[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung der Innenwände von metallischen
Leitungssystemen durch Elektropolieren mit Hilfe bewegter Elektroden und eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.
[0002] Das Entfernen von Verunreinigungen von metallischen Oberflächen, die schwer zugänglich
bzw. erreichbar sind, wie z.B. die Innenwände von Rohren bzw. anderen Elementen von
metallischen Leitungssystemen, insbesondere die Dekontamination von radioaktiven Verunreinigungen
in solchen Systemen, war bisher nicht in jedem Falle mit gutem Erfolg bzw. zufriedenstellend
auszuführen. Eines der gebräuchlichsten Verfahren hierfür ist das Elektropolieren.
Jedoch konnten bisher nur wenige Meter lange demontierte Rohre mit beweglichen Elektroden
innenseitig behandelt werden. Dazu wurden sowohl das gesamte Eintauchen des Rohres
in den Elektrolyten als auch das Füllen von zuvor abgedichteten Kammern im Rohr (Rohrstücken)
angewendet (R.P. Allen und H.W. Arrowsmith, Materials Performance, Vol. 18, No. 11,
Seiten 21 bis 26 (1979)).
[0003] Einer der gravierenden Nachteile dieses Verfahrens bestand in der Notwendigkeit,
die zu reinigenden Rohre vor dem Elektropolieren ausbauen zu müssen. Außerdem war
es nicht möglich, über mehrere Krümmer hinweg oder gar durch Absperrschieber bzw.
Hähne hindurchzufahren.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen,
mit welchem (welcher) ein metallisches Leitungssystem gereinigt werden kann, ohne
es demontieren zu müssen. Unter Leitungssystem soll hier verstanden werden: Ein System
von geraden und gekrümmten Rohren, einschließlich der zugehörigen Absperrorgane, wie
z.B. Kugelhähne, Schieber oder ähnliches. Mit dem Verfahren sollen auch steigende
bzw. fallende Leitungen gleich erfolgreich gereinigt werden können. Das Verfahren
und die Vorrichtung sollen insbesondere für die Dekontamination von radioaktiv verunreinigter
Leitungssysteme verwendbar sein.
[0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Elektrolyten mittels
Hochdruck von ca. 5o bar oder mehr auf ein Teilstück der Wandung des Leitungssystemes
aufbringt, und daß man die Kathode mit Hilfe des Hochdruckstrahls im Leitungssystem
bewegt.
[0006] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet
durch einen elastischen Hochdruckschlauch mit einem metallischen, als Stromleiter
dienenden Stabilisierungselement oder mit einer metallischen, als Stromleiter dienenden
Litze, der an seinem Ende mit einer Hochdruckdüse mit mehreren radial und winkelig
zur Innenwand des Leitungssystems angeordneten öffnungen versehen ist, und durch eine
elastische, metallische, um das Endstück des Hochdruckschlauches angeordnete und mit
dem Stromleiter verbundene Elektrode, sowie durch mehrere, zumindest im Elektrodenbereich
fest oder verschiebbar auf dem Hochdruckschlauch angeordnete, isolierende Abstandshalter.
[0007] Die Elektrode der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann als spiralförmige Kathode oder
als gewendeltes Band ausgebildet sein. In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist am Kopf der Hochdruckdüse eine elastische Kappe und an dem der Düse
abgewandten Ende der Elektrode ein Abstandshalter mit einer um den Faktor 1 größeren
Fläche als jeweils derjenigen der (des) Abstandhalter(s) innerhalb des Elektrodenbereiches,
jedoch kleineren Fläche, als dem kleinsten zu durchfahrenden Querschnitt des Leitungssystems
entspricht,vorgeseheri.
[0008] Durch die Elastizität der Elektroden ist eine Anpassung an gekrümmte Flächen möglich.
Durch das selbständige Fördern mittels Hochdruckstrahl-Rückstoß ist eine Demontage
der zu polierenden Rohre nicht mehr nötig und es kann sowohl durch Krümmer und Schieber
als auch in geneigten Leitungen gearbeitet werden. Durch den gleichzeitigen Einsatz
von Hochdruckstrahlen ist eine wesentlich bessere Reinigung der Rohre erzielbar. Durch
die selbständige Förderung ist es möglich, Rohre fernbedient zu elektropolieren, wodurch
die Strahlenbelastung des Personals wesentlich verringert werden kann. Der zu verwendende
Elektrolyt wird durch die Hochdruckstrahldüse mit einem Druck ab ca. 50 bar bis ca.
600 bar auf die Innenwand des Rohres geschleudert. Durch die schräg gegen die Rohrwand
gerichteten Elektrolytstrahlen wird die selbständige Vorwärtsbewegung der Elektrode
im Inneren des Rohres erreicht. Die Elektrolytstrahlen ermöglichen den Stromdurchgang.
Eine Stromstärke zwischen 300 und 400 Ampere reicht in den meisten Fällen aus.
[0009] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Durchführungsbeispieles und anhand der
Zeichnung erläutert:
Zur Dekontamination der mit radioaktiven Verunreinigungen kontaminierten Innenwand
2 eines Leitungssystems 1 wurde in dieses ein elastischer Hochdruckschlauch 5, der
an seinem Ende 7 mit einer Edelstahlhochdruckstrahldüse 9 versehen war und um welchen
eine Elektrode 4 aus einem 3 mm starken VA-Draht,ca. 30 mm lang gewickelt war und
der zwei Abstandshalter 11 und 12 aus Kunststoff aufwies, eingeführt. Mit einer Hochdruckstrahlpumpe
(in der Zeichnung nicht dargestellt) mit einer Leistung von 50 bar wurde der Elektrolyt
mit einer Geschwindigkeit von 1200 1/Stunde durch den Hochdruckschlauch 5 und die
Strahldüse 9 in das Rohrsystem, dessen Nennweite 150 mm betrug,bzw. auf dessen Innenwand
2 geschleudert. Das Rohrsystem bestand in diesem Falle aus einem 5 m langen Rohr mit
einem Bogen von 90° in der Mitte. Die Hochdruckdüse 9 wies eine Reihe von Öffnungen
10 auf, die so angeordnet waren, daß der Elektrolyt winkelig zur Innenwand 2 des Rohres
1 auf die Wand auftraf. Die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung der Vorrichtung innerhalb
des Rohres betrug 5 cm/Minute. Der Strom floß von der nichtdargestellten Stromquelle
durch den Stromleiter 6, durch die mit diesem verbundene, um das Endstück 8 des Hochdruckschlauches
5 angeordnete Elektrode 4 und wurde durch den Elektrolyten 3 und die metallische Innenwand
2 des Rohres 1 zurückgeleitet. Die Stromstärke lag bei ca. 300 Ampere. Die Hochdruckdüse
9 besaß an ihrem Kopf eine elastische Kappe 13, die gemeinsam mit dem an dem der Düse
abgewandten Ende der Elektrode angeordneten Abstandshalter 12 bewirkte, daß der durch
die Hochdruckdüse 9 geschleuderte Elektrolyt 3 nicht zu rasch wieder abfloß. Die isolierenden
Abstandshalter 11 und 12 waren in diesem Falle dreiarmige Sterne, die eine zentrale
öffnung aufwiesen, so daß sie auf den Hochdruckschlauch 5 aufgeschoben werden konnten.
Der Abstandshalter 12 wies dabei eine doppelt so große Querschnittsfläche wie der
Abstandhalter 1 auf.
[0010] Es wurde ein Dekontaminationsfaktor von 300 erreicht, der nachdem die Rohrinnenwand
2 noch einmal mit warmem Wasser und Hochdruck abgespritzt (gespült) wurde, um den
Faktor 10 erhöht werden konnte, so daß insgesamt ein Dekontaminationsfaktor von 3000
erreicht wurde.
1. Verfahren zur Reinigung der Innenwände von metallischen Leitungssystemen durch
Elektropolieren mit Hilfe bewegter Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß man den
Elektrolyten mittels Hochdruck von ca. 50 bar oder mehr auf ein Teilstück der Wandung
des Leitungssystemes aufbringt, und daß man die Kathode mit Hilfe des Hochdruckstrahls
im Leitungssystem bewegt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen elastischen Hochdruckschlauch (5) mit einem metallischen,als Stromleiter dienenden
Stabilisierungselement (6a) oder mit einer metallischen, als Stromleiter dienenden
Litze (6b), der an seinem Ende (7) mit einer Hochdruckdüse (9) mit mehreren radial
und winkelig zur Innenwand (2) des Leitungssystems (1) angeordneten Öffnungen (10)
versehen ist,und durch eine elastische, metallische, um das Endstück (8) des Hochdruckschlauches
(5) angeordnete und mit dem Stromleiter (6) verbundene Elektrode (4), sowie durch
mehrere, zumindest im Elektrodenbereich fest oder verschiebbar auf dem Hochdruckschlauch
(5) angeordnete, isolierende Abstandshalter (11, 12).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode als spiralförmige
Kathode (4) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (4) als
gewendeltes Band ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf der Hochdruckdüse
(9) eine elastische Kappe (13) und an dem der Düse abgewandten Ende der Elektrode
ein Abstandshalter (12) mit einer um den Faktor größer als 1 größeren Fläche als jeweils
derjenigen der (des) Abstandshalter(s) (11) innerhalb des Elektrodenbereiches, jedoch
kleineren Fläche, als dem kleinsten zu durchfahrenden Querschnitt des Leitungssystems
(1) entspricht, vorgesehen ist.
