DE102011108073A1

DE102011108073A1 - Vorrichtung zur Aufnahme von kontaminiertem Wasser und/oder Wasserdampf

Info

Publication number: DE102011108073A1
Application number: DE201110108073
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2013-01-24
Also published as: WO2013011080A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Aufnahme von kontaminiertem Wasser und/oder Wasserdampf mit einem evakuierten Behälter (12), der eine mittels eines Ventils (30) gasdicht verschlossene Einlassöffnung (31) aufweist, und mit einer im Inneren des Behälters (12) aufgenommenen Adsorptionsanordnung, die ein hygroskopisches Material, vorzugsweise ein Molekularsieb (18) auf Zeolithbasis, aufweist.

Description

1. Anwendungen des AMES(Atommüllentsorgung)-Verfahrens für:

1.1...Noteinsätze bei Havarie z. B. durch Ausfall der Kühlsysteme infolge Wassereinbruch in Notstromanlagen, Zerstörung von Messgeräten durch el. Kurzschlüsse, Totalausfall durch Naturkatastrophen, Anschläge, Flugzeugabstürze, menschliches Versagen usw., hier: Zur Entsorgung von Lösch- oder Kühlwasser und Wasserdämpfen aus Atom-Reaktorruinen.
1.2...die Entsorgung von schwachen oder mittelstarken, radioaktiv verseuchten Abluftdämpfen aus Abgas-Abluftkaminen, Unterdruckzwischenräumen, z. B. Schleusenkammern aus laufenden Atomkraftwerks-Anlagen, Atom-Versuchsanlagen, medizinische Anwendungsbereiche usw.
1.3...die Dekontaminierung und Vorbereitung entsprechender Räume für einen Wartungseinsatz in laufenden Atomkraftwerks-Anlagen
1.4...in abgeschalteten-stillgelegten Reaktoren zur Unterstützung und Beschleunigung der Kühlprozesse für die Nachzerfallswärme, in deren Abkühlphasen.
1.5...alle wissenschaftliche und medizinische Bereiche für Entsorgungsaufgaben
1.6...Atom-Forschungs-und Versuchsanstalten
1.7...Dekontaminierung generell in mit radioaktiv verseuchten Räumen, havarierte oder ausgemusterte Atomfahrzeuge (z. B. Atom-U-Boote), Schleusenräume, Dekontaminationsdusche usw.
1.8...Neue bislang nicht bekannte Form der Atommüllentsorgung in Form von Glas- oder Keramikperlen in geeigneter Größe mit eingelagerten strahlenbelasteten, gesättigten Trägermaterialien, für die verschiedensten Anwendungen zur Endlagerversorgung, z. B. Weltraumtransport usw.

2. Stand der bekannten Techniken, sowie die bekannten Gefahren und Probleme

2.1. Es ist bekannt, dass z. B. Zeolithe oder andere Trägermaterialien hohe Anbindungskräfte für radioaktive Abfallstoffe haben.
2.2. Zum Beispiel wird im Umfeld der Atomruine Fukushima in Versuchen das verstrahlte Wasser im Meer über Säcke mit Zeolith geleitet, um es zu dekontaminieren. Unerwünschte Ionen wie das radioaktive Cäsium-137 sollen so entzogen und im Zeolith gebunden werden. Hierbei wird z. B. verstrahltes Wasser aus den Zwischenbehältern über oder durch diese Zeolith-Säcke gepumpt.
2.3. Schwache oder mittelstarke, radioaktiv verseuchte Abluftdämpfe werden weltweit aus Reaktorgebäuden und Sicherheitsbehältern von Atomkraftwerken, sowie im weiteren Sinne in Labors medizinischen Bereichen, Forschungsstationen, aus den Schleusenräume solcher Stationen und den Kernkraftwerken usw. mehr oder weniger gut gefiltert an die Umwelt abgegeben.
2.4. Ein umweltverträglicher Umgang mit dem radioaktiv belasteten Kühlwasser und den Wasserdämpfen der Kühlkreisläufe und den Reaktor-Innenräumen ist bis heute in der Praxis sehr schwierig, kostenintensiv und vor allem ein hohes Sicherheitsrisiko für die Umwelt und die damit beauftragten Menschen.
2.5. Bei den meisten bekannten Störfällen in Atomkraftwerken spielte in der Regel immer eine versagende Kühlung oder Notkühlung, sei es durch menschliches Versagen, technische Störungen oder Umweltkatastrophe, eine erhebliche Rolle.
2.6. Sie ist bei Ausfall von stromtechnischen Geräten und der Versorgung im Allgemeinen das größte und schwer zu beherrschende Risiko und wird dadurch dann auch immer zum klassischen Vorläufer eines „Super Gau”, der oft nur mit viel Glück und vielen menschlichen Opfern verhindert kann werden.
2.7. Die Zeit spielt hierbei eine maßgebliche Rolle, da die Prozesse sich schneller verselbständigen, als Notmaßnahmen mit hohem technischen Aufwand in Gang kommen. Beispiel Fukushima)

3. Nachteile der bekannten Verfahren

... am Beispiel Fukushima gem. 2.1:

3.1. Der in 2.2 genannte in Fukushima eingesetzte Prozess der Filterung über Zeolithkörbe, oder der nun jüngst in Fukushima angewandten Methode der Lagerung strahlenverseuchten Wassers in großen Containern, deren Entsorgung noch völlig offen ist, läuft offensichtlich „umweltoffen” und dadurch in hohem Grade umweltschädlich ab.
3.2. Die dafür benötigten Pumpen und Rohrleitungen sind hochverstrahlter Abfall und großem Verschleiß unterworfen.
3.3. Durch die Pumpentechnik und der damit verbundenen Installationstechniken, sowie weite Rohrstreckenführungen und (wie jetzt in Fukushima geplant) die Zwischenlagerung in großen Tanks, ist eine hohe Umweltbelastung und Personalgefährdung nur mit großem Aufwand einzudämmen.
3.4. Es werden im Notfall externe Energieerzeuger oder neue Stromleitungen, sowie Schalt- und Steuertechniken gebraucht, was bis zur Notkühlbereitschaft erheblich Zeit kostet und die Gefahr der Kernschmelze (Super Gau) in sich birgt.
3.6. Durchsatz und die Bindung der Ionen von radioaktivem Cäsium-137 im Zeolith dürften bei dem jetzt angewandten Verfahren nicht sehr wirkungsvoll sein, da dies auf die angewandte Art nur mit Druck erfolgen kann. Dabei kann der Durchsatz nur verzögert durchgeführt werden, um dem Bindungsprozess Zeit zu geben.
3.6. Das Betreiber-Personal, das diese Arbeiten zu verrichten hat, ist lebens-gefährlichen Gefahren ausgesetzt und in hohem Maße gesundheitsgefährdet. ... mit den bestehenden Abgas-Abluftkaminen und deren Filtereinheiten von laufenden Reaktoren
3.7. Radioaktive Abdämpfe von laufenden Atomreaktoren, auch schwach belastete, erhöhen die Belastung der Umwelt und verursachen, zumindest regional orientiert, erhöhte Krebsraten aller Lebewesen. (Bekannt sind insbesondere die Studien von Krebsraten bei Kleinkindern und Kinderkrebsfälle in der Umgebung von Atomkraftwerken, die auch vom Bundesamt für Strahlungsschutz mittlerweile bestätigt sind!) Dies Problem entsteht nach neusten Studien ganz besonders in Zeiten, in denen Wartungsarbeiten und Brennstäbewechsel in den AKWs vorgenommen werden! Hier wurde bekannt, dass in diesen Tagen und Wochen die Strahlenbelastung der Umgebung um ein vielfaches der zulässigen Werte überschritten wird, was jedoch in den gesetzlich geforderten Mess-Mittelwerten einer Jahresbilanz nicht zu Buche schlägt, die Menschen der Umgebung und hier besonders Kleinkinder periodisch und zeitweilig jedoch erheblich gesundheits-gefährdend belastet.
3.8. Offensichtlich kann bislang kein Filter aus Abdämpfen eine hundertprozentige Neutralisation der Strahlenbelastung schaffen. Es verbleiben immer umweltschädliche Restanteile. Dies belegen schon alleine die erhöhten Strahlenwerte in der Nähe der AKWs. Die Arbeiten selbst sind für das Personal auf Dauer höchst gesundheitsgefährdend, insbesondere durch die Belastung der Kühlwässer und Dämpfe in der Arbeitsumgebung. ... bei der Behandlung und Entsorgung von radioaktiv belastetem Kühlwasser und den Wasserdämpfen der Kühlkreisläufe
3.9. Die Kühlwässer müssen sehr aufwendig abgeführt und aufbereitet werden. Der nötige menschliche Einsatz in solchen Entsorgungseinrichtungen ist mit extremem Risiko behaftet.
3.10. Diese Prozesse für die Entsorgung benötigen wiederum selbst eine ganze Reihe von Maschinen und Anlagen, die am Ende ihrer Zeit weiteren Atommüll und somit Entsorgungsprobleme erzeugen.
3.11. Ähnlich sieht es aus bei allen anderen Verfahren, bei denen Arbeiten mit Strahlenmaterial durchgeführt werden, z. B. die Dekontaminierung von Schleusenräumen usw. (siehe 1.5–1.7)

4. Bekannt für das hier vorgestellte Verfahren ist:

4.1. Es gibt Trägermaterialien, wie zum Beispiel Zeolithe in Pulver-, Kugel- oder Wabenform, die als Trägermaterial die Eigenschaft eines Molekularsiebes aufweisen, das im trockenen, hochvakuumierten Zustand Wasser und Wasserdampf und die darin enthaltenen Schwebeteilchen in hoher Geschwindigkeit an sich bindet.
4.2. Durch die spezielle Porenstruktur hat z. B. Zeolith eine zusätzliche Produkt-Selektivität und bindet dadurch u. a. auch radioaktive Bestandteile z. B. Cäsium-137 an sich, auch wenn das Wasser wieder ausgetrieben wird.
4.3. Solche Stoffe können somit als „Schwämme” für giftige oder radioaktive Stoffe eingesetzt werden. Dabei wirken sie wie ein Molekularsieb, um ganz gezielt unerwünschte Substanzen zu filtern und einzubinden.
4.4. Durch die Anwendung im Hochvakuum und seine hohe Adsorptionskapazität entsteht ein blitzschneller Übergang von Wasser in Wasserdampf und dadurch hohe Enthalpie-Kälte im Entzugsraum. Außerdem sind keine weiteren mechanischen Geräte wie Pumpen usw. nötig, um den Bindungsprozess laufen zu lassen.
4.5. Weitere geeignete Trägerstoffe für das Verfahren sind denkbar.

5. Beschreibung der neuen Technik des AMES-Verfahren:

5.1. Ein Stahlkugelbehälter (neben der Kugelform sind auch übliche Tankformen mit entsprechender Kammeraufteilung möglich) – fortan: Trägermaterial-Behälter genannt (siehe 1a, 1b) – vorzugsweise aus bewährtem strahlungsresistentem Stahl oder sonstigen geeigneten Materialien (z. B. Sphäroguss oder Schmiedestahl), erhält einen Anschlussflansch mit einem Spezialventil für Vakuumbetrieb.
5.2. Im Innen-Randbereich der Kugel wird ein umlaufendes Sieb so eingebracht, dass eine Art frei hängender Korb entsteht, der lediglich durch Distanzhalter in gleichmäßigem Abstand von der Behälterwandung gehalten wird.
5.3. Dadurch entsteht zwischen dem Siebkorbbehälter und der Kugelbehälter-Wandung ein umlaufender Hohlraum in entsprechendem, dem späteren strahlungsfreien Sicherheitsanspruch einer umlaufenden Glas- oder Keramikschmelze, relevanten Abstand zur Außenwandung.
5.4. Der freie Zwischenraum zwischen Trägermaterial-Behälter-Wandung und Siebkorb dient auch dazu, dass die einströmenden strahlenbelasteten Medien gleichmäßig umlaufend die Trägermaterialfüllung beaufschlagen und sorgen so für eine optimale Aufnahme im Trägermaterial.
5.5. Vorzugsweise werden im Siebkorb selbst Siebrohre bis Nähe dem Mittelpunkt in geeigneter Anzahl eingebaut, um so eine schnellere und gleichmäßigere Sättigung des Trägermaterials zu erreichen.
5.6. Die Maschengröße des Siebkorbes und der Siebrohre muss kleiner die der Größe des zu verwendenden Trägermaterials sein.
5.7. Der Hohlraum zwischen Siebkorb und Außenhaut, dient später auch dafür, eine Glas- oder Keramikschmelze als Hülle um den Siebkorb umschließend einleiten zu können, wobei diese Schmelze über das Sieb auch schutzbringend weiter in die Hohlräume der belasteten Trägerkugeln (z. B. Zeolith) eindringt und so eine optimale Schutzhülle gegen Strahlenabgabe bildet.
5.8. Mit entsprechendem Transport- Fuß- und Sicherungsflansch sowie Kranösen versehen, wird aus dem Trägermaterial-Behälter ein Transport- und Endlager-sicherer Behälter für belastetes Strahlenmaterial (Castorbehälter) geschaffen.
5.9. Der Innenraum des innenliegenden Siebkorbs wird über den Ventil-Anschlussstutzen mit geeigneten Trägermaterialien z. B. kugel- oder wabenförmigem Zeolith 13X, gefüllt und anschließend mit einem Siebdeckel verschlossen.
5.10. Das Trägermaterial z. B. Zeolith, muss vor der Einbringung in den Siebkorb bestmöglichst getrocknet werden.
5.11. Der gesamte Trägermaterial-Behälter wird dann vor dem Einsatz hochvakuumiert und über das Vakuum-Spezialventil dicht verschlossen.
5.12. Das Spezialventil ist mit metallisch, hochvakuumfähigem Sitz ausgestattet und schließt sich nach dem Auslösen der Abhebevorrichtung automatisch.
5.13. Mehrere so vorbereitete, hochvakuumierten Trägermaterial-Behälter werden dann im Bedarfsfall gleichzeitig über vorbereiteten Ventil-Anschlussstutzen an die Einsatzstellen der Reaktor-Sicherheitsbehälter angeschlossen oder einfach in den mit verstrahltem Wasser oder Wasserdampf belasteten Raum eingestellt.
5.14. Die so vorbereiteten Trägermaterial-Behälter werden dann gleichzeitig, durch elektrisches-, hand-, oder vorzugsweise durch explosionsgeschütztem pneumatischem Betätigen der Abhebevorrichtung der Spezialventile, geöffnet. Somit wird eine optimale Vakuum-Wirkung im zu entsorgenden Raum erreicht.
5.15. Dadurch entsteht der Effekt eines schnellen, explosionsartigen Entzuges des radioaktiven Wassers oder Wasserdampfes aus dem belasteten Raum.
5.16. Durch diesen schnellen Entzug wiederum setzt zusätzlich eine vorteilhafte Kühlung innerhalb des Reaktor-Sicherheitsbehälters bzw. um den Reaktorkern ein.
5.17. Der Wasserdampf bzw. das eingelagerte Wasser in den Zeolithen oder anderen Trägermaterialien kann in einem weiteren Prozess, durch den Anschluss an weitere vakuumierte Trägermaterial-Behälter und bei Erhitzung der befüllten Kugelbehälter, ausgetrieben werden. Das ausgetriebene Wasser wird durch den Durchsatz über mehrere Stufen in Neubehälter immer mehr verdünnt, bis keine gesundheitsgefährdende Belastung mehr nachgewiesen werden kann.
5.18. Danach werden die teilbefüllten Behälter wieder z. B. an den belasteten Orten eingesetzt. Dieser Vorgang wird über mehrere Durchläufe solange fortgesetzt, bis das Trägermaterial mit gebundenen radioaktiven Abfallstoffen gesättigt und getrocknet ist. Es stellt somit solange ein interner Kreislauf dar bis die Behälter gesättigt sind. Hierbei kommt es zu keiner Berührung mit der Umwelt durch belastete Dämpfe oder Wasser.
5.19. Hierzu sind noch durch Versuche die Möglichkeiten zu testen, in wie weit man diese Bindung auf die radioaktiven Abfallstoffe als getrocknete Feststoffe innerhalb des Trägermaterials z. B. durch entsprechende Trockenvorgänge konzentrieren kann.

6. Vorteile des neuen hier vorgestellten AMES-Verfahrens:

6.1. Das Verfahren ist bei Störfällen blitzschnell für Erstversorgung einsetzbar, benötigt – außer einer elektrisch, pneumatisch oder handbetriebenen Auslösevorrichtung – keine weiteren elektrischen Hilfstriebe, Pumpen, Steuerwarten, lange Hilfs- Rohr- oder Stromleitungen usw. und ganz besonders keine menschlichen Einsätze in der unmittelbaren Gefahren-Umgebung. Somit bildet es eine bislang nicht bekannte Möglichkeit, auf schnellstem Wege sogenannte „Ersthilfe” für Störfälle in Atomkraftwerken zu leisten.
6.2. Die Trägermaterial-Behälter können vor dem Einsatz in sicherer Umgebung serienmäßig gebaut und mit herkömmlicher Vakuumtechnik hochvakuumiert sowie in geeigneter Anzahl bevorratet werden.
6.3. Durch das Hoch-Vakuum, in den mit getrockneten Zeolith- oder anderem Träger-Material befüllten Trägermaterial-Behälter, wird radioaktives Wasser bzw. Wasserdampf in hoher Geschwindigkeit z. B. im Zeolith, bis zur Sättigung desselben aufgenommen.
6.4. Durch den schnellen Entzug im zu entsorgenden Raum entsteht aus dem Kühlwasser Wasserdampf. Dabei wird gleichzeitig durch Entalphiewärmeabfuhr der Innenbereich z. B. des Sicherheitsbehälters, und damit der Reaktorkern gekühlt. So kann u. a. auf natürliche Weise ein Herunterfahren des Reaktorprozesses in allen Lagen wesentlich beschleunigt werden.
6.5. Die Prozesse laufen alle automatisch ohne mechanische Antriebshilfen ab. Lediglich die Auslösevorrichtung der Trägermaterial-Behälter sind in geeigneter Weise am Anfang und am Ende des Prozesses je einmalig zu betätigen, was im Notfall über Fernbetätigung geschehen kann. (z. B. als Notprogramm für Havarie)
6.6. Es müssen lediglich geeignete genormte Anschluss-Stutzen mit vakuumgeeigneter Ventilmechanik an den Kugelbehälter sowie Ventil-Anschlüsse an den Einsatzorten für das „Anzapfen” angebracht werden.
6.7. Diese Ventil-Anschlüsse können an den „gesunden” Reaktor-Sicherheitsbehältern und weiteren Einsatzorten schon gefahrenfrei als wesentliche zusätzliche Sicherheitseinrichtung angeordnet und eingebaut werden.
6.8. Sie sollten analog zu den am Trägermaterial-Behälter angebrachten Anschlussstutzen in weltweit für den Reaktorbau einheitlicher Norm angebaut werden.

7. Weiteres Verfahren zur Sicherung und Entsorgung des belasteten Trägermaterials mit AMES:

7.1. Die belasteten gesättigten und getrockneten Vakuum-Kugelbehälter können nach der Sättigung und Trocknung mit einer Glas-, Keramik- oder sonstiger Schmelze zur Endlagerung ausgegossen werden, indem diese Schmelze dünnflüssig, wiederum über die Ventil-Anschlussstutzen, in das Innere des Kugelbehälters randvoll eingefüllt wird. Zur Befüllung der Behälter mit der Schmelze werden diese entsprechend dem einzufüllenden Schmelzvolumen nach Verfahren 5.17 vor vakuumiert, um an die Umwelt entweichende(n) belastete Luft oder Wasserdampf zu vermeiden.
7.2. Eine weitere Variante der Aufbereitung des belasteten Trägermaterials könnte beispielsweise auch sein, dass das belastete Zeolith- oder andere Trägermaterial in Form von Kugeln in einem weiteren geschlossenen System direkt aus den Kugelbehältern in ein hermetisch abgeschlossenem Glas- oder Keramikschmelze-Badsystem geschüttet wird.
7.3. Von da wird dann das belastete Trägermaterial mit entsprechendem dicken Schutz-Überzug aus der Schmelze als Kugelgebilde wieder herausgesiebt und zur Erstarrung gebracht.
7.4. Dadurch erhält man kleinstdimensionierte Glas- oder Keramikperlenähnliche Kugeln, die wesentlich transport- und endlagersicherer sind. Mit solcher Fracht könnte sogar ein gefahrloser Weltraumtransport denkbar sein, da kleine Kugeln bei einem Crash bekanntlich wesentlich schlag- und stoßresistenter und transportfreundlicher sind, als Großbehälter mit loser Inhalt. Diese sind bei einem Unfall und Zerstörung des Transportmittels als kompakte Glaskugeln weitgehend zerstörungssicher und entsprechend strahlungsärmer gegenüber der Umwelt. Bei den anhaltenden ungelösten Sorgen um die Endlagerung des Atommülls sicher eine überlegenswerte Variante.

8. Zusammenfassung der Vorteile des AMES-Verfahrens:

8.1. Das gesamte Verfahren dürfte weit kostengünstiger, wirkungsvoller, gesundheits- und umweltschonender sowie viel weniger störanfällig sein, als alle bisher bekannten Verfahren.
8.2. Die Vorbereitung der Vakuumbehälter geschieht im gefahrlosen Bereich.
8.3. Der spätere Anschluss der Trägermaterial-Behälter an den Einsatzort ist, bei entsprechender Vorbereitung, auf kürzestem Wege und in kürzester Zeit relativ einfach und schnell an den Reaktorbehälter, an Abkühlbecken, Entsorgungswannen oder an bestehende Rohrverbindungen auszuführen.
8.4. Belastetes Kühlwasser wird nicht über Rohrleitungen aus dem Reaktorbereich an die Umwelt z. B. ins Meer oder in Flüsse herausgeführt.
8.5. Dieses Verfahren ist auch dort möglich, wo beim nächsten Störfall eines AKWs kein Meer oder Fluss zur Ableitung der belasteten Kühlwässer und deren Waschung über Zeolithkörbe in der Umgebung zu finden ist.
8.6. Endlagertransporte sind besser und umweltschonender vorzubereiten und durchzuführen.
8.7. Es eröffnen sich hierfür – und für die bislang ungelöste Probleme der Endlagerung selbst –, neue Wege und Möglichkeiten.
8.8. Das Verfahren kann für alle Reaktoren dieser Welt für die spätere notwendige Abkühlphase in der Stilllegungsperiode verwendet werden.
8.9. Am Wichtigsten: Der Schutz der mit den Arbeiten betrauten Menschen ist durch die schnellen und außerhalb der Gefahrenbereiche des Reaktor-Sicherheitsbehälters stattfindenden Einsatzarbeiten auch im Störfall unvergleichlich höher als jetzt im Beispiel „Atomruine Fukushima”. Dort hat sich in jüngster Vergangenheit dramatisch gezeigt, dass genau der Anfall von belastetem Kühlwasser, der Umgang und die Entsorgung damit, eines der größten Problem mit der Strahlbelastung darstellt. Dies trifft aber auch für den gesunden laufenden Reaktorbetrieb zu, speziell in den Wartungsarbeits-Phasen.
8.10. Das Verfahren ist besonders auch für schwach oder mittelstark radioaktiv verseuchte Abluftdämpfe aus Reaktorgebäude und Sicherheitsbehältern von Atomkraftwerken, Schleusenräume, sowie im weiteren Sinne auch aus Labors der medizinischen Bereichen, Forschungsstationen usw. einsetzbar.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1a, 1b eine Vorrichtung zur Aufnahme von kontaminiertem Wasser in Außenansicht und aufgeschnitten und
2 die schematische Darstellung eines Kernkraftwerks mit mehreren Vorrichtungen gemäß 1a, 1b.
Die in 1a, 1b dargestellte Vorrichtung 10 dient der Aufnahme von mit radioaktiven Stoffen, insbesondere Isotopen von Cäsium und Strontium, kontaminiertem Wasser bzw. Wasserdampf. Die Vorrichtung 10 weist einen Behälter 12 aus strahlungsresistentem Stahl auf, der mit einem Transportsockel 14 versehen ist, mittels dem er auf einem Boden aufstellbar ist. Der Behälter 12 weist im wesentlichen eine Kugelform auf und ist zudem mit Kranösen 16 an seiner Außenseite versehen, so dass er durch einen geeigneten Kran leicht angehoben und transportiert werden kann. Im Inneren des Behälters 12 ist ein Molekularsieb 18 angeordnet, das eine in einem Korb 20 aufgenommene Schüttung von Zeolithpartikeln aufweist. Die Partikel des Molekularsiebs 18 sind dabei größer als die den Durchtritt von Wasser und Wasserdampf zulassenden Durchtrittsöffnungen im Korb 20. Durch das Molekularsieb 18 erstrecken sich mehrere Kanäle bzw. Siebrohre 22, die eine Einleitung von Wasser oder Wasserdampf in das Innere des Molekularsiebs 18 erleichtern und im vorliegenden Ausführungsbeispiel radial verlaufen.
Das Molekularsieb 18 wird mittels zwischen dem Behälter 12 und dem Korb 20 angebrachten Abstandshaltern 24 im Abstand zum Behälter 12 gehalten, so dass zwischen ihm und dem Behälter 12 ein Hohlraum 26 angeordnet ist. An seiner Oberseite weist der Behälter 12 einen Anschlussflansch 28 zum Anschluss einer Rohrleitung auf, in dem sich ein Ventil 30 befindet, das eine Einlassöffnung 31 des Behälters 12 verschließt. Das Ventil 30 kann mittels einer außen am Anschlussflansch 28 angeordneten elektrischen, pneumatischen oder handbetriebenen Steuereinrichtung 32 angesteuert und geöffnet werden.
Vor dem Einsatz der Vorrichtung 10 wird der Behälter 12 evakuiert, bis in ihm vorzugsweise Hochvakuum herrscht. Wird das Ventil 30 geöffnet, so strömt aufgrund der Adsorptionsfähigkeit der Zeolithpartikel für Wasser in der Umgebung enthaltener Wasserdampf durch die Einlassöffnung 31 in den Behälter 12 und wird am Molekularsieb 18 adsorbiert. Die Zeolithpartikel binden radioaktive Isotope wie beispielsweise Cäsium oder Strontium, so dass die Vorrichtung 10 insbesondere zur Reinigung von mit radioaktivem Wasserdampf gefüllten Räumen verwendet werden kann. Bei der Adsorption des Wassers in den Zeolithpartikeln tritt zudem ein Kühlungseffekt in dem Raum ein, dem der Wasserdampf entzogen wird, so dass die Vorrichtung 10 auch dazu beiträgt, die Temperatur in radioaktiv belasteten Räumen zu senken.
2 zeigt mögliche Anwendungen der Vorrichtung 10, Mittels Rohrleitungen 34 können die Vorrichtungen 10 beispielsweise mit dem Inneren des Reaktorsicherheitsbehälters 36, mit dem Inneren des Reaktorgebäudes 38 oder mit einem Abluftkamin 40 verbunden werden. Die Vorrichtungen 10 können von vorneherein am Kernkraftwerk positioniert werden oder aber bei einem Störfall nachträglich dort angebracht werden. Um einem Raum radioaktiv kontaminiertes Wasser oder Wasserdampf zu entziehen, wird das Ventil 30 geöffnet, so dass der Wasserdampf durch die entsprechende Rohrleitung 34 in den Behälter 12 strömt.
Nach dem Gebrauch kann die Vorrichtung 10 auf einfache Weise der Endlagerung zugeführt werden, indem der Hohlraum 26, gegebenenfalls nach Verdampfen und Austreiben des adsorbierten Wassers, mit einer Glas- oder Keramikschmelze gefühlt wird, die dann das die radioaktiven Partikel bindende Molekularsieb 18 vollständig einschließt.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist im Behälter 12 ein Molekularsieb 18 als Wasser adsorbierende Anordnung aufgenommen. Es versteht sich von selbst, dass im Behälter 12 alternativ eine Anordnung mit einem anderen hygroskopischen Material verwendet werden kann.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10 zur Aufnahme von kontaminiertem Wasser und/oder Wasserdampf mit einem evakuierten Behälter 12, der eine mittels eines Ventils 30 gasdicht verschlossene Einlassöffnung 31 aufweist, und mit einer im Inneren des Behälters 12 aufgenommenen Adsorptionsanordnung, die ein hygroskopisches Material, vorzugsweise ein Molekularsieb 18 auf Zeolithbasis, aufweist.

Claims

Vorrichtung zur Aufnahme von kontaminiertem Wasser und/oder Wasserdampf mit einem evakuierten Behälter (12), der eine mittels eines Ventils (30) gasdicht verschlossene Einlassöffnung (31) aufweist, und mit einer im Inneren des Behälters (12) aufgenommenen Adsorptionsanordnung, die ein hygroskopisches Material (18) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abstandshalter (24), die die Adsorptionsanordnung im Abstand zur Innenfläche des Behälters (12) halten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorptionsanordnung eine Vielzahl von vom hygroskopischen Material (18) rings umschlossenen Kanälen (22) zum Einleiten des Wassers bzw. des Wasserdampfs aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorptionsanordnung einen mit dem hygroskopischen Material (18) gefüllten Korb (20) mit Durchtrittsöffnungen für Wasser bzw. Wasserdampf aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das hygroskopische Material (18) aus Schüttgut besteht, dessen Partikel größer sind als die Durchtrittsöffnungen des Korbs (20).
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (12) eine Kugel- oder Zylinderform aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (12) an seiner Außenseite einen Sockel (14) zum Aufstellen auf eine Bodenfläche und/oder Ösen (16) für Kranhaken aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (12) an der Einlassöffnung (31) einen Anschlussflansch (28) für den Anschluss einer Leitung, insbesondere einer Rohrleitung (34), aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (30) selbstschließend ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das hygroskopische Material ein Molekularsieb (18) auf Zeolithbasis ist.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Dekontaminierung eines mit kontaminiertem Wasser und/oder Wasserdampf gefüllten Raums, wobei die Einlassöffnung (31) mit dem Raum verbunden wird, und wobei das Ventil (30) zum Einleiten des Wassers bzw. des Wasserdampfs in den Behälter (12) geöffnet wird.
Verwendung nach Anspruch 11, wobei ein Zwischenraum (26) zwischen dem Behälter (12) und der Adsorptionseinrichtung nach dem Einleiten des Wassers bzw. des Wasserdampfs mit einer Glas- oder Keramikschmelze gefüllt wird.