DE1242514B

DE1242514B - Verfahren zum Reinigen von Wasser mittels oxydierter Metallkugeln

Info

Publication number: DE1242514B
Application number: DEA47255A
Authority: DE
Inventors: Peter Feyes
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1963-10-10
Filing date: 1964-10-06
Publication date: 1967-06-15
Also published as: SE303724B; DE1242514C2; US3437207A; GB1075186A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer: 1 242 514

Aktenzeichen: A 47255IV a/85 b

Anmeldetag: 6. Oktober 1964

Auslegetag: 15. Juni 1967

Beim Betrieb von Kernreaktoren bilden sich im Wasser des Primärkreises Korrosionsprodukte, die sich im Primärkreis verbreiten und abscheiden. Die Korrosionsprodukte werden bei ihrer Passage durch den Reaktorkern radioaktiv, so daß das ganze Primärsystem von radioaktiven Stoffen verunreinigt wird. Dies ist ein großer Nachteil, unter anderem deshalb, weil es große Probleme bei Reparaturen im Primärkreis, z. B. der Wärmeaustauscher, mit sich bringt. Man kann deshalb nur einen gewissen maximalen Verunreinigungsgrad im System zulassen. Um ihn niedrig zu halten, hat man bisher gewöhnlich die Reinigung des Primärwassers in Ionenaustauschbetten ausgeführt. Anwendbare Ionenaustauschbetten können jedoch nicht bei der Temperatur benutzt werden, die das Primärwasser hat, so daß es notwendig ist, das Wasser vor dem Reinigen zu kühlen. Es würde aber einen sehr großen Leistungsverlust bedeuten, wenn man das ganze Primärwasser vor seinem Zurückleiten in den Primärkreis durch das Ionenaustauschbett leiten würde; man war deshalb gezwungen, nur einen kleinen Teil des Primärwassers durch das Ionenaustauschbett zu leiten, das dabei in einer Zweigleitung zusammen mit einem erforderlichen Wärmeaustauscher für die Kühlung des Wassers angeordnet wird.

Weil nur ein Teil des Primärwassers durch den Ionenaustauscher geleitet werden konnte, bleibt der Hauptteil der Korrosionsprodukte im Primärkreis zurück, so daß es schwierig wird, den Verunreinigungsgrad auf dem zugelassenen Niveau zu halten.

Um eine vollständige Reinigung des Primärwassers zu erreichen, hat man früher versucht Filter zu verwenden, die aus Betten aus Magnetitkörnern bestanden. Da Magnetit hohen Temperaturen widersteht, wäre es möglich, das Wasser des ganzen Primärkreises solche Filter ohne gleichzeitig Kühlung passieren zu lassen. Es hat sich jedoch als unmöglich erwiesen, Magnetitfilter herzustellen, die bei ihrer Verwendung konstante Eigenschaften beibehalten. Dies beruht unter anderem darauf, daß die mechanischen Eigenschaften des Magnetits nicht zufriedenstellend sind und es deshalb leicht zerfällt.

Probleme bei der Reinigung des Wassers kommen unter anderem auch in Dampfkraftwerken vor. Das Speisewasser in solchen Anlagen wird gewöhnlich mit Pappe- oder Precoat-Filtern gereinigt, die vor die Vorwärmer gesetzt werden müssen um nicht zerstört zu werden, da sie keine hohen Temperaturen vertragen. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß im Vorwärmer gebildete Korrosionsprodukte in den Verfahren zum Reinigen von Wasser mittels
oxydierter Metallkugeln

Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget,
Västeräs (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,

Gießen, Bismarckstr. 43

Als Erfinder benannt:

Peter Feyes, Västeräs (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 10. Oktober 1963 (11 084)

Dampfkessel oder die entsprechende Anordnung, in der Dampf erzeugt wird, eindringen.

Filter, die aus Betten von zusammengesinterten Metallkugeln, z. B. Messingkugeln, bestehen, sind bekannt, doch sie haben den Nachteil, daß sie bei Verwendung für mehrere Zwecke keine ausreichende Beständigkeit gegen heißes Wasser haben, weshalb die Filter selbst die Entstehung von schädlichen Korrosionsprodukten verursachen.

Nach der vorliegenden Erfindung werden die genannten Nachteile der bekannten Reinigungsanordnungen vermieden. Eine erfindungsgemäße Reinigungsanordnung zeigt somit eine außerordentliche Beständigkeit gegen heißes Wasser, so daß das zu reinigende Wasser nicht im voraus gekühlt zu werden braucht. Außerdem zeigt sie sehr gute mechanische Eigenschaften und einen außerordentlich gut definierten Druckfall.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Wasser, besonders zum Reinigen von Wasser des Primärkreises eines Kernreaktors oder zum Reinigen des Speisewassers in einem Dampfkraftwerk, mittels oxydierter Metallkugeln. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser über ein Bett aus Eisen- oder Stahlkugeln leitet, auf denen man eine dünne Schicht von Oxyden erzeugt hat.

Mit Eisen- und Stahlkugeln sind Kugeln gemeint, die aus verschiedenen Eisentypen, wie Gußeisen und Roheisen, aus verschiedenen Typen von Stahl, wie gewöhnliche unlegierte Stahlsorten, verschiedene

709 590/250

Typen von legierten Stahlsorten, wie aus rostfreien Stahlsorten, und Chromstahl bestehen.

Die Oxydschicht kann außer aus Magnetit, Fe₃O₄, auch aus einem anderen Oxyd mit Spinellstruktur bestehen, z. B. einem Oxyd, das zwei oder mehrere metallische Bestandteile des Stahl enthält, wie z. B. Eisen, Nickel und Chrom.

Wenn die Kugeln lose angeordnet werden, bekommt das Filterbett sehr gute Rückspüleigenschaften. Während der Rückspülung schlagen die Kugeln gegeneinander, so daß Schlamm und andere lose Ablagerungen sich lösen und leicht weggespült werden können.

Die Filterbetten können jedoch auch aus zusammengesinterten Kugeln bestehen.

Die Eisen- und Stahlkugeln haben zweckmäßig eine Mittelkorngröße von 0,04 bis 1,4 mm und vorzugsweise eine Mittelkorngröße von 0,4 bis 0,9 mm.

Die Dicke der dünnen Oxydschicht ist zweckmäßig zwischen 0,5 und 20 μ, vorzugsweise 0,1 bis 10 μ.

Die Oxydschicht auf den Eisen- oder Stahlkugeln kann dadurch erhalten werden, daß die Kugeln in der Gegenwart von flüssigem oder dampfförmigem Wasser während einer Zeit, die von der verwendeten Temperatur abhängt, z. B. 150° C und darüber, einen oder einige Tage lang erhitzt werden.

Die Zusammensetzung der Oxydschicht hängt von der Zusammensetzung des verwendeten Eisens oder Stahls ab. Gemeinsam für die erhaltenen Schichten ist, daß sie aus Eisenoxyden bestehen.

Das Erneuern des Filters erfolgt durch Auflösen der Oxydschicht samt dem von ihr aufgenommenen Material mittels Zitronensäure oder Ammoniumzitrat auf chemischem Wege. Anschließend muß eine neue Schicht in der oben beschriebenen Weise auf die Kugeln aufgebracht werden.

Im folgenden sind zwei Beispiele der Verwendung der erfindungsgemäßen Reinigungsanordnung an Hand der Zeichnung beschrieben.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Kernreaktoranlage, während

F i g. 2 schematisch ein Dampfkraftwerk darstellt.

Gemäß F i g. 1 strömt das Wasser des Primärkreises des Kernreaktors 11 in der Form von säurefreiem, leichtem oder schwerem Wasser über die Leitungen 12 im Primärkreis des Reaktors zu dem Wärmeaustauscher 13. Dorthin gelangt das Kühlmittel des Sekundärkreises durch den Einlauf 14 und verläßt den Wärmeaustauscher 13 wieder durch den Auslauf 15. Ehe das Wasser des Primärkreises in den Wärmeaustauscher 13 einströmt, passiert es die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 16 in der Leitung 17, wo die radioaktiven Korrosionsprodukte adsorbiert werden. Das ganze Wasser des Primärkreises muß bei verschlossenem Ventil 18 die Reinigungsvorrichtung 16 durchlaufen. Sollte es zweckmäßig sein, kann ein Teil des Primärkreiswassers über die Leitung 19 direkt zum Wärmeaustauscher 13 geführt werden. Vom Wärmeaustauscher 13 wird das Primärkreiswasser über die Leitung 20 zum Reaktor zurückgeleitet.

Gemäß F i g. 2 strömt im Dampfkessel 21 erzeugter Dampf über die Leitung 22 zu der Turbine 23 mit zugehörigem Kondensator 24. Nachdem das säurefreie Speisewasser die Vorwärmer 26 in der Leitung 25 durchlaufen hat, strömt es zu der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung 16.

Die Reinigungsvorrichtung 16 kann aus zylindrischen Behältern bestehen.

ze Obwohl die Verwendung der Reinigungsvorrichtung nach der Erfindung besonders für Reinigung des Wassers im Primärkreis eines Atomkraftwerks oder zur Reinigung des Speisewassers in einem Dampfkraftwerk an Beispielen dargestellt worden ist, ist es offensichtlich, daß sie auch bei Reinigung von Wasser in anderen Zusammenhängen benutzt werden kann, besonders wenn man große Anforderungen an einen niedrigen Verunreinigungsgrad hat, wenn der Bedarf vorliegt, den Druckfall der Reinigungsanordnung zu

definieren und wenn man eine Abkühlung des Wassers in Zusammenhang mit der Reinigung vermeiden will.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von Wasser, besonders zum Reinigen von Wasser des Primärkreises eines Kernreaktors oder zum Reinigen des Speisewassers in einem Dampfkraftwerk, mittels oxydierter Metallkugeln, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasser über ein Bett aus Eisen- oder Stahlkugeln leitet, auf denen man eine dünne Schicht von Oxyden erzeugt hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Eisen- oder Stahlkugeln von der Korngröße von 0,04 bis 1,4 mm verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine etwa 0,05 bis 20 μ, vorzugsweise etwa 0,1 bis 10 μ, starke Oxydschicht auf den Eisen- oder Stahlkugeln in bekannter Weise erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen