DE3002472C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von alkalimetall-benetzten Werkstücken - Google Patents

Description

a) eine begrenzte Alkoholmenge von veränderbarer Konzentration von Vorratsbehältern (9) und (10) zum Tauchbecken (2) und durch Filter (6), (7) oder (8) umgewälzt wird,

b) der umgewälzte Alkohol kontinuierlich, mechanisch und/oder chemisch von Verunreinigungen getrennt wird,

c) die Werkstücke zu Beginn der Reinigung mit einem bereits zur Reinigung benutzten Alkohol von geringem Wassergehalt gespült werden und

d) die Werkstücke zum Ende der Reinigung mit einero aufbereitetem Alkohol gespült werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umgewälzte Alkohol zu Beginn der Reinigung eines Werkstückes gekühlt und/oder am Ende der Reinigung erwärmt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer gasdicht verschließbaren Kammer (I) mit einer Tür (30) und einem Tauchbecken (2), über dem sich eine vertikal bewegliche Hubvorrichtung (32) für Werkstücke befindet, dadyrch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) an einen Kreislauf, jn dem inne begrenzte Menge Alkohol von veränderbarer Konzentration umgewälzt wird, angeschlossen st

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreislauf für den umzuwälzenden Alkohol ein oder mehrere mechanische Filter (6) eingebaut sind.

5. Vorrichtung nach Ansprach 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreislauf für den umzuwälzenden Alkohol ein oder mehrere Ionentauscher-Filter (7) und (8) eingebaut sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) eine horizontal bewegliche Transportvorrichtung (34) für Werkslücke enthält

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Kammern gemäß den Ansprüchen 3 bis 5 vorhanden sind, die gegeneinander und nach außen verschließbar sind, und daß horizontal bewegliche Transportvorrichtungen (48) und (39) vorhanden sind, von denen eine (48) die zu reinigenden Werkstücke in eine erste Kammer (42) oder zurück und eine andere die Werkstücke von der ersten in die zweite Kammer (1) und von dort nach außen oder zurück in die erste Kammer (42) befördert

Die Erfindung betrifft ein Verfahrer und Vorrichtungen zum Reinigen von alkalimetall-benetzten Werkstücken mittels Alkohol, insbesondere auch von solchen Werkstücken, die radioaktiv verunreinigt sind. Insbesondere an natriumgekühlten Energieanlagen gibt es zahlreiche Werkstücke wie z. B. Apparate, Armaturen oder Meßgeräte, die nach längerer Betriebszeit aus der Anlage ausgebaut, inspiziert oder repariert und wieder in die Anlage eingebaut werden müssen, Natrium und andere Alkalimetalle reagieren mit dem Sauerstoff oder ·. der Feuchtigkeit der Raumluft, sie bilden Reaktionsprodukte, die ätzend wirken und die weitere Bearbeitung der genannten Werkstücke erschweren. Beim Kontakt mit Wasser werden nicht nur erhebliche Mengen von Wasserstoff frei, die zu einem Druckanstieg führen, es

in entsteht auch örtlich eine hohe Temperatur, die zu einer Beschädigung der Werkstücke oder zu einer Gefährdung der Umbegung führen kann. Daher wird zur Reinigung von natrium-benetzten Teilen oft heißer Wasserdampf oder ein Gemisch aus Wasserdampf und

H einem inerten Gas benutzt, weil der Wasserdampf nicht so heftig wie Wasser mit dem Natrium reagiert Diese Wasserdampf- oder Feuchtgasmethoden haben aber den Nachteil, daß die entstehenden Hydroxide anschließend noch mit Wasser gelöst und abgespült werden

2f> müssen. In schmalen Spalten oder kleinen Hohlräumen können aber auch bei dieser Methode massive Natriummengen zurückbleiben, die anschließend mit dem Spülwasser heftig reagieren. Daher wird zum Reinigen von natriumbenetzten Teilen bereits Alkohl

2i verwendet, der mit Natrium nicht so heftig reagiert wie Wasser und wobei an diesen Teilen keine festhaftenden Reaktionsprodukte zurückbleiben, sondern nur im Alkohol lösliche Natrium-Alkoholate entstehen, die mit geringem Aufwand entfernt werden können. In dem Vortrag: »Experience from Purification of Sodium-Wetted Components at the KNK-Facility«, der auf der »International Conference on Liquid Metal Technology in Energy Production« in Seven Springs Penn. USA vom 03.05. bis 06.05.76 gehalten wurde, wird u. a. diese Alkohol-Reinigungsmethode beschrieben. Bei Anwendung wieder Methode für große Anlagen fallen aber erhebliche Mengen an verunreinigtem, insbesondere radioaktiv verunreinigtem Alkohol an, die mit erheblichem Aufwand und mit Kosten abtransportiert und

-(O entsorgt werden müssen. Außerdem entweichen aus dem dort beschriebenen offenen Behälter explosiver Wasserstoff und Alkoholdämpfe, die die Umgebung stark gefährden und eine Anwendung in geschlossenen Räumen ausschließen.

In der deutschen Offenlegungsschrift 24 61 244 wird ein Reinigungsgerät zum Reinigen von Werkstücken beschrieben. Darin enthalten ist ein Tauchbecken mit einem vertikal beweglichen Tragrost für das zu reinigende Werkstück. Oberhalb des Tauchbeckens ist

so eine Absaughaube angebracht, die mit doppelseitigen Türen aus durchsichtigem Kunststoff versehen ist. Das Tauchbecken ist normalerweise mit einem flüssigen Reinigungsmittel gefüllt und kann mit einem Deckel verschlossen werden. Aus der DE-OS 29 04 041 ist weiterhin eine Vorrichtung mit einem Behälter bekannt, der mit einem darüber angeordneten Deckel druckfest verschließbar ist und eine vertikale Hubvorrichtung aufweist Die besonderen Probleme bei der Reinigung von alkalimetall-benetzten Werkstücken mit Alkohol

eo werden in diesen Schriften nicht angesprochen, daher sind auch hier die bereits oben erwähnten Nachteile zu erwarten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zum Reinigen von alkalimetall-benetzten Werkstücken, wobei die bisher beschriebenen Nachteile vermieden werden.

Die Anlage soll kompakt und in geschlossenen Räumen anwendbar sein, es sollen keine verschmutzten

oder verseuchten Flüssigkeiten abtransportiert werden, insbesondere soll der Abfall in fester Form beseitigt werden, und der Verbrauch an Waschflüssigkeit und inerten Gasen soll weitgehend reduziert werden. Als zusätzliche Aufgabe soll der Zeitaufwand für die Reinigung eines Werkstückes reduziert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im ersten Anspruch dargestellt Die vorgeschlagene Umwälzung und kontinuierliche Reinigung des umlaufenden Alkohols verringert Jas notwendige Inventar an Alkohol und ίι vermeidet die Abgabe von verunreinigtem Alkohol nach außen.

Die in.einer verschließbaren Anlage entstehenden Dämpfe und Gase können kontinuierlich umgewälzt, gereinigt und durch Zugabe von inerten Gasen soweit ι > verdünnt werden, daß keine Explosionsgefahr mehr besteht

Durch Regelung der umgewälzten Alkoholmenge in Abhängigkeit von der entstehenden Wasserstoffmenge kann auch die chemische Reaktion zwischen Natrium m und Alkohol gebremst oder sogar unterbrochen werden. Die veränderbare Konzentration des Aikohois ist ein sehr wesentliches Merkmal des Verfahrens, bei Beginn der Reinigung eines Werkstücks enthält dieses noch die größten Alkalimetallmengen, während der technisch .>·> reine Alkohol noch etwa 4% Wasser enthält, was insbesondere beim bekannten Tauchverfahren eine sehr heftige Reaktion zwischen Alkalimetall und Alkohol hervorruft, die mit der Entwicklung von sehr viel Wärme und Wasserstoff verbunden ist Wenn man aber sa erfindungsgemäß zunächst mit einem Alkohol spült, der bereits mit einer größeren Menge Alkalimetall reagiert hat dann kann dieser Alkohol nicht mehr viel Wasser enthalten und dementsprechend nicht mehr so heftig reagieren. Wenn die Reaktion geringer wird, was man durch Überwachung des entstehenden Wasserstoffes feststellen kann, kann man die weiterhin notwendige Reinigungszeit abkürzen, indem man mehr technisch reinen Alkohol zusetzt, der ja immer etwas Wasser enthält und schließlich sogar dem umlaufenden Alkohol in Wasser zusetzen. Zweckmäßigerweise werden in der Anlage Ventile vorgesehen, mit denen man einen Teilstrom des bereits reagierten Alkohols erneut zur Reinigung leiten und einen anderen Teilstrom zunächst zur Aufbereitung und dann wieder zur Reinigung leiten kann. Da die Aufbereitung des Alkohols aus wirtschaftlichen Gründen kontinuierlich erfolgen soll, während die Reinigung der Werkstücke diskontinuierlich und mit unterschiedlicher Konzentration erfolgen soll, sind in der Anlage mehrere Behälter für aufbereiteten aber auch für gebrauchten Alkohol vorgesehen.

Die im zweiten Anspruch vorgeschlagene Kühlung des Alkohols soll zu Beginn der Reinigung die chemische Reaktion verlangsamen und die spätere Erwärmung des umlaufenden Alkohols soll die Reinigungszeit abkürzen. Da gegen Ende der Reinigung nur noch geringe Alka'imetallmengen vorhanden sind, kann die Beschleunigung der chemischen Reaktion durch Erwärmung nicht mehr zu unzulässig großen Freisetzungen von Wärme oder Wasserstoff führen. Bei größeren Anlagen erscheint es zweckmäßig getrennte Behälter für warmen und kalten Alkohol vorzusehen.

Die im dritten Anspruch vorgeschlagene Vorrichtung aus einer gasdicht verschließbaren Kammer mit einer Tür und einem Tauchbecken, über dem sich eine vertikal bewegliche Hubvorrichtung für Werkstücke befindet, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer an einen Kreislauf, in dem eine begrenzte Menge Alkohol von veränderbarer Konzentration umgewälzt wird, angeschlossen ist. Der entscheidende Vorteil dieser Vorrichtung ist der geschlossene Kreislauf, durch den eine Abgabe von radioaktiven Abfällen an die Umgebung vermieden wird. Dabei sind Vorrichtungen vorzusehen, die eine Veränderung des Wasseranteils im Alkohol ermöglichen. Mit dieser Vorrichtung läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 durchführen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, in den Kreislauf für den umzuwälzenden Alkohol ein oder mehrere mechanische Filter einzubauen. Es hat sich herausgestellt, daß Alkohol, insbesondere der in diesem Fall besonders zweckmäßige Äthyl-Alkohol nach dem Kontakt mit größeren Natriummengen in einer geschlossenen Anlage fast kein Wasser mehr enthält und daher das entstandene Natriumäthylat nicht mehr löst sondern nur in fein verteilter Form als Suspension mit sich führt Daher kann man in einer Anlage mit umlaufendem Alkohol einen erheblichen Teil des entstandenen Alkoholate void andere feste Stoffe in einem mechanisch wirkenden Filter abscheiden, was bei dem bekannten Tauchverfahren nicht möglich war.

Die im fünften Anspruch vorgeschlagene Vorrichtung enthält einen oder mehrere Behälter mit ionentauschern, die das im Alkoholat enthaltene Alkalimetall binden und den Alkohol erneut freisetzen. Insbesondere haben sich stark saure Kationentauscher mit großer mechanischer und chemischer Widerstandsfähigkeit sowie hoher Austauschkapazität bewährt, wie z. B. makroporöse Kationentauscher auf Polystyrolbasis mit aktiven Sulfonsäuregruppen.

Im sechsten Anspruch wird vorgeschlagen, die Reinigungskammer mit einer horizontal beweglichen Transportvorrichtung für Werkstücke auszustatten. Diese zusätzliche Einrichtung erweist sich sowohl bei der Bewegung des zu reinigenden Werkstückes im Tauchbecken während der Reinigung als, audj zum Transport eines Werkstückes innerhalb der Kammer in horizontaler Richtung als vorteilhaft.

üie im siebten Anspruch dargestellte Vorrichtung mit zwei oder mehr Kammern soll einen größeren Durchsatz an zu reinigenden Werkstücken »"möglichen. Da die Kammern gegeneinander und nach außen durch Türen verschließbar sind, kann eine Kammer be- bzw. entladen werden, während in einer anderen Kammer andere Werkstücke gereinigt oder nach der Reinigung getrocknet werden. Die Hubvorrichtung und die horizontale Transportvorrichtung dienen dabei zur Unterstützung des Reinigungsvorganges bzw. zum Transport von Werkstücken während des Arbeitsablaufes.

Den größten Durchsatz an Werkstücken erzielt man, wenn die Kammern nach dem Einbahn-Prinzip betrieben werden, d. h., üie Werkstücke durchwandern die Anlage nur in einer Richtung. In einer Kammer werden sie von ihrer eventuellen Verpackung befreit, werden dann in die nächste Kammer geschoben, dort im Tauchbecken gereinigt und verlassen dann diese Kammer durch eine andere Tür, während die Tür zwischen der ersten und zweiten Kammer noch geschlossen ist und in der ersten Kammer bereits neue Werkstücke vorbereitet werden. Als Alternative mit geringerem Platzbedarf aber auch mit geringerer Durchsatzleistung kann man eine Kammer zum Vorbereiten der Werkstücke und zum späteren Trocknen und die zweite Kammer nur zum Waschen

der Werkstücke benutzen

Am schnellsten kann man das erfindungsgemäße Verfahren in einer Dreikammeranlage benutzen, wobei in der ersten Kammer die zu reinigenden Werkstücke ausgepackt, in der zweiten Kammer gewaschen und in der dritten Kammer getrocknet werden.

Die Fig. I bis 4 zeigen in vereinfachter Darstellung mehrere mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. I zeigt die Schaltung der Rohrleitungen einer Anlage zum Reinigen von natrium-benetzten Werkstiikken.

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch J mit nur einer verschließbaren Kammer.

F i g. 3 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch F ι g. 2.

F i g. 4 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7 mit zwei verschließbaren Kammern.

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pelt werden, so daß dieser mit den beiden hydraulischen Zylindern 32 und mit der Tragvorrichlung 33 in das Tauchbecken 2 gefahren und dort auf und ab bewegt werden kann. Außerdem enthält die Kammer 1 an ihrer Oberseite eine ringsherum laufende Rohrleitung 36 mit zahlreichen, nicht näher beschriebenen gekennzeichneten Düsen, mit denen die Innenwand der Kammer oder die Werkstücke besprüht werden können. Ebenfalls an der Oberseite der Kammer ist ein Gebläserad 37 mit senkrechter Achse angeordnet, das von einem elektrischen Motor 38 angetrieben wird, um die in der Kammer 1 enthaltenen Gase und Dämpfe zu verteilen. In Fig. 4 enthalt die Kammer 1 dieselben Einzelteile wie in Fig. 2. An Stelle des Hydraulikzylinders 34 wird aus Plat/grundcn eine flexible Schubkette 39 verwendet, die in einer Führung 40 gelagert ist und die mil einem Motor betätigt werden kann. Die Kammer 1 hat hier dieselbe Funktion wie in F i g. 2 und 3. Neben der Kammer 1 ist eine Kammer 42 angeordnet, die ^CürCr iii'iVür i iViit Cii'ici I Ul .30 VCIÄLNIltrBuiif lsi.

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als durchgezogene Linie und die Rohrleitungen für Gase oder Dämpfe als durchgezogene Linie mit einer parallelen gestrichelten Linie dargestellt. Regeltechnische Verbindungen werden durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die verschließbare Kammer I enthalt cm Tauchbecken 2, das mit einem Zufluß 3 und einem Abfluß 4 für Alkohol versehen ist. Der abfließende Alkohol kann entweder mit einer Pumpe 5 durch einen mechanischen Filter 6 und über zwei parallele lonentauscherfilter 7 und 8 in einen Vorratsbehälter 9 oder unmittelbar ohne Aufbereitung in einen Vorratsbehälter 10 fließen. Von diesen Vorratsbehältern 9 und 10 kann aufbereiteter oder nicht aufbereiteter Alkohol mit der Pumpe 11 durch ein Rückschlagventil 12 durch eine Beheizung 13 bzw. einen Kühler 14 in die Zufuhr 3 für das Tauchbecken 2 gefördert werden. Diverse, nicht näher bezifferte Armaturen gestatten es. einzelne Aggregate zu umgehen oder direkt miteinander zu verbinden.

Die lonentauscherfilter 7 und 8 können in bekannter Weise abwechselnd hintereinander geschaltet werden. An der Unterseite der Kammer 1 sind Absaugöffnungen 15 für die in der Kammer vorhandenen Gase oder Dämpfe angeordnet, die in dem Kondensator 16 von kondensierbaren Bestandteilen befreit und mit dem Gebläse 17 durch einen Filter 18 entweder über eine Flüssigkeitsvorlage 19 zu einer nicht näher beschriebenen Gasreinigung 20 oder über ein Dreiwegeventil 21 wieder in die Kammer 1 gedrückt werden. Dieses Ventil 21 wird von einem Regler 22 gesteuert, der wiederum von Meßgeräten 23 für Wasserstoff oder 24 für Sauerstoff abhängig ist. Die Anlage kann entweder von außen über das Ventil 25 oder über das druckgeregelte Ventil 26 aus einer Druckflasche 27 mit einem Inertgas, beispielsweise Stickstoff, gefüllt werden.

In den Fig.2 und 3 wird die Kammer 1. die ein Tauchbecken 2 enthält, mit einer senkrecht verschiebba ren Tür 30 verschlossen, die mit einem pneumatischen Zylinder 31 bewegt werden kann. Oberhalb der Kammer 1 sind noch zwei hydraulische Zylinder 32 angeordnet, mit denen eine Tragvorrichtung 33 senkrecht auf und ab bewegt werden kann, die in F i g. 3 einen U-förmigen Querschnitt hau Mit Hilfe des in waagerechter Richtung wirkenden hydraulischen Zylinders 34 wird in die Tragvorrichtung 33 ein Drahtkorb 35 gezogen, der die zu reinigenden Werkstücke enthält. Der Hydrauükzyiinder 34 kann in nicht näher beschriebener Weise von dem Drahtkorb 35 abgekupdie von einem Hydraulikzylinder 31 vertikal bewegt werden kann. Tür 30 und Hydraulikzylinder 31 sind von einer Haube 43 umgeben, so daß auch bei geöffneter Tür 30 !vide Kammern 1 und 42 nach außen weiterhin verschlossen sind. Kammer 42 hat eine größere Höhe als die Kammer I. enthält aber ebenfalls eine vertikal bewegliche I Iubvorrichtung44, mit der die Tragvorrichtung 3 5 und der Drahtkorb 35 angehoben werden kann, dann: darunter ein weiterer Drahtkorb 35 mit den zu reinigenden oder bereits gereinigten Werkstücken horizontal verschoben werden kann. Nach außen ist die Kammer 42 dur<;h eine vertikal bewegliche Tür 45 verschließbar, die mit einem Hydraulikzylinder 46 bewegt werden kann. Vor der Tür 45 ist eine Ablagefläche 47 angeordnet, auf der die Werkstücke in einen Drahtkorb 35 oder auf eine Palette gelegt werden. Dieser Drahtkorb wird bei geöffneter Tür 45 mit der Schubkettc 48. die von einem Motor 49 bewegt werden kann, in die Kammer 42 bewegt. In der Kammer 42 werden die Werkstücke von ihrer eventuellen Verpakkung befreit, die dann in den Behälter 50 fällt. Danach w ird bei geschlossener Tür 45 und inertisicrter Kammer 42 die Tür 30 zur Kammer 1 geöffnet und der Drahtkorb 35 in die Kammer 1 gezogen Die Tür 30 wird

■■ verschlossen und in der Kammer 1 der Drahtkorb 35 mit der Hubvorrichtung 44 in das mit Alkohol gefüllte Tauchbecken 2 abgesenkt und dort bewegt. Nach dem Waschen wird der Drahtkorb angehoben und bei geöffneter Tür 30 und geschlossener Tür 45 in die

. · inertisierte Kammer 42 geschoben und dort angehoben und getrocknet, damit anschließend bei geschlossener Tür 30 und geöffneter Tür 45 ein weiterer Draht..orb 35 mit zu reinigenden Werkstücken in die Kammer 42 gefördert werden kann. Dieser neue Drahtkorb wird,

v> wie bereits beschrieben, in die Kammer 1 befördert und dort gewaschen, während bei geschlossener Tür 30 und geöffneter Tür 45 die gereinigten und getrockneten Werkstücke aus der oberen Position in Kammer 42 abgesenkt und nach außen befördert werden. Wie

mi bereits bei der Beschreibung des sechsten Anspruchs erwähnt kann man die Durchsatzleistung der Anlage wesentlich steigern, wenn man auf der linken Seite der F i g- 4 eine weitere Kammer zum Trocken und davor eine Ablagefläche vorsieht, so daß die gereinigten Werkstücke dort die Anlage verlassen können. Damit werden auch eventuelle Einwirkungen der ungereinigten Werkstücke auf die bereits gereinigten vermieden. Wenn die Kammer 1 jeweils über 2 Türen nach außen

verschließbar ist, kann man in dieser Kammer einen höheren Grad an Inertisierung einhalten. Der oben bereits beschriebene Drahtkorb 35 kann bei großen Werkstücken auch durch eine Palette oder einen Gitterrost ersetzt werden, die mildem Werkstück durch die Anlage wandern.

Hierzu ? Blatt Zeichnuneen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum Reinigen von alkalimetall-benetzten Werkstücken in Tauchbecken in einer verschließbaren, inertisierbaren Anlage unter Verwendung von Alkohol, dadurch gekennzeichnet, daß