DE3439864A1

DE3439864A1 - Verfahren zur chemischen dekontamination von waermetauschern mit stehenden u-rohren aus metallischen werkstoffen mittels einer waessrigen loesung

Info

Publication number: DE3439864A1
Application number: DE19843439864
Authority: DE
Inventors: Horst-Otto 8520 Erlangen Bertholdt; Hans Dipl.-Ing. 8521 Großenseebach Hirning
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-10-31
Filing date: 1984-10-31
Publication date: 1986-04-30
Also published as: DE3439864C2

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

VPA84P 6 0 83 DE

Verfahren zur chemischen Dekontamination von Wärmetauschern mit stehenden U-Rohren aus metallischen Werkstoffen mittels einer wäßrigen Lösung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Dekontamination von Wärmetauschern mit stehenden U-Rohren aus metallischen Werkstoffen mittels einer wäßrigen Lösung.

Bei dem vorgenannten Verfahren ergeben sich deswegen Schwierigkeiten, weil die stehenden U-Rohre, die in einem als Dampferzeuger eines Druckwasserreaktors dienenden Wärmetauscher in einem Bündel von vielen tausend Rohren vorhanden sind, jeweils einen Gassack bilden, der nur schlecht mit der Dekontaminationslösung gefüllt und gespült werden kann. Zum Beispiel muß wegen der unterschiedlich langen Schenkel der U-Rohre des Dampferzeugers eines Druckwasserreaktors mit 1300 MWe eine Pumpenleistung von mindestens 12 000 m^/h aufgebracht werden, wenn alle U-Rohre mit Sicherheit dekontaminiert werden sollen. Andernfalls verbleibt in den äußeren U-Rohren mit den größten Schenkellängen ein Gaspolster.

Man kann sich auch nur unzureichend dadurch behelfen, daß man die Dekontaminationslösung mit mechanischen Mitteln, zum Beispiel mit Schwämmen, in die U-Rohre gefördert hat, denn dies ist angesichts der großen Zahl der Rohre und der Rohrabmessungen von etwa 2 Zentimeter Durchmesser bei mehreren Metern Länge für jeden Schenkel und einem ebenfalls mehrere Metern

Sm 2 Hgr / 24.10.1984

langem Bogenstück sehr aufwendig.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine betriebstechnisch einfache Art der Dekontamination mit Hilfe einer wäßrigen Lösung zu erreichen. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß der Wärmetauscher vor dem Befüllen frei von Stickstoff und Sauerstoff gemacht und mit einem wasserlöslichen Gas gefüllt wird, daß dann die Dekontaminationslösung unter Abzug des wasserlöslichen Gases eingefüllt wird und daß die Dekontaminationslösung bei der weiteren Behandlung entgast wird.

Mit der vorliegenden Erfindung wird das im Wärmetauscher vorliegende Luftvolumen (ca. 37 m-5) zunächst durch wasserlösliche Gase, wie zum Beispiel CO₂, NH,, ^O-Dampf ausgetauscht. Dies geschieht am günstigsten durch Evakuieren des Wärmetauschers und anschließendes Auffüllen mit dem wasserlöslichen Gas bis zum Normaldruck. Nach dem Gasaustausch wird die absolute Gasmenge durch nochmaliges Evakuieren verkleinert. Beim anschließenden Auffüllen des Wärmetauscher-Volumens mit entgastem Wasser werden die noch verbliebenen Restgasmengen im Wasser gelöst, so daß kein Luftpolster mehr in der Wärmetauscherberohrung verbleibt. Der so befüllte Wärmetauscher kann anschließend mit niedrigen Durchsätzen, im Falle des vorstehend genannten Dampferzeugers vorteilhaft mit einer Pumpenleistung von 500 bis 1000 m3/h, durchfahren werden.

Durch Anbringen einer Strömungsverteilungsplatte unter der Dampferzeugerrohrplatte kann die Strömung zusätzlich so gesteuert werden, daß die Rohre gleichmäßig durchströmt werden.

Um unterhalb des Löslichkeitsproduktes der bei der

VPA Vh P 6 O 8 3 OE

chemischen Reaktion entstehenden Gase zu bleiben, erfolgt vorzugsweise eine oxidative Vorbehandlung mit einer wäßrigen HMnO^-Lösung, wobei die HMnO^- Konzentration maximal 350 mg/kg betragen sollte. Der anschließende Reduktions- und Dekontaminationsschritt erfolgt vorteilhaft mit reiner Oxalsäure. Die erforderliche Oxalsäuremenge wird hierbei nach folgender Formel berechnet:

Oxalsäuremenge Qng/kg HMnO/^-Menge [mg/kg H

= 4,5 x eingesetzte

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse dieser HMnO^-Oxalsäurebehandlung am Beispiel von original kontaminierten DE-Rohren aus einem Druckwasser-Kernkraftwerk nach ein- bis dreimaliger Behandlung.

HMnO₄ Konzen tration	Dosisleistung mR/h	nach 1. Zyklus	nach 2. Zyklus	nach 3. Zyklus
400	vor Dekon tamination	0,9
150	28	3,9	0,2
50	36	6,0	1,0	0,2
31

Werkstoff: Incoloy 800

Während der gesamten Oxidations- und Dekontaminationsbehandlung wird das Medium mittels Entgaser entgast.

Die beiliegende Figur zeigt in vereinfachter Form einen Dampferzeuger mit den für eine Dekontamination nach der Erfindung erforderlichen externen Hilfseinrichtungen. Anhand dieses Ausführungsbeispiels wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Nach Entleeren des Dampferzeugers 1 werden die Anschlußstutzen der Dampferzeugerprimarkammern 2 zu den Primärkreisschleifen mit geeigneten Dichtstopfen 2a verschlossen, die zur Aufnahme der während des Evakuierens auftretenden Kräfte mit Stützen 2b gegen den Rohrboden 2c und zur Trennwand 2d hin verspannt werden. Der Anschluß der externen Dekontaminations-Hilfseinrichtung erfolgt über Mannlochstutzen 2e der Dampferzeugerprimärkammern 2.

Nach dem Anschluß der später näher beschriebenen Hilfseinrichtungen wird der trockene Dampferzeuger 1 mit einer Vakuumpumpe 3 auf weniger als 50 mbar evakuiert. Anschließend erfolgt mit wasserlöslichem Gas aus einem Gasvorratsbehälter 4 ein Druckausgleich sowie das Aufbringen eines geringen Überdruckes von ca. 1 bar. Dann wird nach erneutem Evakuieren mit der Vakuumpumpe 3 der Dampferzeuger 1 primärseitig bis zum Druckausgleich mit entgastem Deionat (ionenfreies Wasser) aus der Deionatversorgung 5 der Kernkraftwerks-Anlage aufgefüllt. Während des Evakuiervorganges wird das Gas über einen Gassorptionsfilter 6 ausgetragen.

Nach dem Füllen des Dampferzeugers 1 wird das Wasser

(Deionat) mit einer Umwälzpumpe 7 über die U-Rohre 2f des Dampferzeugers 1 umgewälzt und dabei mit einem Wärmetauscher 8 aufgeheizt. Die mit der Erwärmung verbundene Volumenänderung wird über einen Ausgleichsbehälter 9 aufgefangen. Nach Erreichen einer Temperatur von ^ 90°C wird aus einem Chemikalienansetzbehälter 10 mit Hilfe einer Dosierpumpe 11 HMnO^-Lösung in den Umwälzkreis mit dem Dampferzeuger 1 eingespeist. Während der Oxidationsbehandlung wird die Dekontaminationslösung im Bypass über einen Entgaser 12 laufend entgast und dann über einen Kühler 13 mit Hilfe einer Bypasspumpe 14 in das Hauptsystem zurückgepumpt. Die im Entgaser 12 anfallenden Gase werden über einen Rücklaufkondensator 15 und einen Gaskühler 16 abgeführt.

Nach Beendigung der Oxidationsbehandlung wird über die Dosierpumpe 11 aus dem Chemikalienansetzbehälter 10 Oxalsäure ins System dosiert. Während der Dekontamination wird dem Bypass zum Entfernen der gelösten Aktivität zusätzlich zum Entgaser 12 ein Ionentauscher 17 zugeschaltet. Am Ende der Dekontamination wird die Oxalsäure über einen weiteren Ionentauscher 18 entfernt.

9 Patentansprüche
1 Figur

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur chemischen Dekontamination von Wärmetauschern mit stehenden U-Rohren aus metallischen Werkstoffen mittels einer wäßrigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher vor dem Befüllen frei von Stickstoff und Sauerstoff gemacht und mit einem wasserlöslichen Gas gefüllt wird, daß dann die Dekontaminationslösung unter Abzug des wasserlöslichen Gases eingefüllt wird und daß die Dekontaminationslösung bei der weiteren Behandlung entgast wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß als wasserlösliches Gas Ammoniak, Kohlendioxid oder Wasserdampf eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Gasaustausch eine Reduktion der absoluten Gasmenge durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e -

kennzeichnet, daß nach dem Reduzieren entgastes Wasser eingefüllt und die im Wärmetauscher verbliebene Restgasmenge im Wasser gelöst wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß zur oxidativen Vorbehandlung eine Permangansäure-Lösung verwendet wird.

- /Γ - vpa 84 P 6 O 8 3 QE
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Permangansäurekonzentration in einem Konzentrationsbereich von 20 bis 350 mg Permangansäure pro kg Wasser liegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß zur Reduktion der Permangansäure und Dekontamination des Wärmetauschers Oxalsäure verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxalsäuremenge mindestens das 4,5-fache der Permangansäure-Menge beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a durch gekennzeichnet, daß die gelöste Aktivität über Ionentauscher entfernt wird.