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DE2112891A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Fluessigmetallen aus Gasen - Google Patents

Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Fluessigmetallen aus Gasen

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Publication number
DE2112891A1
DE2112891A1 DE19712112891 DE2112891A DE2112891A1 DE 2112891 A1 DE2112891 A1 DE 2112891A1 DE 19712112891 DE19712112891 DE 19712112891 DE 2112891 A DE2112891 A DE 2112891A DE 2112891 A1 DE2112891 A1 DE 2112891A1
Authority
DE
Germany
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sodium
metal
liquid
gas
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19712112891
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English (en)
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DE2112891C3 (de
DE2112891B2 (de
Inventor
Enno Buescher
Fritz Eils
Walter Dipl-Ing Jansing
Georg Kirchner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Original Assignee
Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
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Publication date
Application filed by Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH filed Critical Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
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Priority to NLAANVRAGE7106903,A priority patent/NL172604C/xx
Priority to BE769213A priority patent/BE769213A/xx
Priority to IT7471/71A priority patent/IT941575B/it
Priority to FR7126909A priority patent/FR2103238A5/fr
Priority to US00165002A priority patent/US3853504A/en
Priority to GB1575474A priority patent/GB1368452A/en
Priority to JP5515071A priority patent/JPS5622563B1/ja
Priority to GB3480871A priority patent/GB1368451A/en
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Publication of DE2112891B2 publication Critical patent/DE2112891B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2112891C3 publication Critical patent/DE2112891C3/de
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
    • G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
    • G21C19/307—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids
    • G21C19/31—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids for molten metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Flüssigmetallen aus Gasen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Flüssigmetallen aus Gasen, z.B. zur Abscheidung von fein verteiltem und gelöstem Natrium aus dem Schutzgas von natriumgekühlten Kernenergieanlagen.
  • Einige Metalle mit geringem Schmelz- und hohem Siedepunkt, hier Flüssigmetalle genannt, haben einerseits große Vorteile für den Wärmetransport, bedingen aber andererseits besondere Maßnahmen in bezug auf Reinheit und Luftabschluß, weil sie mit Luft oder Feuchtigkeit teilweise heftig reagieren oder zumindestens unerwünschte und schwer entfernbare Ablagerungen bilden. Daher werden die Hohlräume über dem Flüssigmetallspiegel mit einem Inertgas oder auch Schutzgas, z.B. mit Argon gefüllt. An den heißen Flüssigmetalloberflächen verdampft ein Teil des Flüssigmetalls und wandert zunächst gasförmig im Schutzgas gelöst, schon auf Grund der natürlichen Konvektion zu kälteren Anlageteilen, wo es kondensiert und sich teilweise auf kalten Flächen in fester oder flüssiger Form niederschlägt und teilweise als Aerosol im Schutzgas schweben bleibt. Auch bei erneuter Erwärmung des Schutzgases über freien Flüssigmetalloberflächenbleibt ein Teil dieses Nebels erhalten, da das Schutzgas zusätzlich verdampftes Flüssigmetall aufnimmt. Geringe Spuren von Sauerstoff und Feuchtigkeit, die durch die stets vorhandenen Undichtigkeiten in das Schutzgas eindringen, reagieren mit dem Flüssigmetall im Schutzgas und bilden feinste Partikel, die im wesentlichen im Schutzgas schwebend verbleiben. An mit Natrium gekühlten Kernenergieanlagen wurde beobachtet, daß das Schutzgas aufgrund der oben beschriebenen Vorgänge über einer größeren heißen Flüssigmetallfläche bis zum 10-fachen derjenigen Flüssigmetallmenge enthält, die auf Grund der Gasgesetze zu erwarten wäre. De Aerosole schlagen sich besonders an den kälteren Anlageteilen nieder und bilden oft störende Ablagerungen, die sich, da sie nicht nur aus Metall bestehen, allein durch Erwärmung nicht wieder beseitigen lassen.
  • Das Abscheiden von festen oder flüssigen Stoffen aus Gasen ist bekannt. Nähere Angaben finden sich in "Fortschritte der Verfahrenstechnik, im Verlag Chemie, Weinheim, Band 7, auf Seite 895 und 896 sowie in Band 8, auf Seite 904. Dort finden sich aber keine speziellen Hinweise für das Abscheiden von Metalldampfen aus Gasen. In dem Bericht von R. A. Müller, Institut für Reaktorentwicklung am Kernforschungszentrum Karlsruhe, vom 9.4.1970, über das "Specialists Meeting on Sodium Vapor Control" in Cadarache, Frankreich, am 19. und 20. März 1970, werden die Probleme bei der Abscheidung von Natrium aus Schutzgas herausgestellt. Auf Seite 4 dieses Berichtes steht: "Zur Abscheidung der Natrium-Aerosole sind zwei umschaltbare und abwechselnd in Betrieb befindliche kalte mechanische Filter vorhanden. Die Laufzeit eines Filters beträgt maximal einige Tage, oft jedoch nur einen Tag". Auf Seite 6 steht: "In einer speziellen Anlage studiert man z.Zt. die Wirksamkeit verschiedener Typen von Natrium-Nebelabscheidern und die Laufzeit der diesen nachgeschalteten mechanischen Filter (gesinterte Filterkerzen aus rostfreiem Stahl).
  • Sorgen bereitet die relativ kurze Laufzeit dieser Nachfilter, usw." Ebenfalls auf Seite 6 steht: 'tMit Raschig-Ringen gefüllte Waschsäulen, in denen gegenläufig zum ansteigenden Argonstrom Natrium herabrieselt, ähnlich wie dies aus der allgemeinen Verfahrenstechnik bekannt ist. Diesen Vorabscheidern sind auch hier bei Umgebungstemperatur arbeitende mechanische Feinfilter nachgeschaltet." Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die kontinuierliche Abscheidung von Flüssigmetallen aus Gasen. Im besonderen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Abscheidegrad zu steigern und den Raumbedarf der Vorrichtung gering zu halten.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß mehrere Tellerfilter vorhanden sind, die aus porösem Sintermetall bestehen und die abwechselnd an ihrem Außendurchmesser und an ihrem lichten Innendurchmesser dicht miteinander verbunden sind, wobei sich das flüssigmetallhaltige Gas außerhalb des von den Tellerfiltern gebildeten Raumes befindet und der Raum innerhalb der Tellerfilter mit der Austrittsöffnung für das reine Gas verbunden ist. Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, Abscheidegrade von 99,999 % zu erreichen. Wesentlich für die Funktion dieser Abscheidevorrichtung ist es, daß die Temperatur des Sintermetalles nur wenig über der Erstarrungstemperatur des abzuscheidenden Metalles liegt. Bei dieser Temperatur ist der Partialdruck des Metalls so gering, daß praktisch kein gasförmiges Metall mehr vorhanden ist. Andererseits ist die Oberflächenspannung des Flüssigmetalls bei dieser Temperatur so groß, daß sich die an das Sintermet all herangeführten Metalltröpfchen zu großen Tropfen vereinigen und auf Grund der Schwerkraft nach unten ablaufen. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, die Tellerfilter so anzuordnen, daß das Flüssigmetall nicht von einem Tellerfilter zum anderen laufen kann, also beispielsweise mit waagrechter Achse.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß eine Heizung und/oder eine Kühlung vorhanden ist und daß die Temperatur der Vorrichtung von einem Temperaturfühler in der Nähe des Sintermetalles regelbar ist. Die Vorteile einer solchen regelbaren Heizung und/oder Kühlung ergeben sich aus dem vorhergehenden Absatz.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß mehrere Tellerfilter zu einer Filtersäule verbunden sind und diese Filtersäule nur an einem Ende mit dem Behälter fest verbunden ist. Bei dieser Anordnung werden Wärmespannungen zwischen Filtersäule und Behälter weitgehend vermieden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die der Eintrittsöffnung für das flüssigmetallhaltige Gas benachbarten Filterflächen durch ein Prallblech geschützt sind. Dieses Prallblech verhindert eine direkte Beaufschlagung der Filterflächen und somit kurzzeitige örtliche Temperaturänderungen. Es ist zweckmäßig, wenn sich dieses Prallblech an einigen Punkten seines Umfangs auf den Behälter abstützt, um das Gewicht der Filtersäule zu tragen.
  • Die Zeichnung zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist Teil 1 einer von mehreren Tellerfiltern, die jeweils abwechselnd an ihrem Außendurchmesser und an ihrem lichten Innendurchmesser miteinander dicht verbunden sind. Die Tellerfilter (1) sind in diesem Fall auf einem Rohr (2) angeordnet, das mit mehreren Löchern (5) versehen ist, und mit seinem offenen Ende (6) im Behälter (7) befestigt ist und als Ableitung für das reine Gas dient, während an seinem geschlossenen Ende (8) ein Prallblech (9) befestigt ist. Teil 10 ist die Eintrittsöffnung für das flüssigmetallhaltige Gas, die gleichzeitig als Ablauf für das flüssige Metall dient.
  • Bei größeren Flüssigmetallmengen ist es zweckmäßig, den Behälter etwas geneigt anzuordnen und an dem, dem Gaseintritt entgegen gesetzt liegenden, Ende einen weiteren Ablauf für das Flüssigmetall vorzusehen.

Claims (5)

Schutzansprüche
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Flüssigmetallen aus Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tellerfilter (1) vorhanden sind, die aus porösem Sintermetall bestehen und die abwechselnd an ihrem Außen- und an ihrem lichten Innendurchmesser (2 und 3) dicht miteinander verbunden sind, wobei sich das flüssignetallhaltige Gas außerhalb des von den Tellerfiltern (1) gebildeten Raumes befindet und der Raum innerhalb der Tellerfilter (1) mit der Austrittsöffnung (6) für das reine Gas verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizung und/oder eine Kühlung vorhanden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Vorrichtung von einem Temperaturfühler in der Nahe des Sintermetalles regelbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tellerfilter (1) zu einer Filtersäule verbunden sind und diese Filtersäule nur an einem Ende (6) mit dem Behälter (7) fest verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Eintrittsöffnung für das flüssigmetallhaltige Gas benachbarten Tellerfilter (1) durch ein Prallblech (9) geschützt sind.
Leerseite
DE2112891A 1970-07-23 1971-03-17 Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Flüssigmetallen aus Gasen Expired DE2112891C3 (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2112891A DE2112891C3 (de) 1971-03-17 1971-03-17 Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Flüssigmetallen aus Gasen
NLAANVRAGE7106903,A NL172604C (nl) 1970-07-23 1971-05-19 Inrichting voor het continu afscheiden van metaaldampen of metaalaerosolen in vloeibare vorm uit gassen, in het bijzonder van natriumdamp of -druppeltjes uit het schutgas van een natriumgekoelde kernenergie-installatie.
BE769213A BE769213A (fr) 1970-07-23 1971-06-29 Procede et dispositif pour la separation continue de metaux liquides a partir de gaz
IT7471/71A IT941575B (it) 1970-07-23 1971-07-20 Procedimento e dispositivo per la separazione continua di metalli liquidi da gas
FR7126909A FR2103238A5 (de) 1970-07-23 1971-07-22
US00165002A US3853504A (en) 1970-07-23 1971-07-22 Apparatus for continuously precipitating liquid metals from gases
GB1575474A GB1368452A (en) 1970-07-23 1971-07-23 Separating a contaminant metal from a gas
JP5515071A JPS5622563B1 (de) 1970-07-23 1971-07-23
GB3480871A GB1368451A (en) 1970-07-23 1971-07-23 Separating a contaminant metal from a gas

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Publications (3)

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DE2112891A1 true DE2112891A1 (de) 1972-09-28
DE2112891B2 DE2112891B2 (de) 1979-09-20
DE2112891C3 DE2112891C3 (de) 1980-06-12

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2359957A1 (de) * 1972-12-01 1974-06-12 Rockwell International Corp Verfahren zum abscheiden von in einem inertgasstrom mitgefuehrten metallteilchen und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE2746159A1 (de) * 1977-10-14 1979-04-19 Interatom Kernenergieanlage mit einrichtung zur kuehlmittelreinigung
EP0300154A1 (de) * 1987-07-18 1989-01-25 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh Einspannvorrichtung für Filterelemente aus Edelstahlfaserpaketen- bzw. matten

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DE2112891C3 (de) 1980-06-12
DE2112891B2 (de) 1979-09-20

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Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: INTERATOM GMBH, 5060 BERGISCH GLADBACH, DE