DE2616369C2 - Verfahren zum Trocknen von feuchtigkeitshaltigen Körpern - Google Patents
Verfahren zum Trocknen von feuchtigkeitshaltigen KörpernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von feuchtigkeitshaltigen Körpern, die in einem hohlen
Stab eingekapselt sind, insbesondere von in Kernreaktor-Brennstäben eingekapselten Pellets, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der US-PS 37 74 010 ist ein Verfahren zur Druckbeaufschlagung von Reaktorbrennstäben mit einem
inerten Gas bekannt. Dabei wird in einem evakuierten Behälter (mit Hilfe eines Lasers) mindestens ein Bohrloch in dem die Brennstoffpellets enthaltenden hohlen
Stab erzeugt und dieser sodann unter Druck mit einem inerten Gas gefüllt. Dabei werden die im allgemeinen
feuchtigkeitshaltigen Brennstoffpellets zwangsläufig ebenfalls, zumindest bis zu einem gewissen Grade, getrocknet, da die enthaltene Feuchtigkeit im Vakuum
teilweise ausdiffundiert und verdampft.
Demgegenüber soll mit Hilfe des Anmeldungsgegenstandes die Aufgabe gelöst werden, eine vollständigere
Entfernung von Feuchtigkeit aus den feuchtigkeitshaltigen Körpern zu erreichen, als es mit dem bisher bekann
ten Verfahren möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Verfahren
durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmaie.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht in der im Anschluß an die Evakuierung des Behälters vorgesehenen Einfüllung eines fluiden Trocknungsmittels
und anschließender Verdampfung des Trocknungsmittel-Feuchtigkeits-Gemisches. Die Verwendung von flui
den Trocknungsmitteln ist für die Trocknung von Sammlerclektroden an sich bekannt (DE-OS 14 21 175);
in der OS werden als fluide Trocknungsmittel u. a. Alkohol und Azeton genannt
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung ist im folgenden anhand einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Teil eines gekapselten, hohlen Brennstabs, von dem ein Teil weggeschnitten ist, um die eingeschlossenen Reaktorbrennstoffpellets zu zeigen;
Fig.2 eine schematische Darstellung einer Anlage
zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist zunächst darauf hinzuweisen, daß die Bezeichnung Brennstäbe in der folgenden Beschreibung sowohl
Stäbe umfassen soll, die tatsächlich Brennstoff enthalten, als auch solche, die ein Neutronen-Gift oder ein
Gemisch aus Brennstoff und Neutronen-Gift enthalten. F i g. 1 zeigt das Endstück und den umgebenden Bereich eines Brennstabs 8. wobei ein Teil seines Hohlzylinders 10 weggeschnitten ist, so daß Reaktorbrennstoffpellets 16 zu erkennen sind, die im Brennstab 8 eingeschlossen sind. Der Hohlzylinder 10, der eine Länge von
mehr als 2 Meter und einen Durchmesser von etwa 1,25 cm haben kann, wird durch eine Endkappe 12 verschlossen, die durch eine Schweißnaht 14 fest mit dem
Hohlzylinder 10 verbunden ist
Die Endkappe 12 des Brennstabs 8 weist eine Bohrung 18 auf.
Eine solche Bohrung kann durch einen Laserstrahl oder durch konventionelle Bohrvorrichtungen hergestellt werden. Die Bohrung kann aber auch irgendwo in
dem Stab angeordnet werden. Auch können zahlreiche Bohrungen vorgesehen werden, jedoch wird bei der bevorzugten Ausführung nur eine Bohrung verwendet
F i g. 2 zeigt eine Anlage, die bei der Durchführung der Erfindung verwandt werden kann. Der gelochte
Stab ist in einen Evakuierungsbehälter 20 durch eine druckdichte Türe 22 hindurch einzusetzen. Der Evakuierungsbehälter ist so ausgelegt daß er dem Druck der
umgebenden Atmosphäre gewachsen ist Der Evakuierungsbehälter ist mit einem Druckmesser 24 und einer
Wärmequelle 26 ausgestattet. Eine Leitung mit einem Ventil 28 verbindet den Evakuierungsbehälter mit einer
Vakuumpumpe 30. Die Druckleitung der Vakuumpumpe steht mit einem Schornstein 32 oder mit einer Rückgewinnungscinrichtung (nicht dargestellt) in Verbinbo dung. Ein Versorgungskanister 36 speist den Evakuierungsbehältcr 20 mit einem Trocknungsmittel. Zwischen dem Versorgungskanister und dem Evakuierungsbehältcr ist ein Ventil 34 angeordnet, das, wie das
Ventil 28, von Hand oder automatisch betätigt werden b5 kann. Auch ein Inertgasversorgungsbehälter 40 steht
mit dem Evakuierungsbehälter 20 in Verbindung und ist von demselben durch ein Ventil 38 getrennt.
triebsfolge bei der Durchführung des Verfahrens nach
der Erfindung die folgende:
Der gelochte Stab oder gegebenenfalls die gelochten Stäbe wird bzw. werden in den Evakuierungsbehälter
eingebracht, und die druckdichte Türe wild verschlossen. Das Ventil 28 wird dann geöffnet imd die Vakuumpumpe
30 eingeschaltet Natürlich wird das Innere des Stabes dabei ebenfalls evakuiert und somit der Dampf
aus dem Inneren des Stabs abgezogen. Bei Erreichen des gewünschten Evakuierungsgrads, wie durch den
Druckmesser 24 angezeigt, werden das Ventil 28 geschlossen
und die Vakuumpumpe 30 abgestellt. Danach wird das Ventil 34 geöffnet und der Evakuierungsbehälter
20 mit einem Trocknungsmittel — z. B. Alkohol — aus dem Versorgungskanister 36 geflutet. Die Zuführung
des Mittels kann unter Verwendung nicht dargestellter Transportmittel erfolgen, die durch den physikalischen
Zustand des Trocknungsmittels bestimmt werden. Vorzugsweise wird das Trocknungsmittel in dem
Evakuierungsbehälter Dampfform haben. Im gefluteten Zustand drückt das Mittel durch die Bohrung der
Brennstäbe und gelangt mit dem festen Brennstoff in Berührung. Das Trocknungsmittel wird seiner Natur
nach die Feuchtigkeit aus dem Brennstab und aus dem Brennstoff absorbieren. Die Wärmequelle 26, die vorzugsweise
indirekter Art ist, d. h. außerhalb des Evakuierungsbehälters angeordnet ist, und die elektrisch sein
kann, wird eingeschaltet, um die Temperatur innerhalb des Evakuierungsbehälters auf mehr als 1000C anzuheben.
Eine solche Temperatur gewährleistet die Verdampfung der Wasser-Trocknungsmittellösung, ohne
Rücksicht darauf, welcher Prozentsatz Feuchtigkeit ursprünglich in dem Brennstoff enthalten war. Diese
Kombination aus Temperatur- und Druckzuständen wird eine ausreichende Zeitlang aufrechterhalten, um
eine vollständige Verdampfung der Lösung zu bewirken. Diese Zeitdauer kann unterschiedlich sein, je nach
Art des verwendeten Trocknungsmittels.
Nachdem die Verdampfung abgeschlossen ist, wird das Ventil 28 geöffnet und die Vakuumpumpe 30 evakuiert
wiederum den Evakuierungsbehälter 20. Das abgesaugte Gemisch kann zu einem nicht dargestellten Kondensator
geleitet werden, da es das Trocknungsmittel enthält, welches rückgewonnen werden kann. Nach der
Evakuierung wird das Ventil 28 geschlossen, die Vakuumpumpe 30 abgeschaltet und der Evakuierungsbehälter
mit einem trockenen Inertgas, wie z. B. Helium, aus dem Versorgungsbehälter 40 über das Ventil 38 geflutet,
das nach der Abschaltung der Pumpe 30 geöffnet wird. Das Gas wird in den Evakuierungsbehäiter 20 durch die
Druckdifferenz zwischen dem Druckgas in dem Versorgungsbehälter 40 und der evakuierten Atmosphäre in
dem Evakuierungsbehälter gefüllt. Das Inertgas fließt in den Evakuierungsbehälter, bis der atmosphärische
Druck erreicht ist, bevor das Ventil 38 geschlossen wird. Der Evakuierungsbehälter und sein Inhalt darf sich
dann auf Umgebungstemperatur abkühlen. Zu diesem Zeitpunkt werden die Stäbe entfernt und sodann mit
Inertgas unter Druck gesetzt. Das kleine Loch in der Kappe wird dann schnell geschlossen, um die Möglichkeit
auf ein Geringstmaß herabzusetzen, daß der Brennstoff Feuchtigkeit aus der umgebenden Atmosphäre
aufnehmen könnte.
Eine zwangsläufige Anforderung an den Brennstoff besteht darin, daß er gegenüber dem zum Einsatz kommenden
Trocknungsmittel inert ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Trocknungsmittel
wie Methanol oder Azeton verwendet. Auch ist es vorzuziehen, daß sich das Trocknungsmittel in dem Evakuierungsbehälter
im gasförmigen Zustand befindet. Die Erfindung kann jedoch auch mit einem Trocknungsmittel
ausgeführt werden, das sich in dem Evakuierungsbehälter in nüssigem Zustand befindet, aber dann können
zusätzliche Armaturen und Pumpeinrichtungen erforderlich werden.
Als Trocknungsmittel können alle Alkohole mit einem niedrigeren Siedepunkt als Wasser verwendet werden,
z. B.: Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Sekundärbutyl und Tertiärbutyl. Auch können andere Ketone verwendet
werden, z. B.: Methyl-Äthyl-Keton, Methyl-n-Propyl-Keton,
Diäthylketon und Biazetyl. Gemische der obigen Stoffe können auch verwendet werden, wenn die
is Umstände es gebieten. Es können auch andere Stoffe
verwendet werden, die mit Wasser eine Lösung mit einem Siedepunkt erzeugen, der niedriger liegt als derjenige
von Wasser.
Das trockene Inertgas kann ein Edelgas oder Stickstoff sein.
Das trockene Inertgas kann ein Edelgas oder Stickstoff sein.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise können die Stäbe vor dem Abkühlen innerhalb
des Evakuierungsbehälters abgedichtet werden oder mit trockenem Inertgas unter Druck gesetzt wer
den, während sie sich noch in dem Evakuierungsbehälter befinden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zum Trocknen von feuchiigkeitshal
tigen Körpern, die in einem hohlen Stab eingekapselt sind, insbesondere von in Kernreaktor-Brennstäben eingekapselten Pellets, wobei zunächst mindestens ein Bohrloch in dem hohlen Stab erzeugt,
der Stab sodann in einen Evakuierungsbehälter verbracht und dieser verschlossen und anschließend
evakuiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß sodann der Evakuierungsbehälter (20) und der
hohle Stab (8) in an sich bekannter Weise mit einem fluiden Trocknungsmittel, das gegenüber den Körpern inert ist und mit dem Wasser eine Lösung bildet, deren Siedepunkt niedriger liegt als der Siedepunkt des Wassers, geflutet und schließlich das entstandene Trocknungsmittel-Feuchtigkeits-Gemisch
durch Aufheizung des Evakuierungsbehälters verdampft wird, woraufhin das verdampfte Gemisch
aus dem Evakuierungsbehälter (20) und damit auch aus dem hohlen Stab (8) abgezogen wird, und daß
der Evakuierungsbehälter im Anschluß an die Evakuierung des Trocknungsmittel-Feuchtigkeits-Gemisches mit trockenem Inertgas gefüllt und anschließend auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als trockenes Inertgas Edelgas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als trockenes Inertgas Stickstoff verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trocknungsmittel ein Alkohol mit
niedrigem Siedepunkt verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trocknungsmittel ein Keton mit
niedrigem Siedepunkt verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Trocknungsmittel Methanol verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Trocknungsmittel Azeton verwendet wird.
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