DE69318820T2

DE69318820T2 - Entseuchungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69318820T2
Application number: DE69318820T
Authority: DE
Inventors: Joel J. Wilmington Nc 28405 Hughes
Original assignee: Container Products Corp
Current assignee: Container Products Corp
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2013-01-12
Also published as: EP0614569A1; WO1993018524A1; EP0614569A4; DE69318820D1; EP0614569B1; CA2124198A1; US5178823A

Description

Zusammenfassung der Erfindung

Das Gerät nach dieser Erfindung ist hauptsächlich für die Verwendung durch die Nuklearindustrie zur Dekontaminierung von radioaktiv verseuchten Flächen ausgelegt. Das Gerät besteht aus einer Anzahl von Funktionskomponenten, von denen eine einen kontinuierlichen Dekontaminierungsflüssigkeitsstrom im Bereich von Umgebungstemperaturen bis zu 260ºC (+ 500ºF) erzeugt. Geeignete Strömungs-, Temperatur- und Druckventile und -Messer sind vorgesehen, damit die Bedienungsperson die optimalen Parameter für die durchzuführende Reinigung wählen kann.
Zu den Funktionskomponenten gehört auch eine einzige Vakuumeinheit zur Erzeugung eines betriebsmäßig gesteuerten Saugvakuums durch das gesamte Gerät. Weitere Komponenten des Aufnahme- und Entsorgungssystems sind ein kritische-Masse- Sammler und Abscheider, ein Tröpfenabscheider, Filter und Absorber, die alle die zur Durchführung des benötigten spezifischen Reinigungsvorgangs notwendige Konstruktion und Konfiguration haben.
Gleichzeitig mit der Fernreinigungsfunktion nimmt die in sämtlichen Funktionskomponenten erzeugte Aufnahmevakuumströmung die flüssigkeitsbeladenen Verunreinigungen auf, die von der zu reinigenden Oberfläche entfernt worden sind, und befördert sie in die Sammel- und Filtereinheiten, welche wiederum das Luft- und Flüssigkeitsgemisch auftrennt, wobei Luft und Flüssigkeit jeweils gesondert gefiltert und zur Entsorgung aufgenommen werden.
Frühere Geräte ähnlicher Art, wie in dieser Anmeldung beschrieben, umfassen Mittel zum Ausstoß einer unter Druck stehenden heißen Reinigungsflüssigkeit und ein zugeordnetes Vakuumaufnahmesystem, wie es in dem US-Patent 2 908 030 und in der EP-A-0 135 978 beschrieben und dargestellt ist.
Während diese früheren Geräte auch Betriebssteuerungen auf weisen, werden diese Steuerungen durch die Funktionen der zugehörigen Teile selbst betätigt, wie beispielsweise ein Überdruckventil, welches die Erhitzung und Druckbeaufschlagung der Reinigungsflüssigkeit regelt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Betriebssteuerungen, die individuell und insgesamt jedem Segment des Systems zugeordnet sind und auf die dadurch erzielten Ergebnisse ansprechen.
Im Hinblick auf die Dekontaminierung von radioaktivem Material ist die Beherrschung der Anhäufung einer kritischen Masse, die Arbeitsprodukt des Systems ist, das Hauptziel dieser Erfindung. Infolgedessen ist der Sammler für das dekontaminierte Material mit einer auf ein kritische-Masse- Volumen ansprechenden Betriebssteuerung versehen. Die Filterung und die Entfeuchtung des gesammelten kontaminierten Materials erfolgt mit einer auf ein kritische-Masse-Volumen ansprechenden Betriebssteuerung. Jede dieser Steuerungen, die durch die Ergebnisse der Systemtätigkeit aktiviert werden, schaltet das System durch Unterbrechung der Aufnahmevakuumquelle ab.
Das obige Ziel wird durch das im Anspruch 1 angegebene Dekontaminierungsgerät erreicht.
Weitere Ziele der Erfindung werden nachstehend noch deutlich.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird am besten durch Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen verständlich, welche die bevorzugte Ausführungsform darstellen, mit welcher die Ziele der Erfindung erreicht werden, und in welchen zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Funktionseinheiten des Dekontaminierungsgeräts,
Fig. 2 eine Seitenansicht und teilweise detaillierte Darstellung des Flüssigkeitsabscheiders der ersten Stufe mit interner kritische-Masse-Kontrolle,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Flüssigkeitsabscheiders der ersten Stufe,
Fig. 4 eine Draufsicht des Flüssigkeitsabscheiders der ersten Stufe,
Fig. 5 eine Draufsicht des Flüssigkeitsabscheiders der ersten Stufe längs der Linie 5-5 in Fig. 2, und
Fig. 6 eine perspektivische und teilweise detaillierte Darstellung der Tröpfchenabscheider- und Filtereinheit der zweiten Stufe des Geräts.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 sind schematisch die Funktionseinheiten dieser Erfindung dargestellt, die bestehen aus einem ersten Gehäuse 10, einer mobilen Plattform 11, einem Rollwagen 12, und einem Karren 13. Jeder dieser Einheiten ist unabhängig von den anderen beweglich, während sie aber für eine synchrone Arbeitsweise miteinander verbunden sind, wie nachstehend noch erläutert wird.
Das Gehäuse 10 enthält die Flüssigkeitsheizeinheit und die Druckpumpe, mittels welcher optimal erhitzte und unter Druck stehende Flüssigkeit erzeugt und in eine Zuführleitung 14 befördert wird, die zu einem nicht dargestellten geeigneten Spritzwerkzeug führt. Innerhalb des Gehäuses 10 sind herkömmliche Wärme- und Drucksicherheitsabschalter untergebracht, die alle auf einer entsprechenden Steuertafel 15 montiert sind, die für die Bedienungsperson des Geräts sichtbar ist.
Um die Funktion des Geräts besser verstehen zu können, werden die miteinander zusammenwirkenden Einheiten nun in der Reihenfolge ihres Zusammenhangs mit der vakuumaufgenommenen kontaminierten Reinigungsflüssigkeit beschrieben.
Insoweit ist dargestellt, daß der Karren 13 die erste Stufe des Abscheide- und Filtersystems trägt. Ein Flüssigkeitsabscheider 16 ist auf dem Karren 13 montiert und besteht aus einem konischen Flüssigkeitstrichter 17, der einen inneren Aufbau aufweist, durch welchen er im Hinblick auf die radioaktive Masse, die er zunächst von den gereinigten dekontaminierten Flächen aufnimmt, in kritischer Hinsicht sicher ist.
Dieses Merkmal der kritischen-Masse-Sicherheit im Flüssigkeitstrichter 17 wird dadurch erreicht, daß der Trichter 17 mit einem volumenverringernden Füllkern 18 versehen ist, der die gleiche konische Form wie der Trichter 17 hat.
Ein tangential angeordneter vakuumbeaufschlagter Einlaß 19, der über einen geeigneten Schlauch mit einem nicht dargestellten entfernten Reinigungswerkzeug bzw. Reinigungskopf verbunden ist, steht in offener Verbindung mit dem freiliegenden Bereich zwischen der Innenwand des Trichters 17 und dem volumenverringernden Kern 18. Die vakuuminduzierte Strömung von aufgenommenem kontaminiertem Material wird daher zu einem bewegten spiralförmigen Strömungsverlauf veranlaßt, so daß die Flüssigkeit von den aufgenommenen Verunreinigungen abgeschieden wird, wodurch die Flüssigkeit am Scheitel 20 des Trichters 17 sich sammelt und mittels einer Pumpe 21 durch einen geeigneten Auslaß 22 gefördert wird.
Wie dargestellt, ist der Kern 18 mit einem mittigen Rohr 23 versehen, dessen freies unteres Ende mit Abstand vom Scheitel 20 des Trichters 17 angeordnet ist. Das entgegengesetzte Ende des Rohrs 23 steht in offener Verbindung mit dem Boden einer Kammer 24, die in der Mitte des Kern 18 gebildet ist. Ein vakuumbeaufschlagtes Auslaßrohr 25 wird vom Deckel 26 des Trichters 17 getragen und weist ein offenes Ende 27 auf, das sich innerhalb der Kammer 24 befindet. Durch einen geeigneten korbartigen Käfig 28 ist eine Schwimmerkugel 29 beweglich mit Bezug auf das offene Ende 27 des Auslaßrohrs 25 angeordnet. Durch diese Anordnung wird der vakuumbeaufschlagte Einlaß des Trichters immer dann abgesperrt, wenn der Flüssigkeitspegel im Trichter 17 ein Volumen erreicht, das als kritische Masse des radioaktiven Materials vorgegeben worden ist. Ohne die Sicherheitsabschaltung und den volumenverringernden Kern 18 könnte sich eine volumenmäßig kritische Masse des radioaktiven Materials in dieser ersten Aufnahmestufe mit gefährlichen Konsequenzen anhäufen.
Die feuchtigkeitsbeladenen Schmutzstoffe, die durch den Abscheider der ersten Stufe von der Flüssigkeit abgeschieden worden sind, treten durch das Auslaßrohr 25 aus und werden durch Vakuum in die Tröpfchenabscheider- und Filtereinheit 30 der zweiten Stufe eingesaugt, die, wie in Fig. 6 dargestellt ist, auf dem Rollwagen 12 montiert ist.
Die Einheit 30 besteht aus einem Behälter 31, der in Abteile 32 und 33 unterteilt ist. Diese Abteile 32 und 33 sind oben offen und können durch einen Deckel 34 verschlossen werden, während sie jeweils an ihren unteren Teilen ebenfalls offen sind, um eine ungedrosselte Verbindung mit einem Flüssigkeitsstahltank 35 herzustellen.
Der Deckel 34 weist zwei mit Abstand angeordnete pyramidenstumpfförmige Erhebungen 36, 37 auf, die den oberen Teil jedes Abteils abschließen. Die Erhebung 36 bildet eine Einlaßöffnung 38, während die Erhebung 37 eine Auslaßöffnung 39 bildet. Die konischen Wände der Erhebung 36 dienen als Ablenkorgan gegen die vakuumangesaugten feuchtigkeitsbeladenen Teilchen, die von dem Flüssigkeitsabscheider 16 ausgetragen werden und die in Abwärtsrichtung in das Abteil 32 abgelenkt werden.
Innerhalb des Abteils 32 und auf einer Schienengruppe abgestützt ist ein Tröpfchenabscheider 40 angeordnet. Dieser Tröpfchenabscheider 40 koaguliert die größeren Teilchen der verunreinigten Stoffe in Flüssigkeitsteilchen. Diese Flüssigkeitsteilchen werden durch das Vakuum in Abwärtsrichtung ausgetragen, wo sie auf eine konische Wand bzw. Ablenkfläche 41 des Sammeltanks 35 auftreffen und in den darin gebildeten Flüssigkeitsbehälter gelangen.
Irgendwelche noch verbleibenden, in der Luft schwebenden Verunreinigungen werden über die Oberfläche der gesammelten Flüssigkeiten in dem Tank 35 abgesaugt und durch die gegenüberliegende konische Wand 42 in Aufwärtsrichtung durch das Abteil 33 abgelenkt. Der Aufwärtspfad der Luftströmung wird durch ein hochwirksames Teilchenfilter 43 hindurchgesaugt.
Die nun entfeuchtete und gefilterte Luft strömt weiter längs einer aufwärts verlaufenden Bahn, bis sie auf die konischen Wände der Erhebung 37 auftrifft und durch die Auslaßöffnung 39 ausgetragen wird.
Die Abteile 32 und 33 sind jeweils leicht durch abnehmbare Seitenwände 44 und 45 zugänglich, so daß der Entfeuchter 40 und das Filter 43 leicht nach Bedarf erneuert werden können.
Der Sammeltank 35 ist mit einer Auslaßpumpe 46 ausgestattet, durch welche die gesammelte kontaminierte Flüssigkeit zur sicheren Beseitigung abgepumpt werden kann. Der Sammeltank 35 weist einen Schwimmerschalter 47 auf, durch welchen das Volumen der darin gesammelten, radioaktiv kontaminierten Flüssigkeit nach einem kritische-Masse-Kriterium kontrolliert werden kann. Sichere gefilterte Flüssigkeit kann durch ein Auslaßmundstück 48 abgelassen werden.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher ein Vakuumerzeugungsgerät 49 dargestellt ist, das auf der mobilen Plattform 11 montiert ist. Das Vakuumerzeugungsgerät umfaßt eine Flüssigkeitsringpumpe 50 mit einem Verteiler 51, der eine Einlaßöffnung 52 aufweist, über welchen ein geeigneter Schlauch 53 in offener Verbindung mit der Auslaßöffnung 39 der Entfeuchtungsfiltereinheit 30 steht. Nicht dargestellt ist, daß der Verteiler 51 eine Verbindung mit dem Wiedergewinnungstank 54 der abschließenden Flüssigkeitsstufe herstellt.
Im wesentlichen bestehen die Funktionsteile der Flüssigkeitsringpumpe 50 aus einem mehrblättrigen Flügelrad, das exzentrisch in einem runden Gehäuse 55 angeordnet ist, das einen teilweise gefüllten Flüssigkeitssumpf bildet. Wenn die Propellerblätter von einem Elektromotor 56 angetrieben umlaufen, wird die Flüssigkeit in dem Sumpf durch die von dem umlaufenden Blättern erzeugten Zentrifugalkraft mitgenommen und bildet einen Flüssigkeitsring, der konzentrisch zum Gehäuse 55 ist. Der Raum zwischen den Propellerblättern füllt sich während deren Umlaufs mit Flüssigkeit und eingeschlossene Luft wird daher verdichtet und ausgetragen, wodurch ein Vakuum erzeugt wird.
Die Flüssigkeitspumpe 50 wird elektrisch gesteuert und ist in einen Stromkreis mit dem Schwimmerschalter 47 der Entfeuchterfiltereinheit 30 geschaltet, wodurch, wenn die aufgenommene und im Tank 35 gesammelte Flüssigkeit einen vorgegebenen Pegel erreicht, was eine Ansammlung einer kritischen Masse andeutet, die Flüssigkeitsringpumpe 50 abgeschaltet und somit die erzeugte Vakuumaufnahmeströmung durch das gesamte Gerät beendet wird.
Durch die Verwendung des Dekontaminierungsgeräts nach dieser Erfindung wird die Kontaminierung an ihrer Quelle beseitigt. Das Gerät weist eine einzigartige dreistufige Dekontaminierungsfunktion auf, wobei jede Stufe ein unabhängiges Sicherheitskontrollsystem gegen den Aufbau einer kritischen Masse aufweist.
Die Funktionseinheiten des Geräts, soweit die Gefahr des Aufbaus einer kritischen Masse besteht, enthalten jeweils eine unabhängige Kontrolle zum Abschalten der Saugvakuumströmung durch alle miteinander verbundenen Funktionseinheiten des Geräts. Diese Sicherheitsmerkmale machen dieses Dekontaminierungsgerät besonders zur Dekontaminierung von radioaktiv verseuchten Flächen geeignet.
Obwohl die bevorzugte Konstruktionsform zur Ausführung der Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, sind Abwandlungen und Modifikationen im Rahmen der anliegenden Patentansprüche möglich.

Claims

1. Dekontaminierungsgerät zum Reinigen radioaktiv verseuchter Flächen und zur Aufnahme des kontaminierten Materials zwecks Beseitigung, mit einem Druckreinigungsflüssigkeits-Heizsystem zur Zufuhr einer kontinuierlichen Strömung durckbeaufschlagter erhitzter Reinigungsflüssigkeit zu einem entfernten Reinigungswerkzeug, welches die Druckreinigungsflüssigkeit auf die zu dekontaminierende Oberfläche austrägt, wobei die Verbesserung umfaßt:

a) eine erste Aufnahmeeinheit (49) mit einem einzigen Vakuumerzeuger (50) und einem abschließenden Deponierungstank (54) für kontaminiertes Material,

b) einer zweiten Aufnahmeeinheit (30) mit einem Filter (40, 43) für feuchtigskeitsbeladenes kontaminiertes Material zum Abscheiden von Luftschwebe-Verunreinigungsteilchen von aufgenommenen Reinigungsflüssigkeiten und zur Beförderung der Luftschwebe-Kontaminationsstoffe von aufgenommenen Reinigungsflüssigkeiten und zur Beförderung der Luftschwebe-Kontaminationsstoffe in den Deponierungstank der ersten Aufnahmeeinheit,

c) eine in der zweiten Aufnahmeeinheit (30) vorgesehene Sammelvolumenkontrolle (47) zur Steuerung des von der ersten Aufnahmeeinheit (49) erzeugten Vakuums, wenn eine kritische Masse an Reinigungsflüssigkeiten von der zweiten Aufnahmeeinheit (30) aufgenommen worden ist,

d) eine dritte Aufnahmeeinheit (16) mit einem vakuumbetätigten Kontaminationsstoffsammler (17), der zwischen der zweiten Aufnahmeeinheit (30) und einem entfernten Reinigungswerkzeug zwischengeschaltet ist,

e) Mittel (18) innerhalb des Sammlers (17) zur Bildung eines begrenzten Querschnitts zur Aufnahme nur eines vorgege benen Volumens kritischen radioaktiven Materials,

f) Mittel (29) innerhalb des Sammlers (17) zur Herstellung einer kritische-Masse-Kontrolle des aufgenommenen radioaktiv kontaminierten Materials, wobei diese Mittel (29) das von der ersten Aufnahmeeinheit erzeugte Vakuum steuern, wenn eine kritische Masse radioaktiver Kontaminationsstoffe von der dritten Aufnahmeeinheit aufgenommen worden ist, und

g} Mittel (25) zur Herstellung einer vakuumbeaufschlagten Verbindung zwischen dem Sammler (17) und der zweiten Aufnahmeeinheit (30).

2. Dekontaminierungsgerät zum Reinigen radioaktiv kontaminierter Flächen und zur Aufnahme des kontaminierten Materials zwecks Beseitigung nach Anspruch 1, wobei die Sammelvolumenkontrolle (47) in der zweiten Aufnahmeeinheit ein Schwimmerschalter ist, der auf das Volumen der durch die zweite Aufnahmeeinheit (30) aufgenommenen Reinigungsflüssigkeiten anspricht, wobei der Schwimmerschalter mit dem Vakuumerzeuger (50) der ersten Aufnahmeeinheit (49) verbunden ist und diese steuert.

3. Dekontaminierungsgerät zum Reinigen radioaktiver kontaminierter Flächen und zur Aufnahme des kontaminierten Materials zwecks Beseitigung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel (18) innerhalb des Sammlers (17) einen volumenverringernden Kernkörper umfassen, der von dem Sammler beabstandet ist, so daß er einen verengten Innenquerschnitt innerhalb des Sammlers für ein vorgegebenes Volumen kritischen radioaktiven Materials bildet.

4. Dekontaminierungsgerät zum Reinigen radioaktiver kontaminierter Flächen und zur Aufnahme des kontaminierten Materials zwecks Beseitigung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel innerhalb des Sammlers zur Herstellung einer kritische-Masse- Kontrolle des gesammelten radioaktiven Materials eine das Vakuum absperrende Kugel (29) zum Unterbrechen der vakuumbeaufschlagten Verbindung zwischen dem Sammler (17) der dritten Aufnahmeeinheit (16) und der zweiten Aufnahmeeinheit (30) umfassen.

5. Dekontaminierungsgerät zur Reinigung radioaktiv kontaminierter Flächen und zur Aufnahme des kontaminierten Materials zwecks Beseitigung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel (25) zur Herstellung einer vakuumbeaufschlagten Verbindung zwischen dem Sammler und der genannten Aufnahmeeinheit einen Schlauch umfassen.

6. Dekontaminierungsgerät zum Reinigen radioaktiv kontaminierter Flächen und zur Aufnahme des kontaminierten Materials zwecks Beseitigung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sammler der dritten Aufnahmeeinheit einen konischen Trichter (17) aufweist.

7. Dekontaminierungsgerät zum Reinigen radioaktiver kontaminierter Flächen und zur Aufnahme des kontaminierten Materials zwecks Beseitigung nach Anspruch 6, wobei die Mittel (18) innerhalb des Trichters (17) einen volumenverringernden Kernkörper umfassen, der mit Abstand innerhalb des Trichters angeordnet ist, um einen verengten Querschnittsbereich innerhalb des Trichters zur Aufnahme eines vorgegebnenen Volumens kritischen radioaktiven Materials herzustellen.

8. Dekontaminierungsgerät zum Reinigen radioaktiv kontaminierter Flächen und zur Aufnahme des kontaminierten Materials zwecks Beseitigung nach Anspruch 6, wobei die Mittel innerhalb des Trichters zur Herstellung einer kritische-Masse-Kontrolle des gesammelten radioaktiven Materials eine das Vakuum absperrende Kugel (29) zum Unterbrechen der vakuumbeaufschlagten Verbindung zwischen dem Trichter (17) der dritten Aufnahmeeinheit (16) und der zweiten Aufnahmeeinheit (30) aufweisen.