Oberfläche. Die Zerstäubungseinrichtung ist aus einem Material mit einer guten Festigkeit gegenüber den zur Dekontamination verwendeten Reagenzien und dem Spritzdruck.
Die Zerstäubungsdüsen 15 der Zerstäubungseinrichtung 3 können so vorgesehen werden, dass die Strahlen 14 die zu dekontaminierende Oberfläche total abdecken, wobei die aus den Düsen 15 stammenden Strahlen 14 sich überlappen können, was die Effizienz der Dekontamination keinesfalls verringert.
Mit Bezug auf die 2 und 3 werden nun zwei spezielle Reinigungsfälle der Innenoberfläche eines Hohlkörpers beschrieben, der durch einen Primärkreislaufkrümmer gebildet wird.
Die sich entsprechenden Elemente in der 1 und in den 2 und 3 tragen dieselben Bezugszeichen.
Im Falle der Realisierungsart nach einer ersten Variante, dargestellt in der 2, ist der Hohlkörper 1, gebildet durch einen herausgeschnittenen und an seinen Enden bearbeiteten Primärkreislaufkrümmer, an einem ersten Ende durch eine Verschlusseinrichtung 2 verschlossen, die in ihrem zentralen Teil von einer Öffnung durchquert wird, in die ein Stutzen 16 montiert ist, für den Anschluss der Spritzeinrichtung 3 an die Versorgungsleitung 4 der Spritzeinrichtung 3 mit Druck-Dekontaminationsflüssigkeit. Die rohrförmige Spritzeinrichtung 3 ist mit ihrem Fluideintrittsende durch einen Anschluss 3' mit einem Endstück des Stutzens 16 verbunden, im Innern des Hohlkörpers 1. Der Endteil des den Hohlkörper 1 bildenden Primärkreislaufkrümmers, der zu dem durch die Verschlusseinrichtung 2 verschlossenen Ende entgegengesetzt ist, ist durch eine der Verschlusseinrichtung 2 entsprechende Verschlusseinrichtung 2' verschlossen, die keine zentrale Öffnung für einen Stutzen aufweist.
Die Verschlusseinrichtungen 2 und 2' sind jeweils auf einer maschinell bearbeiteten Endfläche des Krümmers 1 angeordnet und mit mechanischen Mittel festgespannt, zum Beispiel des Typs Schraube und Schraubenmutter, mit Einfügung einer Dichtung 17 zwischen der Verschlusseinrichtung 2 und dem ersten Ende des Krümmers 1.
Ein zweiter Stutzen 18 durchquert die Verschlusseinrichtung 2 in eine Zone, die sich im unteren Teil des Hohlkörpers 1 befindet.
Wenn das Spritzrohr 3 mit Druckfluid versorgt wird, bilden die Düsen 15 Strahlen 14, von denen jeder einen Teil der Innenoberfläche des Krümmers 1 abdeckt.
Das Spritzrohr 3 kann eine Krümmung analog der Krümmung des Krümmers 1 aufweisen, so dass die Achse der Rampe zusammenfällt mit zusammenfällt mit der Krümmungsachse des Krümmers 1. Die Düsen 15 sind entsprechend der Länge des Spritzrohrs 3 angeordnet und so ausgerichtet, dass die Strahlen 14 die Gesamtheit der Innenoberfläche des Krümmers 1 abdecken können, wobei benachbarte Strahlen außerdem Überlappungsbereiche bilden können.
Die Druckstrahlen, die auf die Innenoberfläche des Hohlkörpers 1 treffen, lösen durch mechanische und ätzende chemische Wirkung radioaktive Substanzen ab, das heißt auf der Innenoberfläche des Krümmers 1 abgelagerte Substanzen, die wenigstens ein Radioelement umfassen.
Ein Teil der Ablagerungen von radioaktiven Substanzen kann ebenfalls in dem Angriffsreagens aufgelöst werden.
Das die losgerissenen Partikel und die gelösten Substanzen enthaltende Angriffsreagenz sammelt sich in dem unteren Teil des Hohlkörpers 1, um durch den Stutzen 18 und die eventuell eine Beschleunigungspumpe umfassende Entleerungsleitung 11 entleert zu werden.
Im Falle der zweiten Realisierungsvariante der Reinigung eines Primärkreislaufkrümmers 1, bei der der Krümmer nur durch eine maschinell bearbeitete Eingangsöffnung zugänglich ist, wird die Verschlusseinrichtung 2 auf der Eingangsöffnung befestigt und das mit dem Stutzen 16 verbundene Spritzrohr 3 durchquert die Verschlusseinrichtung 2 in ihrem zentralen Teil. Das entsprechend der Achse des Krümmers 1 gebogene Spritzrohr 3 umfasst ein Außenrohr 3a, in dem die Spritzdüsen 15 befestigt sind, und ein zum Rohr 3a koaxiales Innenrohr 3b (3).
Das Außenrohr 3a kommuniziert mit einem offenen ersten Ende mit einem durch den Stutzen 16 und die Leitung 4 gespeisten Dekontaminationsfluidsammler, und trägt an ihrem geschlossenen Ende eine Verschlussvorrichtung 19 des zweiten Endes des Krümmers 1.
Die Verschlussvorrichtung 19 umfasst einen aufblasbaren Stopfen 20, der von außerhalb des Krümmers 1 durch eine Leitung 21 mit Druckgas versorgt wird, die längs des Spritzrohrs 3 verläuft.
Das Innenrohr 3b des Spritzrohrs 3 umfasst einen ersten Endteil, der auf Höhe der Verschlusseinrichtung 2 mit einer Entleerungsleitung verbunden ist, und ein zweites, offenes Ende, das an die obere Oberfläche der Verschlussvorrichtung 19 angrenzt, das eine steife Trageinrichtung des aufblasbaren Stopfens 20 umfasst.
Um das Spritzrohr 3 im Innern eines durch ein offenes erstes Ende zugänglichen Primärkreislaufkrümmers anzubringen, führt man die Verschlussvorrichtung 19 mit dem Stopfen 20 im nicht-aufgeblasenen Zustand ein, den man aufbläst, wenn die Verschlussvorrichtung positioniert ist. Man führt dann das Spritzrohr ins Innere des Krümmers ein, bis die Verschlusseinrichtung 2 sich auf dem ersten Ende des Krümmers 1 abstützt.
Man befestigt die Verschlusseinrichtung mit mechanischen Mitteln auf dem ersten Ende des Krümmers 1 und bläst den aufblasbaren Stopfen 20 auf bis er das zweite Ende des Krümmers 1 dicht verschließt. Dann erfolgt die Reinigung der Innenoberfläche des Krümmers zwischen dem durch die Verschlusseinrichtung 2 und dem aufblasbaren Stopfen 20 durch das Spritzrohr.
Das Dekontaminationsfluid, das in den ringförmigen peripheren Raum zwischen den Rohren 3a und 3b des Spritzrohrs 3 eingespeist wird, wird in Form von Druckstrahlen 14 so auf die Innenoberfläche des Krümmers 1 gespritzt, so dass sie diese ganz abdecken. Das Dekontaminationsfluid, das Partikel von radioaktiven Substanzen enthält, die von der Innenoberfläche des Krümmers 1 weggerissen wurden, oder gelöste Substanzen, wird durch das Rohr 3b zurückgewonnen, das mit einer Saugvorrichtung wie etwa einer Pumpe verbunden ist.
Die in den 2 und 3 dargestellten Vorrichtungen können sowohl zur Dekontamination von Krümmern als auch, wie oben beschrieben, von geradlinigen Rohrstücken von Primärkreisläufen benutzt werden.
In der 4 ist eine Dekontaminationsanlage dargestellt, die dazu dient, den hydraulischen Teil einer Primärkreislaufpumpe einer demontierbaren Einheit 22 zu dekontaminieren, gebildet durch das Pumpenrad 22a, einer Antriebswelle des Pumpenrads und einer die Dichtungen aufnehmenden Wärmebarriere.
Das Pumpenrad 22a und die Hülle der Wärmebarriere, die während des Reaktorbetriebs mit dem Primärkreislaufwasser des Reaktors Kontakt hat, können mit radioaktiven Substanzen wie zum Beispiel Oxiden überzogen sein, die sich während des Reaktorbetriebs auf dem Pumpenrad und einem Teil des Trägers ablagern.
Die Pumpenhydraulik muss einer Revision unterzogen werden und für diesen Eingriff muss man sie nach einer bestimmten Betriebszeit in dem Primärkreislauf des Reaktors dekontaminieren. Diese Dekontamination gemäß dem Verfahren der Erfindung kann nicht im Innern des Pumpengehäuses stattfinden, da es nicht möglich ist, ein oder mehrere Zerstäubungsrohre in das Pumpengehäuse einzuführen.
In der 4 ist die Anlage dargestellt, die ermöglicht, die Hydraulik bzw. den hydraulischen Teil der Pumpe zu dekontaminieren; analoge Elemente der Vorrichtung der 4 in Bezug auf die Vorrichtung der 1 bis 3 tragen dieselben Bezugszeichen.
Die Anlage umfasst insbesondere einen Hohlkörper 1, gebildet durch einen Behälter, in dem ein System aus Spritzrohren 3 angeordnet ist, dessen Düsen 15 auf den zentralen Teil des Reinigungsbehälters 1 ausgerichtet ist, in dem sich die Pumpenwelle befindet.
Der Behälter 1 umfasst einen oberen Rand, auf dem die Wärmebarriere 22 ruht, so dass der zu reinigende Pumpenteil, das Pumpenrad 22a und die Hülle der thermischen Barriere, den Düsen des Spritzrohrs ausgesetzt sind.
Man kann ein System aus Spritzrohren 3 mit einer Vielzahl von Spritzrohren 3 verwenden, die in paralleler Anordnung rund um das Pumpenrad und die Wärmebarrierehülle herum verteilt sein können.
Man kann auch nur ein oder zwei Spritzrohre 3 benutzen und das Pumpenrad und die Wärmebarriere während der Reinigung um die Pumpenradachse rotieren lassen.
Die Dekontaminationsanlage umfasst einen Dekontaminationsmitteltank 8, eine Hochdruckpumpe 5, um das Dekontaminationsfluid des Tanks 8 in die Spitzrohre 3 zu pressen, und eine Beschleunigungspumpe 10, die durch eine Leitung 11 mit einem unteren Entleerungsteil des Behälters 1 und durch eine Leitung 9 mit dem Tank verbunden ist.
Die Anlage funktioniert in der gleichen Weise wie die vorhergehend beschriebenen Anlagen.
Das Dekontaminations-Druckfluid wird von der Hochdruckpumpe in die Spritzrohre 3 gepresst, wie dargestellt durch den Pfeil 6, so dass die aus den Düsen 15 austretenden Strahlen 14 die gesamte Außenoberfläche des Pumpenrads 22 und der Wärmebarriere bespritzen. Die Druckstrahlen erzeugen – durch mechanische Wirkung – die Ablösung von radioaktiven Partikeln und die Auflösung von radioaktiven Substanzen durch chemische Auflösung.
Das im unteren Teil des Reinigungsbehälters 1 durch die Leitung 11 zurückgewonnene Dekontaminationsfluid enthält Partikel von radioaktiven Substanzen und bestimmte radioaktive Sorten in gelöster Form in den Dekontaminationsmittel-Fluids.
Das im unteren Teil des Reinigungsbehälters 1 zurückgewonnene Dekontaminationsfluid kann gefiltert werden, bevor es in den Tank 8 zurückgeleitet wird.
Die Spritzrohre 3 des Spritzrohrsystems sind so angeordnet, dass alle Teile der Außenoberfläche des Pumpenrads und der Wärmebarrierehülle bespritzt werden.
Selbstverständlich kann eine Anlage wie die in der 4 dargestellte angepasst werden an die Dekontamination von verschiedenen Typen von Primärkreislaufkomponenten von Kernreaktoren.
Man kann entweder die Spritzrohre austauschen, um sie an die Form des zu dekontaminierenden Bauteils anzupassen, oder den Reinigungsbehälter 1 insgesamt austauschen.
Die hauptsächlichen Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung sind die folgenden:

– Die Verbesserung der Dekontaminationseffizienz aufgrund der Kombination der mechanischen und chemischen Effekte. Die chemischen Reagenzmittel ermöglichen, die Schichten aus radioaktiven Substanzen, zum Beispiel die Oxidschichten, zu schwächen, indem wesentliche Elemente dieser Schichten aufgelöst werden. Der mechanische Effekt der Druckstrahlen ermöglicht, die durch den chemischen Angriff geschwächten Schichten loszulösen. Derart macht man benachbarte bzw. darunterliegende Oxidschichten zugänglich für die chemische Angriffslösung.
– Die permanente Erneuerung der chemischen Dekontaminationslösung ermöglicht, die Dekontaminationseffizienz zu verbessern. Die Dekontaminationseffizienz ist nämlich mit der Dicke der Diffusionsschicht der Angriffslösung und folglich mit der Geschwindigkeit des Fluids verknüpft.
– Man reduziert das Volumen der verwendeten Lösungen und folglich der bei der Reinigung erzeugten Abwässer. Das notwendige Angriffslösungsvolumen ist das, das genügt, um die Hochdruckpumpe ohne Einlaufabriss oder Kavitation zu betreiben. Dieses Volumen ist generell sehr viel kleiner als das Volumen, das zur kompletten Auffüllung des Hohlkörpers, in dem sich die zu dekontaminierende Oberfläche befindet, nötig ist.
– Die Außenseite eines auf seiner Innenoberfläche zu dekontaminierenden Hohlkörpers bleibt aufgrund des Fehlens eines Kontakts zwischen den chemischen Dekontaminationslösungen und der Außenoberfläche des Hohlkörpers vollkommen frei von Radioelementen, die von der zu dekontaminierenden Oberfläche stammen.
– Die Handhabung und die Positionierung der Werkzeuge sind einfacher und mit
kleineren Hebezeugen möglich.
– Der Umbau einer Dekontaminationsanlage des klassischen Typs mit einem dazu dienenden Kreis, chemische Reaktionsflüssigkeit in Zirkulation zu versetzen, ist durch unbedeutende Änderungen möglich. Im Allgemeinen genügt es, eine Hochdruckpumpe, um die Zerstäubung der chemischen Reaktionsflüssigkeit sicherzustellen, und eventuell eine Beschleunigungspumpe zu installieren, um das Fluid aus einem Hohlkörper zu entleeren, in dem man die Dekontamination durchgeführt hat.
– Es besteht keine Gefahr des Überlaufens von Lösungen, da der Hohlkörper dicht verschlossen werden kann.
– Das mit der Dekontamination beauftragte Personal ist nur geringen Dosisraten ausgesetzt, aufgrund der Schnelligkeit der Montage der zur Dekontamination notwendigen Werkzeuge.
– Die Dichtheit der Verschlusseinrichtung, die auf dem Hohlkörper angebracht werden kann, kann von einfacher Ausführung sein.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Realisierungsarten beschränkt. In bestimmten Fällen kann man teleskopische Spritzrohre verwenden, die ermöglichen, Teile der zu dekontaminierenden Oberfläche zu erreichen, die von der Öffnung des Hohlkörpers weit entfernt sind, oder Spritzrohre, die an ihrem Ende mit einem Rotationskopf ausgerüstet sind, oder Vorrichtungen, die Arme und Düsen umfassen, die aufgrund der Reaktions- bzw. Rückstoßkräfte des durch die Düsen ausgestoßenen Druckfluids rotieren.
Es ist möglich, abnehmbare Spritzrohre vorzusehen – für die Dekontamination von Bauteilen mit unterschiedlichen Formen.
Falls der Hohlkörper nicht rotationssymmetrisch ist, kann man mehrere in eine selbe Verschlusseinrichtung montierte Spritzrohre vorsehen, um die Zerstäubung von Strahlen auf Oberflächen von komplexer Geometrie der zu dekontaminierenden Bauteile zu ermöglichen.
Generell ist die Erfindung auf zahlreichen Teilgebieten der Nuklearindustrie anwendbar.

Claims

Verfahren zur Dekontamination einer Oberfläche eines in der Nuklearindustrie verwendeten insbesondere metallischen Bauteils (7, 22), auf der sich wenigstens eine Substanz angelagert hat, die wenigstens ein radioaktives Element enthält, durch Kontaktherstellung zwischen der auf der Oberfläche angelagerten Substanz und einer chemischen Angriffslösung, im Innern eines Hohlkörpers (1, 7), dadurch gekennzeichnet, dass man die chemische Angriffslösung im flüssigen Zustand mittels einer Vielzahl Druckstrahlen (14) – erzeugt durch eine Vielzahl Düsen (15) eines Spritzrohrs (3), das in Bezug auf die zu dekontaminierende Innenoberfläche des Hohlkörpers (1, 7) eine feste Position und eine an die Geometrie der zu dekontaminierenden Oberfläche angepasste Form hat -, mit der auf der zu dekontaminierenden Oberfläche angelagerten Substanz so in Kontakt bringt, dass die Strahlen (14) die zu dekontaminierende Oberfläche total abdecken und die Ablösung der radioaktiven Substanz von der zu dekontaminierenden Oberfläche bewirken, durch mechanischen Strahlungseffekt und durch chemischen Angriffseffekt, wobei man die flüssige chemische Angriffslösung permanent erneuert, und man die chemische Lösung nach ihrem Kontakt mit der radioaktiven Substanz auf der zu dekontaminierenden Oberfläche sowie die radioaktive Substanz in wenigstens einer der folgenden Formen auf die Außenseite des Hohlkörpers entleert: als in der chemischen Angriffslösung gelöste Phase, als der metallischen Oberfläche entrissene Teilchen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dekontaminierende Oberfläche eine Innenfläche des den Hohlkörper (7) bildenden Bauteils (7) ist, die Druckstrahlen konstant die Gesamtheit der Innenoberfläche des zu kontaminierenden Hohlkörpers (7) abdecken, mit eventuell einer Überdeckung zwischen den Strahlen (14).
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu dekontaminierende Fläche die Innenoberfläche eines Leitungsteilstücks (7) oder eines Krümmers eines Primärkreislaufs eines Druckwasserreaktors ist und von einer Seite oder von zwei entgegengesetzten Seiten zugänglich ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (1) begrenzt wird durch eine Reinigungswanne und die Außenoberfläche eines im Innern der Reinigungswanne (1) angeordneten Bauteils (22, 22a).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Angriffslösung wenigstens eines der folgenden chemischen Reagenzien enthält: saure Reagenzien, basische Reagenzien, neutrale Reagenzien, oxidierende Reagenzien, reduzierende Reagenzien.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die Temperatur der chemischen Reagenzien bis auf eine Temperatur erhöht, die ermöglicht, die Reaktivität der chemischen Angriffslösung zu verbessern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die nach Herstellung ihres Kontakts mit der radioaktiven Substanz zurückgewonnene chemische Angriffslösung- eventuell nach einer Regenerierung – recycelt.
Vorrichtung zur Dekontamination einer insbesondere metallischen Oberfläche eines in der Nuklearindustrie verwendeten Bauteils (7, 22), auf der sich wenigstens eine Substanz angelagert hat, die wenigstens ein radioaktives Element enthält, durch Kontaktherstellung zwischen der auf der Oberfläche angelagerten Substanz und einer chemischen Angriffslösung, im Innern eines Hohlkörpers (1, 7), einen Speichertank (8) umfassend, verbunden mit einem mit der Innenseite des Hohlkörpers (1, 7) verbundenen Zirkulationskreislauf der chemischen Angriffslösung, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens ein Spritzrohr (3) mit einer Vielzahl Düsen (15) umfasst, das in Bezug auf die zu dekontaminierende Oberfläche im Innern des Hohlkörpers (1, 7) in eine feste Position montiert ist und eine an die Geometrie der zu dekontaminierenden Oberfläche angepasste Form hat, wobei die Vielzahl Düsen (15) so angeordnet sind, dass sie eine Vielzahl Strahlen (14) bilden, welche die zu dekontaminierende Oberfläche total abdecken, und dass der Kreislauf (4, 7, 9, 11) eine Zuführungsleitung (4) der chemischen Angriffslösung unter Druck zum Spritzrohr (3) umfasst, vom Speichertank (8), mittels einer Hochdruckpumpe (5) und wenigstens einer Entleerungsleitung (11, 9) der chemischen Angriffslösung nach Herstellung ihres Kontakts mit der radioaktiven Substanz, in den Speichertank (8), mittels einer Beschleunigungspumpe (10).
Vorrichtung nach Anspruch 8 in dem Fall, wo der Hohlkörper (1) ein Leitungsteilstück oder ein Krümmer des Primärkreislaufs eines Druckwasserreaktors und die zu dekontaminierende Fläche die Innenoberfläche des Leitungsteilstücks oder Krümmers ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verschlusseinrichtung (2) zum dichten Verschließen des Primärkreislauf-Teilstücks oder -krümmers an einem ersten Ende umfasst, in der das Spritzrohr (3) befestigt ist, das mit der Versorgungsleitung mit chemischer Angriffslösung unter Druck (4) mittels eines Stutzens (16) verbunden ist, der die Verschlusseinrichtung (2) durchquert, wobei das Spritzrohr (3) sich im Wesentlichen gemäß der Achse des Primärkreislaufteilstücks oder -krümmers (1) erstreckt und Düsen (15) umfasst, die auf die Innenoberfläche des Primärkreislauf-Leitungsteilstücks oder -krümmers (1) gerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zweite Verschlusseinrichtung (2') zum dichten Verschließen eines zweiten Endes des Primärkreislauf-Leitungsteilstücks oder -krümmers (1) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzrohr (3) an einem zweiten Ende, das seinem mit dem die erste Verschlusseinrichtung (2) durchquerenden Stutzen (16) verbundenen Ende entgegengesetzt ist, eine Verschlussvorrichtung (19) umfasst, mit einem aufblasbaren Stopfen (20) und einer Leitung (21) zur Versorgung des aufblasbaren Stopfens mit Druckgas von außerhalb des Hohlkörpers (1).
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzrohr (3) durch zwei koaxiale Rohre (3a, 3b) gebildet wird, wobei ein Außenrohr (3a) Düsen (15) zur Erzeugung der Angriffslösungs-Druckstrahlen (14) trägt, und ein Innenrohr (3b), das zusammen mit dem Außenrohr (3a) einen ringförmigen Raum abgrenzt, der an dem zweiten, von der Verschlusseinrichtung (2) entfernten Ende des Spritzrohrs (3) geschlossen ist, und das mit einem Sammler von flüssiger Angriffslösung unter Druck verbunden ist, und dass das Innenrohr (3b) des Spritzrohrs (3) aus dem zweiten geschlossenen Ende des peripheren ringförmigen Raums des Spritzrohrs (3) herausragt, um durch ein an die Verschlussvorrichtung (19) angrenzendes offenes Ende zu münden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (1) eine Reinigungswanne ist, dazu bestimmt, in ihrem Innenraum ein Bauteil (22, 22a) aufzunehmen, gegenüber wenigstens einem Angriffslösungsstrahlen-Spritzrohr (3).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungspumpe (10) durch eine Steuereinheit (10a) gesteuert wird, die ein Signal erhält von einem den Druck im Innern des Hohlkörpers (1) messenden Manometer (13).