Process instrumentation for a nuclear waste treatment plant

Application Report | Nuclear

  • Safe and sustainable treatment of nuclear liquid waste from Mo-99 radiopharmaceutical production
  • Instrument supply for flow, level, pressure, and temperature measurement
  • Including radioactive waste measurement, hot cell pressure control and chemical dosing
  • Supplies of instruments for nuclear and non-nuclear environments

Tło

Australia's Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO) is one of Australia’s largest public research organisations. The institute is widely recognised as an international player in the field of nuclear science and technology.

ANSTO has developed the Synroc® technology which is regarded as global best practice in the safe treatment of complex nuclear waste, including actinide bearing materials, radioiodine, and molten salts from spent fuels. The benefit of this technology is demonstrated in an automated process plant (Synroc Waste Treatment Plant) that the organisation operates near Sydney. The objective of the plant is to treat the liquid by-product of Molybdenum-99 (Mo-99) nuclear medicine production.

Wymagania dotyczące pomiarów

The liquid waste from Mo-99 production is captured, stored, and characterised in tanks before it is processed within a hot cell by introducing the Synroc formulation. The tailored liquid additive undergoes mixing before it is converted into a granulated powder via a drying process. Subsequently, the powder is then dispensed to a specially designed canister which is then sealed and placed into a Hot Isostatic Press (HIP) where heat and pressure are applied for waste form consolidation. The final solid product is volume-reduced, durable and a disposal-ready waste form.

While the liquid Mo-99 production waste is radioactive, various manufactured components needed to be interrogated for material compatibility within the environment prior to commissioning. One of the main challenges was finding an instrument supplier with experience in radiation sensitive environments.

Rozwiązanie KROHNE

With a long track record in nuclear applications, offering a wide range of radiation hardened products and components, KROHNE was able to qualify as a preferred instrument supplier.

The instruments in contact with the Mo-99 waste were the first to be specified. This included the POWERFLUX 5300, an electromagnetic flowmeter designed for nuclear environments, which is used for the waste feed and feed control. The most critical installation involved the double remote POWERFLEX 2200 guided radar level transmitter used for waste tank level measurement. To maintain ventilation confinement, various OPTIBAR DP 7060 differential pressure transmitters are used for pressure control and monitoring of the hot cell.

In total, the instrument selections covered various applications incl. flow, level, pressure, and temperature measurement as well as different media – from liquid Mo-99 waste to chemicals and process condensate to clean water. KROHNE supplied among others:

Most instruments have been provided in rugged stainless-steel housing. Critical instruments were proven and demonstrated on a smaller pilot plant to verify the concept before the customer selected the instrument supplied for the Synroc Waste Treatment Plant.

Korzyści dla użytkownika

Selecting KROHNE allowed ANSTO to have a supplier for radiation specific measurements as well as standard applications. Given its vast experience in nuclear applications, KROHNE was able to supply the instruments for a number of unique measurements in contact with nuclear waste.

KROHNE offers various devices designed to operate in nuclear applications inside and outside the nuclear power industry, many of which can also be qualified according to IEEE 323, IEEE 344 and RCC-E standards and designed as per nuclear construction codes such as ASME Section III or RCC-M.

Używane produkty

Radarowy przetwornik poziomu z falowodem (TDR) dla energetyki nuklearnej

  • Ciągły pomiar poziomu, odległości, objętości, masy lub stałej dielektrycznej
  • Zaprojektowany i testowany pod kątem zastosowań w środowisku nuklearnym
  • Zakrs pomiarowy: 0,6…40 m
  • -50…+150°C; -1…100 barg

Przetwornik różnicy ciśnień do pomiaru przepływu, poziomu, różnicy ciśnień, gęstości i granicy faz

  • Wysokowydajny przetwornik DP ze zintegrowanym pomiarem ciśnienia w układzie
  • Zakres pomiarowy: 30 mbar…16bar / 0,44…232 psi; ciśnienie w układzie: do 700 bar
  • Dokładność odniesienia ±0,065%
  • 2-przewodowy, 4…20 mA/HART®, FF, Profibus-PA, Bluetooth®

Przetwornik ciśnienia do zastosowań związanych z ciśnieniem procesowym i poziomem

  • Wytrzymała konstrukcja z całkowicie spawaną metalową membraną dostosowaną do wysokich zakresów ciśnień i wymagań higienicznych
  • 100 mbar…1000 bar / 1,45…14500 psi
  • Różne gwinty, kołnierze, połączenia aseptyczne i inne
  • 2-przewodowy 4…20 mA/HART®, FF, Profibus-PA, Bluetooth®

Przepływomierz elektromagnetyczny dla zaawansowanych aplikacji procesowych i wzorcujących

  • Najwyższa dokładność (±0,15%), z wykładziną ceramiczną dla agresywnych i ściernych cieczy (≤70% cząstek stałych) do +180°C / +356°F
  • CT: OIML R117, MI-005 etc.
  • Kołnierze: DN15…300 / ½...12", max. PN40 / ASME Cl 300; Bezkołnierzowa: DN2,5...100 / ⅒...4"
  • 3 x 4…20 mA, HART®, Modbus, FF, Profibus-PA/DP, PROFINET

Przepływomierz elektromagnetyczny dla typowych zastosowań ze ściernymi i agresywnymi cieczami

  • Odporność chemiczna, dla cieczy (>5 μS/cm) z cząstkami stałymi (≤10%)
  • Do +180°C / +356°F
  • Kołnierze: DN2,5…1200 / ⅒…48", max. PN40 / ASME Cl 600
  • 4…20 mA, impulsowe, częstotliwościowe statusowe, HART®

Przepływomierz masowy Coriolisa dla zaawansowanych zastosowań procesowych

  • Wysoka dokładność (±0,05%, płaska) od mediów kriogenicznych do HT (-200…+400°C); działanie w szerokim zakresie zapowietrzenia i w złożonych warunkach przepływu (EGMTM)
  • SIL :2/3; CT: OIML R117, R137, MI-005, MI-002; API, AGA; aplikacje higieniczne
  • Kołnierz: DN10…300 / ½…12", max. PN 160 / ASME Cl 1500
  • 3 x 4…20 mA, HART®7, Modbus, FF, Profibus-PA/DP, PROFINET, EtherNet/IP™, Bluetooth®

Przepływomierz rotametryczny dla cieczy i gazów

  • Modułowa konstrukcja: od mechanicznego wskaźnika do 4…20 mA/HART®7, FF, Profibus-PA i sumatora
  • Dowolna pozycja montażowa: pozioma, pionowa, w rurze opadającej
  • Kołnierze: DN15…150 / ½…6"; także NPT, G, przyłącza higieniczne itp.
  • -196…+400°C / -320…+752°F; max. 1000 barg / 14500 psig

Przepływomierz masowy Coriolisa dla zaawansowanych zastosowań procesowych

  • Wysoka dokładność (±0,1%) dla mediów lepkich, agresywnych lub wrażliwych na ścinanie; działanie w szerokim zakresie zapowietrzenia i w złożonych warunkach przepływu (EGMTM)
  • CT: OIML R117, MI-005; API; dopuszczenia higieniczne
  • Kołnierz: DN10…100 / ½…4", max. PN100 / ASME Cl 600; inne
  • 3 x 4…20 mA, HART®7, Modbus, FF, Profibus-PA/DP, PROFINET, EtherNet/IP™, Bluetooth®

Radarowy przetwornik poziomu do pomiaru cieczy w wąskich zbiornikach z wewnętrznymi przeszkodami, w zaawansowanych aplikacjach

  • Ciągły, bezkontaktowy pomiar poziomu w małych i wąskich zbiornikach z mieszadłami - oraz w długich króćcach
  • Radar 80 GHz, płaska antena soczewkowa
  • Zakres pomiarowy: 0…100 m
  • -50…+200°C; -1…40 barg

Magnetyczny wskaźnik poziomu dla podstawowych aplikacji na cieczach

  • Tani pomiar poziomu bez konieczności zasilania
  • Zakres pomiarowy: 0,3…5,5 m; 1...18 ft (inny na życzenie)
  • Gęstość: 700…1200 kg/m / 43,7…74,91 lb/ft3
  • -70…+200°C / -94…+392°F; -1…40 barg / -14,5…580 psig