DE2112891C3 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Flüssigmetallen aus Gasen - Google Patents
Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung von Flüssigmetallen aus GasenInfo
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Description
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 mit
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 Flüssigmetalloberflächen
bleibt 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. Die 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
Band8, auf Seite 904. Dort finden sich aber keine
ίο speziellen Hinweise für das Abscheiden von Metalldämpfen
aus Gasen. In dem Bereich 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 befindliehe
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: «Mit 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.
J5 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung
zur kontinuierlichen 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.
"to Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung
nach dem ersten Anspruch vorgeschlagen. 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 Sintermetalls 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 Sintermetall 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 waagerechter Achse.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß die Tellerfilter zu einer Filtersäule verbunden sind, nur an einem Ende mit dem Behälter fest verbunden ist.
Bei dieser Anordnung werden Wärmespannungen zwischen Filtersäule und Behälter weitgehend vermieden.
* vorgeschlagen, daß vor den der Eintrittsöffnung benachbarten Tellerfiltern ein Prallblech angeordnet ist.
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 Fkersäule zu
tragen.
Die Zeichnung zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist ein Teil 1 einer von
mehreren Teuerfiltern, die jeweils abwechselnd an ihrem Außendurchmesser (2) und an ihrem lichten
Innendurchmesser (3) miteinander dicht verbunden sind.
Die Tellerfilter (1) sind in diesem Fall auf einem Rohr (4) angeordnet, das mit mehreren Löchern (5) versehen ist.
ίο
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 isi 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, Enden einen weiteren Ablauf für das Flüssigmetall vorzusehen.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung
von Flüssigmetallen aus Gasen, mit aneinandergereihten
porösen, tellerförmigen Filterkörpern, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tellerfilter (1), die aus porösem Sintermetall
bestehen, in einem Behälter (7) waagerecht hintereinander angeordnet sind, wobei sie abwechselnd an
ihrem Außendurchmesser (2) und an ihrem lichten Innendurchmesser (3) dicht miteinander verbunden
sind,
daß die Eintrittsöffnung (10) für das flüssigmetallhaltige
Gas in den Raum außerhalb der Tellerfilter (1) führt,
daß der Raum innerhalb der Tellerfilter (1) tnit der Austrittsöffnung (6) für das reine Gas verbunden ist,
und daß eine Heizung und/oder eine Kühlung vorgesehen ist (sind), die über einen Temperaturfühler
in der Nähe des Sintermetalls regelbar ist (sind).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfilter (1) zu einer Filtersäule
verbunden sind, die nur an einem Ende mit dem Behälter (7) fest verbunden ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor den der Eintrittsöffnung
(10) benachbarten Tellerfiltern (1) ein Prallblech (9) angeordnet ist
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Applications Claiming Priority (1)
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Families Citing this family (3)
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1971
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Also Published As
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 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 |