AT517861B1 - Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten - Google Patents

Abstract

Bei einer Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten sind die Anlagenkomponenten in einer Mehrzahl von raumbildenden Modulen angeordnet, die voneinander gesondert transportierbar sind und zum Betrieb der Anlage aneinandergestellt sind und im aneinander gestellten Zustand miteinander fluchtende Anschlüsse zum Verbinden von in benachbarten Modulen angeordneten Anlagenkomponenten aufweisen.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten, wobei die Anlagenkomponenten in einer Mehrzahl von raumbildenden Modulen angeordnet sind, die voneinander gesondert transportierbar sind und zum Betrieb der Anlage aneinandergestellt sind und im aneinander gestellten Zustand miteinander fluchtende Anschlüsse zum Verbinden von in benachbarten Modulen angeordneten Anlagenkomponenten aufweisen, wobei die Anlagenkomponenten einen wenigstens einen Plasmabrenner aufweisenden Plasmaofen und einen Speicher zum Lagern des zu verarbeitenden Materials umfassen.

[0002] Radioaktive Stoffe und damit kontaminiertes Material werden in Zwischenlagern oder Endlagern aufbewahrt. Zu diesem Zweck muss das Material konditioniert, d.h. in einen chemisch stabilen, in Wasser nicht oder nur schwer löslichen Zustand übergeführt und den Anforderungen des Transportes und der End- bzw. Zwischenlager entsprechend verpackt werden. Hochradioaktives Material wird z.B. in Glas eingeschmolzen. Die dabei entstehenden Glaskokillen sind korrosionsfest und unlöslich in Wasser. Zusätzlich werden sie wasserdicht in Edelstahlbehälter verpackt. Das Einschmelzen von Abfällen kommt zunehmend auch bei mittelradioaktiven und schwachradioaktiven Abfällen zum Einsatz.

[0003] Die US 5,637,127 beschreibt ein Verfahren zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material, bei dem das Material in einen Plasmaofen eingebracht und dort bei hohen Temperaturen von 2.000°C eingeschmolzen wird, wobei der anorganische radioaktive Anteil des Materials in der Schmelze gebunden wird. Plasmabrenner sind in der Lage, jedes Material thermisch zu zersetzen, die Radioaktivität des Materials bleibt jedoch erhalten, sodass die anfallende Schlacke bzw. Schmelze aktiv bleibt. Der Vorteil des Einschmelzens liegt jedoch darin, dass die radioaktiven Bestandteile in der Glasmatrix immobilisiert werden, sodass chemisch schwer auslaugbare Abfallkörper hergestellt werden können, die für die spätere Lagerung z.B. in geologischen Formationen geeignet sind. Darüber hinaus kann das Abfallvolumen um bis zu 80% verkleinert werden.

[0004] In Folge von nuklearen Unfällen fallen große Mengen von radioaktiv kontaminiertem Erdreich an, das es zu entsorgen gilt. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die entsprechende Anlage zur Verarbeitung des Erdreichs in unmittelbarer Nähe zum kontaminiertem Erdreich zu betreiben, um den mit dem Transport des Materials verbundenen Aufwand und die Transportgefahren zu vermeiden. Der Aufbau und die Inbetriebnahme herkömmlicher Anlagen sind mit einem hohen Investitions- und technischen Aufwand verbunden und unterliegen umfangreichen sicherheitstechnischen Vorschriften z.B. im Zusammenhang mit dem Strahlenschutz. Die Verlegung solcher Anlagen von einem Ort an einen neuen Ort mit kontaminiertem Erdreich ist nur mit großem Aufwand verbunden, sodass die Anlagen in der Regel für einen längeren stationären Betrieb ausgelegt sind. Zur Vermeidung langer Transportwege für das kontaminierte Material wäre es jedoch von Vorteil die Anlagen mobil zu gestalten.

[0005] Anlagen zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit modularen Komponenten sind aus den Dokumenten DE 19722649 A1, US 5611766 A und EP 0167404 A2 bekannt.

[0006] Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, eine Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material dahingehend auszubilden, dass diese mobil ist und dass der Transport und der Aufbau unter Einhaltung der umweltrelevanten Rahmenbedingungen vereinfacht werden. Weiters soll die Anlage in einfacher Art und Weise in ihrer Größe und Ausstattung an die jeweiligen örtlichen Gegebenheiten und Bedürfnisse angepasst werden können.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung bei einer Anlage der eingangs genannten Art im Wesentlichen darin, dass der Plasmaofen und der Speicher gemeinsam in einem Modul angeordnet sind. Dadurch, dass die Anlage eine Mehrzahl von raumbildenden Modulen aufweist, können alle wesentlichen strukturellen Bestandteile der Anlage in Modulen bereitgestellt werden, die mit Hilfe von für derartige Module geeigneten Lastkraftwagen, Flachwagen des Schienengüterverkehrs, Schiffen oder dgl. von einem Aufstellungsort zum nächsten Aufstellungsort transportiert werden können. Derartige im Rahmen der Erfindung zum Einsatz gelangende Module können quaderförmig ausgebildet sein. Die Module sind vorzugsweise von Containern, insbesondere 20', 30' oder 40' ISO-Containern, gebildet. Derartige Container sind im Bereich des Warentransportes hinlänglich bekannt und weisen meist Standardaußenmaße auf, wobei derartige Container überaus stabil und robust ausgebildet sind und aufgrund der standardisierten Außenabmessung in einfacher Weise transportiert werden können. Dadurch, dass nun erfindungsgemäß derartige Container als raumbildende Module für die Aufnahme von Komponenten der erfindungsgemäßen Anlage verwendet werden, ist es für das Bereitstellen der Anlage lediglich erforderlich, die Container am gewünschten Aufstellungsort mit Hilfe geeigneter Transport- und Absetzvorrichtungen aufzustellen, wobei am Untergrund keine besonderen Anforderungen im Zusammenhang mit der Erfüllung von umweltschutzrelevanten Vorschriften zu beachten sind.

[0008] Anlagen zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material umfassen eine Vielzahl von Einzelkomponenten, die mit Rücksicht auf den erforderlichen Strahlenschutz nicht ohne weiteres ungeschützt im Freien aufgestellt werden können. Die Erfindung sieht daher eine Mehrzahl von raumbildenden Modulen vor, damit im Wesentlichen alle mit Radioaktivität in Berührung kommenden Komponenten darin Platz finden können. Damit die in unterschiedlichen Modulen angeordneten Einzelkomponenten im aneinander gestellten Zustand der Module miteinander zu einer Gesamtanlage verbunden werden können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Module miteinander fluchtende Anschlüsse zum Verbinden von in benachbarten Modulen angeordneten Anlagenkomponenten aufweisen.

[0009] Die Module der Anlage können unmittelbar aneinander gestellt werden, d.h. Wand an Wand, sodass im Wesentlichen kein Abstand zwischen den zueinander gewandten Modulwänden verbleibt. Alternativ können benachbarte Module auch in Abstand voneinander aufgestellt werden. Der dabei entstehende Zwischenraum zwischen zwei Modulen wird dann bevorzugt von einer Abstandsplatte überbrückt, die strahlungsabschirmenden Eigenschaften aufweist.

[0010] Die erfindungsgemäße Anlage ist insbesondere eine solche, die einen in einem der Module angeordneten Plasmaofen umfasst, in dem das eingebrachte kontaminierte Material mit Hilfe wenigstens eines Plasmabrenners aufgeschmolzen wird und die entstandene Schmelze in geeignete Lagerbehälter für die Zwischen- oder Endlagerung ausgetragen wird. Unter einem Plasmaofen ist dabei ein insbesondere als Schachtofen ausgebildeter Ofen zu verstehen, in welchem der jeweilige Verbrennungs-, Schmelz-, Reduktions- oder andersartige Prozess vollständig oder teilweise durch einen Plasmabrenner unterstützt wird. Der Plasmaofen kann beispielsweise ähnlich einem Stahlschmelzofen aufgebaut sein, ist jedoch bevorzugt mit einer mind. 300 mm starken Keramikschicht ausgekleidet. Besonders bevorzugt ist der Plasmabrenner als Plasmainjektor ausgebildet, der zur Herstellung eines freitragenden Plasmas geeignet ist. Ein solcher Plasmainjektor zeichnet sich dadurch aus, dass er ohne Gegenelektrode auskommt. Beispielhaft wird auf die AT 507629 A1 verwiesen. Eine Plasmaflamme erreicht Temperaturen von 15.000 bis 20.000 °C. Als Plasmagas wird beispielsweise Stickstoff oder Luft eingesetzt. Die Temperatur im Plasmareaktor wird vorzugsweise auf einen Wert von 1.500 bis 1.700°C eingestellt und kann durch die Befeuerung mittels der Plasmainjektoren erreicht werden. Zusätzlich zu der über die Plasmainjektoren eingebrachten Energie kann Luft für die Verbrennung der organischen Bestandteile des Einsatzgutes in den Ofen zugegeben werden.

[0011] Wenn der im Plasmaofen entstehende anorganische Rückstand des Einsatzmaterials von selbst keine ausreichend dünnflüssige Schmelze bildet, wird dem Einsatzgut bevorzugt ein Schmelzflussmittel (z.B. Altglas) zugegeben.

[0012] In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anlagenkomponenten weiters eine Aufgabeeinrichtung zum Aufgeben des Materials in den Plasmaofen, eine Austragseinrichtung zum Austragen der im Plasmaofen entstehenden Schmelze aus dem Plasmaofen, eine Fördervorrichtung zum automatischen Zuführen von leeren Lagerbehältern in den

Bereich der Austragseinrichtung, eine Fördervorrichtung zum automatischen Abtransport der mit Schmelze befüllten Lagerbehälter, einen Rauchgasabzug zum Abziehen von Rauchgas aus dem Plasmaofen und wenigstens eine Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung umfassen.

[0013] Erfindungsgemäß sind der Plasmaofen und der Speicher gemeinsam in einem Modul angeordnet. Beim Speicher zum Lagern des verarbeitenden Materials und dem Plasmaofen handelt es sich um diejenigen Komponenten, die direkt mit dem kontaminierten Material in Kontakt kommen, sodass besondere Abschirmungsmaßnahmen erforderlich sind. Wenn diese beiden Komponenten in einem gemeinsamen Modul angeordnet sind, können sich die besonderen Abschirmungsmaßnahmen auf dieses eine Modul beschränken und bei den anderen Modulen kann ggf. mit weniger aufwändigen Abschirmungsmaßnahmen das Auslangen gefunden werden. Das Material wird dem Speicher entnommen und über ein Schleusensystem, wie z.B. Zellradschleusen oder Förderschnecken, in den Plasmaofen eingetragen. Das Schleusensystem dichtet den Ofen an der Stelle der Aufgabe gasseitig ab. Das System kann mit Inertgas beaufschlagt werden, damit ein geringfügiger Gasstrom durch die Beschickungsschleuse in den Ofen fließt, der in Unterdrück betrieben wird.

[0014] Um den Transport vom Speicher über das Schleusensystem in den Plasmaofen zu erleichtern, wird bevorzugt ein Material mit einer Korngröße von max. 30mm eingesetzt. Die Korngröße des Materials ist zudem für die Gestaltung des Fördersystems und für die zum Aufschmelzen der Teilchen im Plasmaofen erforderliche Verweilzeit von Bedeutung. Das Einsatzmaterial hat bevorzugt weiters eine Feuchte von max. 20%. Der Gehalt an nicht brennbarem (anorganischem) Material (wie z.B. Beton, Ziegel, Bruchglas, Sand, Glaswatte, metallische Einschlüsse und dgl.) beträgt vorzugsweise max. 40 Gew.-%. Die erfindungsgemäße Anlage kommt bevorzugt für die Behandlung von Material mit einer spezifische Radioaktivität von max. 3,7*107 Bq/kg zum Einsatz.

[0015] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das den Plasmaofen und den Speicher enthaltende Modul zwischen weiteren Modulen angeordnet, wobei vorzugsweise jeweils ein weiteres Modul, insbesondere zwei weitere Module, an den Längsseiten und ein weiters Modul oberhalb des den Plasmaofen und den Speicher enthaltenden Moduls angeordnet sind. Das den Plasmaofen und den Speicher enthaltende Modul ist somit seitlich und ggf. oben von weiteren Modulen umgeben, sodass die weiteren Module als Strahlenschirm für den Plasmaofen und den Speicher fungieren.

[0016] Mit Vorteil ist das den Plasmaofen und den Speicher enthaltende Modul zwischen einem die Fördervorrichtung zum automatischen Zuführen von leeren Lagerbehältern enthaltenden Modul und einem die Fördervorrichtung zum automatischen Abtransport der mit Schmelze befüllten Lagerbehälter enthaltenden Modul angeordnet. Eine solche Anordnung minimiert die Transportwege für die leeren und die befüllten Lagerbehälter. Die leeren Lagerbehälter werden hierbei in einem Modul seitlich neben dem den Plasmaofen enthaltenden Modul zugeführt, mit Hilfe eines Manipulators oder eines Förderers unter die Abstichöffnung des Plasmaofens verbracht und die befüllten Lagerbehälter von dort mit Hilfe eines Manipulators oder eines Förderers in ein auf der anderen Seite des den Plasmaofen enthaltenden Moduls angeordnetes Modul mit der Fördervorrichtung für den Abtransport gebracht. Zur Ermöglichung des Zuführens der Lagerbehälter vom benachbarten Modul zur Abstichöffnung des Plasmaofens und des Abführens der Lagerbehälter von der Abstichöffnung in das andere benachbarte Modul weisen die drei Module miteinander fluchtende Türen, insbesondere Schiebetüren auf, die für den jeweiligen Übergabevorgang geöffnet und danach ggf. wieder verschlossen werden.

[0017] Üblicherweise werden bei Plasmareaktoren die Reaktionsräume überdimensioniert, da die dabei erzeugten Gase eine gewisse Zeit lang bei hohen Temperaturen (ca. 1.200°C) gehalten werden müssen, um toxische Verbindungen aufzubrechen bzw. Brennprozesse (Oxydationen) vollständig durchzuführen. Weiters wird über den Plasmainjektor zusätzlich zum durch die Zersetzung des Einsatzmaterials entstandenen Gasvolumen Plasmagas zugeführt. Um eine Überdimensionierung des Plasmaofens auf Grund der beschränkten Platzverhältnisse der raumbildenden Module zu vermeiden, sieht eine bevorzugte Ausführung der Erfindung vor, dass weiters eine Nachbrennkammer vorgesehen ist, die in einem eigenen, oberhalb des den Plasmaofen enthaltenden Moduls angeordneten Modul untergebracht ist und mit Rauchgas aus dem Plasmaofen beschickbar ist. In der Nachbrennkammer werden toxische Komponenten des aus dem Plasmaofen abgezogenen Abgases zersetzt, wobei die Befeuerung der Nachbrennkammer mittels Propangas oder einem anderen brennbaren Gas erfolgen kann und bevorzugt eine Temperatur im Inneren der Nachbrennkammer von mindestens 1200°C aufrechterhalten wird. Die Verweilzeit des Abgases in der Nachbrennkammer beträgt bevorzugt mindestens 2 sec.

[0018] Um das aus dem Plasmaofen bzw. der Nachbrennkammer austretende Rauchgas in die Umgebung abgeben zu können, muss aus Umweltschutzgründen eine Rauchgaskühlung und -reinigung vorgenommen werden. Die erfindungsgemäße Anlage ist zu diesem Zweck bevorzugt mit wenigstens einer Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung ausgestattet, die in wenigstens einem Modul angeordnet ist, das vorzugsweise stehend an der Stirnseite des den Plasmaofen enthaltenden Moduls und ggf. des die Nachbrennkammer enthaltenden Moduls angeordnet ist. Auf Grund der unmittelbar an das Modul mit dem Plasmaofen bzw. der Nachbrennkammer angrenzenden Aufstellung der Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung kann das Rauchgas über einen direkte Anschluss zwischen einem Rauchgasabgaberohr des Plasmaofen- bzw. Nachbrennkammer-Moduls und einem Rauchgasaufnahmerohr des wenigstens einen Rauchgasbehandlungsmoduls erfolgen. Die wenigstens eine Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung umfasst bevorzugt eine Kühlvorrichtung, eine Rauchgaswäsche, eine Entschwefelungs- und Entstaubungseinrichtung, einen Saugzugventilator sowie einen Kamin, wobei die genannten Einrichtungen bevorzugt auf mehrere Module aufgeteilt sind, die mit Hilfe von Anschlüssen zum Verbinden von Rauchgasrohren benachbarter Module derart miteinander verbindbar sind, dass das Rauchgas die Einrichtungen nacheinander durchfließen kann.

[0019] Auf Grund der langgestreckten Ausbildung der genannten Einrichtungen ist es vorteilhaft, die entsprechenden Module stehend anzuordnen, d.h. mit einer zum Boden senkrechten Längserstreckung.

[0020] Die Rauchgaskühlvorrichtung umfasst bevorzugt einen Strahlungskühler und/oder einen Konvektionskühler. Die Abkühlung der Rauchgase erfolgt vorzugsweise in einem ersten Schritt über einen Strahlungskühler auf ein Temperaturniveau von ca. 600°C bis 800°C und in einem zweiten Schritt über einen Konvektionskühler auf ein Temperaturniveau von ca. 250°C bis 300°C. Die Wärme des Rauchgases wird von Wasser aufgenommen, das im Kreislauf geführt und übereinen ebenfalls in einem Modul aufgenommenen Nass-Kühlturm gegengekühltwird.

[0021] Die Rauchgaswäsche umfasst bevorzugt eine Quenche und eine erste Waschstufe. Das Abgas wird in einer Quenche durch Einspritzen von Wasser weiter abgekühlt und in einem Rohr, welches frei von Einbauten ist, durch Bedüsen mit Wasser von den im sauren Bereich löslichen festen und gasförmigen Bestandteilen gereinigt. Das Waschwasser wird dabei in großer Menge umgewälzt, sodass es zu einem intensiven Stoffaustausch zwischen Abgas und Waschmedium kommt. Der pH-Wert in dieser Stufe liegt bevorzugt unter 1. Eine geringe Menge des Waschwassers kann ausgeschleust und dem zu verarbeitenden Einsatzmaterial oder dem Plasmaofen zugegeben werden.

[0022] In weiterer Folge wird das Abgas bevorzugt in einem separaten Wäscher, welcher ebenfalls frei von Einbauten ist, mit leicht alkalischem Wasser gewaschen. Im Wasserkreislauf wird bevorzugt ein pH-Wert von ca. 4 durch die Dosierung von Natronlauge eingestellt. In dieser Stufe wird vor allem Schwefeldioxid abgeschieden. In der nächsten Stufe kann das Rauchgas leicht erwärmt und über ein Spezial-Filter zur Abscheidung der verbleibenden staubförmigen Verunreinigungen geleitet werden.

[0023] Nach dem Feinst-Staubfilter gelangt das Abgas vorzugsweise über den Saugzugventilator in einen Kamin, von dem es in die Umgebung abgeleitet wird. Am Kamin können Messgeräte zur Überwachung der gasförmigen sowie der luftgetragenen Emissionen installiert sein.

[0024] Optional kann eine Rauchgas-Entstickung vorgenommen werden, wenn ein Grenzwert für NOx eingehalten werden soll. Vorzugsweise kommt hierzu ein Verfahren zur selektiven nicht katalytischen Reduktion (SNCR) zum Einsatz. Ein solches Verfahren beruht auf der Eindüsung einer Ammoniak- Lösung oder Harnstoff-Lösung bei einem Temperaturbereich von 900°C bis 1000°C. Eine Zudosierung ist bevorzugt am Übergang zwischen dem Strahlungskühler und dem Konvektionskühler möglich. Das erforderliche Temperaturfenster könnte über den Wasserdurchsatz des Strahlungskühlers eingestellt werden.

[0025] Zum Zwecke der Abschirmung der Module ist bevorzugt vorgesehen, dass die Wände der Module, insbesondere Container, aus einem Material oder Materialverbund mit strahlungsabschirmenden Eigenschaften bestehen. Insbesondere weisen die Wände der Module, insbesondere Container, einen Schichtaufbau mit einer inneren Kunststoff-, insbesondere Polypropylen-, einer dazwischen liegenden Aluminium- und einer äußeren Stahlschicht auf. Im Falle der Verarbeitung von schwach-kontaminiertem Material können die Wände mit folgenden Schichtdicken ausgestattet werden: 10mm Polypropylenschicht, 5mm Aluminiumschicht, 50 mm Stahlschicht. Dabei „bremst“ die Kunststoffschicht die Beta-Strahlung und vernichtet gleichzeitig die Alphastrahlung. Eine weitere Bremsung bis zum Stillstand verrichtet die Aluminiumlage und die dahinterliegende Stahlplatte vernichtet ggf. verbleibende Beta-Strahlung und bremst gleichzeitig die Brems- bzw. Gammastrahlung. Durch die Anordnung der Container nebeneinander und übereinander bremst jede weitere Containerwand die Strahlung weiter ab. Der Boden der Module muss nicht zwingend aus einem Material mit strahlungsabschirmenden Eigenschaften bestehen, da dieser nach unten durch Beton und/oder Erdreich geschützt ist. Sofern im Bodenbereich eine Abschirmung dennoch benötigt wird, reicht ggf. eine Aufbau mit geringerer abschirmender Wirkung als in den Wänden. Insbesondere kann ein Boden mit einer Stahlschicht und einer Kunststoffschicht vorgesehen sein.

[0026] Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst die Anlage weiters einen steuerungstechnischen Leitstand, von welchem aus die Steuerung des Verbrennungsprozesses und der gesamten Anlage vollautomatisch erfolgen kann. Der Leitstand ist bevorzugt in einem eigenen Modul untergebracht und ist mit einer Sanitärschleuse für das Personal ausgestattet.

[0027] Das Innere der Module muss spätestens vor jedem Ortswechsel dekontaminiert werden. Um die Dekontamination zu erleichtern, sind die Innenoberflächen der Module bevorzugt abwaschbar ausgeführt. Die Module können hierfür beispielswiese mit einem mit Dekontaminationsflüssigkeit speisbaren Sprinklersystem ausgestattet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Module mit Anschlüssen für Dekontaminationsflüssigkeit versehen sein, an welche tragbare Hochdruckreiniger anschließbar sind. Um die Abwaschbarkeit zu erleichtert, weisen die Innenwände der Module sowie ggf. die in den Modulen angeordneten Anlagenkomponenten glatte Oberflächen auf. Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Module keine Einbauten aufweisen, die hinsichtlich eines Abfließens der Dekontaminationsflüssigkeit störend wirken können.

[0028] Allgemein ist bevorzugt, dass die Module wasserdicht ausgeführt sind, sodass keine Flüssigkeit nach außen dringen kann.

[0029] Um die Module mit Dekontaminationsflüssigkeit versorgen zu können, sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Module im aneinander gestellten Betriebszustand ein Leitungssystem zur Versorgung der Module mit einer Dekontaminationsflüssigkeit aufweisen, das von einem Tank für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit gespeist ist.

[0030] Für den Abtransport der Dekontaminationsflüssigkeit weisen die Module am Boden bevorzugt einen Abfluss für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit auf, wobei die Abflüsse in ein mit einem Tank für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit verbundenes Leitungssystem münden. Der Boden der Module hat bevorzugt ein Gefälle, an dessen tiefstem Punkt der Abfluss für die Dekontaminierungsflüssigkeit angeordnet ist. Die Flüssigkeit wird abgesaugt und in den Tank gepumpt.

[0031] Bevorzugt umfasst das Leitungssystem für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit und/oder das Leitungssystem für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit in den Modulen oder deren Wandungen verlaufende Leitungsabschnitte mit lösbaren Anschlüssen zum Verbinden von Leitungsabschnitten benachbarter Module. Die lösbaren Anschlüsse sind beispielsweise als Steck- oder Rastkupplungen ausgeführt und sind bevorzugt mit Rückschlagventilen ausgestattet, sodass die Flüssigkeit nach dem Lösen der Verbindung der Leitungsabschnitte in der Leitung verbleibt.

[0032] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen [0033] Fig. 1 ein Prozessfließbild eines mit der erfindungsgemäßen Anlage durchführbaren Prozesses, [0034] Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anlagen in einer perspektivischen Ansicht, [0035] Fig. 3 eine Draufsicht der Anlage, [0036] Fig. 4 eine Seitenansicht der Anlage, [0037] Fig. 5 eine Detailansicht zweier benachbarter Container in einer ersten Ausführungsform und [0038] Fig. 6 eine Detailansicht zweier benachbarter Container in einer zweiten Ausführungsform.

[0039] In Fig. 1 ist der Plasmaofen mit 1 bezeichnet, der mit Hilfe von zwei schematisch angedeuteten Plasmabrennern 2 befeuert wird. Der Speicher für das zu verarbeitende kontaminierte Material ist mit 3 bezeichnet und wird mittels eines Schneckenförderers 4 und einer Zellradschleuse 5 in den Plasmaofen 1 eingebracht. Verbrennungsluft kann dem Plasmaofen 1 über den Anschluss 6 zugegeben werden. Die im Plasmaofen 1 gebildete Schmelze wird über die Austragseinrichtung 7 in eine Kokille 8 ausgetragen. Die Kokille 8 wird in der Folge in einen Lagerbehälter 9 eingeführt, der mit einem geeigneten Deckel verschlossen und zum Abtransport bereitgestellt wird.

[0040] Das Rauchgas 10 aus dem Plasmaofen 1 wird ggf. gemeinsam mit Verbrennungsluft 11 in die Nachbrennkammer 12 eingebracht und dort einer Nachverbrennung unterworfen. Das nachverbrannte Rauchgas wird anschließend nacheinander durch einen Strahlungskühler 13 und einen Konvektionskühler 14 geleitet. Dem Strahlungskühler 13 kann über einen schematisch angedeuteten Anschluss 15 eine Harnstoff-Lösung zugegeben werden, um NOx zu reduzieren. Die Vorlaufleitungen des Kühlsystems sind mit 16 und die Rücklaufleitungen des Kühlsystems sind mit 17 bezeichnet und sind an den Strahlungskühler 13 und den Konvektionskühler 14 angeschlossen. Das gekühlte Rauchgas wird durch eine Quenchvorrichtung 18 und eine erste Waschstufe 19 geleitet. Der Quenchvorrichtung 18 wird Wasser 20 zugegeben. Das Waschwasser der ersten Waschstufe 19 wird über Düsen 21 eingedüst und am Boden der ersten Waschstufe 19 abgezogen und im Kreislauf geführt. Ein Teil des verbrauchten Waschwassers wird als Wasser-Abschlämmung bei 22 ausgeschleust.

[0041] Das Rauchgas wird anschließend über einen Tropfenabscheider 23 in die zweite Waschstufe 24 geleitet, in die über Düsen 25 Waschwasser eingedüst wird, wobei das Waschwasser am Boden der zweiten Waschstufe 24 abgezogen und im Kreislauf geführt wird. Ein Teil des verbrauchten Waschwassers wird als Wasser-Abschlämmung bei 25 ausgeschleust und frisches Waschwasser wird bei 26 zugeführt. Das aus der zweiten Waschstufe 24 ausgetragene Rauchgas wird danach über einen Wärmetauscher 27 in ein Staubfilter 28 geleitet, wobei ggf. Additive bei 29 zugegeben werden können. Der Filterstaub wird bei 30 aus dem Staubfilter ausgetragen und kann dem Plasmaofen 1 aufgegeben werden. Das teilentstaubte Rauchgas wird schließlich in ein Feinstaubfilter (HEPA) 31 geleitet und das entstaubte Rauchgas wird über ein Saugzuggebläse 32 und einen Kamin 33 in die Umgebung abgegeben.

[0042] Die Komponenten der Anlage sind, wie in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellt, in einer Mehrzahl von Containern untergebracht. Ein erster Container 34 enthält den Speicher 3 und den Plasmaofen 1. Oberhalb des ersten Containers 34 ist ein zweiter Container 35 angeordnet, in dem die Nachbrennkammer 12 sowie ein an den Speicher 3 angeschlossenes Absaugrohr 36 untergebracht sind, wobei über das Absaugrohr 36 Luft aus dem Speicher 3 absaugt wird, die gemeinsam mit dem aus der Nachbrennkammer 12 austretenden Rauchgas in der Folge dem Strahlungskühler 13 zugeführt wird. Im zweiten Container 35 befindet sich weiters ein Propangaslager 37, das Propangas zur Befeuerung der Nachbrennkammer 12 liefert.

[0043] Ein dritter Container 38 ist seitlich neben dem ersten Container 34 angeordnet, in dem eine Fördervorrichtung 39, wie z.B. eine Rollbahn, zum automatischen Zuführen von leeren Kokillen 40 in den Bereich der Austragseinrichtung 7 angeordnet ist. Im dritten Container 38 ist weiters eine oberhalb der leeren Kokillen 40 verlaufende Fördereinrichtung 44, wie z.B. eine Rollbahn, zum Transport von Deckeln 45 für die Lagerbehälter 42 vorgesehen. Der erste Container 34 und der dritte Container 38 sind auf der Höhe der Austragseinrichtung 7 über in den Containern ausgebildete Türen, z.B. Schiebetüren, verbunden, damit die leeren Kokillen 40 mit Hilfe der Fördervorrichtung 39 unter die Austragseinrichtung verbracht werden können und damit nach der Befüllung der Kokillen 40 die Deckel 45 auf die befüllten in den ersten Container 34 übergeben werden können. Die befüllten Kokillen 40 verlassen den ersten Container 34 auf der anderen Seite wiederum über miteinander fluchtende Türen des ersten Containers 34 und des vierten Containers 41, wo ein Manipulator die jeweilige Kokille 40 in einen oben offenen Lagerbehälter 42 hebt, der im vierten Container 41 vorrätig gehalten wird, und einen Deckel 45 ergreift, mit welchem der Lagerbehälter 42 verschlossen wird. Die Lagerbehälter 42 werden dem vierten Container 41 hierbei über ein an der Stirnseite desselben angeordnete Schleusenvorrichtung 43 zugeführt. Die verschlossenen Lagerbehälter 42 werden mittels einer Fördereinrichtung 46, wie z.B. ein Rollbahn, im vierten Container 41 entlang einer Kühlstrecke zur Stirnseite 47 transportiert, wo sie entnommen werden können.

[0044] Seitlich neben dem vierten Container 41 ist ein fünfter Container 48 angeordnet, in dem ein Propangaslager 49 als Brennstoff für die Nachbrennkammer 12 und ein Stickstofflager 50 für den Brandschutz angeordnet sind. Weiters sind im fünften Container 48 eine Druckluftaufbereitungsstation 51 und ein Ersatzteillager 52 untergebracht. Die Druckluftaufbereitungsstation 51 stellt Luft für den Betrieb der Plasmabrenner 2 zur Verfügung.

[0045] Seitlich neben dem dritten Container 38 ist ein sechster Container 53 angeordnet, in dem ein Tank 54 für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit und ein Tank 55 für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit untergebracht sind.

[0046] An der Stirnseite des dritten Containers 38 und des vierten Containers 41 ist jeweils ein siebenter und ein achter Container 56 und 57 hochkant aufgestellt, die mit Modulen für die Stromversorgung, mit Wasseranschlüssen und mit einer Zentralabsaugung für die anderen Container ausgestattet sind. Der siebente und der achte Container 56 und 57 sind jeweils als kurze Container ausgebildet. Die Zentralabsaugung dient der Erzeugung eines Unterdrucks, um ein Austreten von Festkörpern und/oder Gasen aus den Containern zu verhindern.

[0047] An der Stirnseite des ersten Containers 34 ist ein neunter Container 58 hochkant aufgestellt, in dem der Strahlungskühler 13 und der Konvektionskühler 14 untergebracht sind. Daneben ist ein zehnter Container 59 hochkant angeordnet, in dem die Quenchvorrichtung 18, die ersten Kühlstufe 19 und die zweite Kühlstufe 24 untergebracht sind. Weiters ist ein elfter Container 60 vorgesehen, in dem das Staubfilter 28, das Feinstaubfilter 31, das Saugzuggebläse 32 und der Kamin 33 untergebracht sind.

[0048] Schließlich ist ein zwölfter Container 61 vorgesehen, der abseits der anderen Container aufgestellt werden kann und einen Leitstand mit Kontroll- und Steuerungseinheiten enthält.

[0049] In der Draufsicht gemäß Fig. 3 und in der Seitenansicht gemäß Fig. 4 sind die oben beschriebenen Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

[0050] In Fig. 5 sind zwei nebeneinander angeordnete Container, wie z.B. der erste Container 34 und der dritte Container 38, dargestellt, wobei diese Container Wand an Wand, d.h. im Wesentlichen ohne Zwischenraum, angeordnet sind. Zur gegenseitigen Fixierung der Container sind Verriegelungseinrichtungen 62 vorgesehen. Bei der alternativen Ausbildung gemäß Fig. 6 ist zwischen den beiden Containern ein Zwischenraum vorgesehen, der von einer Platte 63 überbrückt ist, die strahlungsabschirmende Eigenschaften aufweist.

Claims (12)

1. Patentansprüche

   1. Anlage zur Verarbeitung von radioaktiv kontaminiertem Material mit einer Mehrzahl von Anlagenkomponenten, wobei die Anlagenkomponenten in einer Mehrzahl von raumbildenden Modulen angeordnet sind, die voneinander gesondert transportierbar sind und zum Betrieb der Anlage aneinandergestellt sind und im aneinander gestellten Zustand miteinander fluchtende Anschlüsse zum Verbinden von in benachbarten Modulen angeordneten Anlagenkomponenten aufweisen, wobei die Anlagenkomponenten einen wenigstens einen Plasmabrenner aufweisenden Plasmaofen und einen Speicher zum Lagern des zu verarbeitenden Materials umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmaofen (1) und der Speicher (3) gemeinsam in einem Modul angeordnet sind.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagenkomponenten weiters eine Aufgabeeinrichtung zum Aufgeben des Materials in den Plasmaofen (1), eine Austragseinrichtung zum Austragen der im Plasmaofen (1) entstehenden Schmelze aus dem Plasmaofen (1), eine Fördervorrichtung zum automatischen Zuführen von leeren Lagerbehältern in den Bereich der Austragseinrichtung, eine Fördervorrichtung zum automatischen Abtransport der mit Schmelze befüllten Lagerbehälter, einen Rauchgasabzug zum Abziehen von Rauchgas aus dem Plasmaofen (1) und wenigstens eine Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung umfassen.
3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die raumbildenden Module von Containern, insbesondere 20', 30' oder 40' ISO-Container, gebildet sind.
4. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das den Plasmaofen (1) und den Speicher (3) enthaltende Modul zwischen weiteren Modulen angeordnet ist, wobei vorzugsweise jeweils ein weiteres Modul, insbesondere zwei weitere Module, an den Längsseiten und ein weiters Modul oberhalb des den Plasmaofen (1) und den Speicher (3) enthaltenden Moduls angeordnet sind.
5. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das den Plasmaofen (1) und den Speicher (3) enthaltende Modul zwischen einem die Fördervorrichtung zum automatischen Zuführen von leeren Lagerbehältern enthaltenden Modul und einem die Fördervorrichtung zum automatischen Abtransport der mit Schmelze befüllten Lagerbehälter enthaltenden Modul angeordnet ist.
6. 6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass weiters eine Nachbrennkammer (12) vorgesehen ist, die in einem eigenen, oberhalb des den Plasmaofen (1) enthaltenden Moduls angeordneten Modul untergebracht ist und mit Rauchgas (10) aus dem Plasmaofen (1) beschickbar ist.
7. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rauchgaskühl-, -reinigungs- und/oder -filtervorrichtung in wenigstens einem Modul angeordnet ist, das vorzugsweise in stehend an der Stirnseite des den Plasmaofen (1) enthaltenden Moduls und ggf. des die Nachbrennkammer enthaltenden Moduls angeordnet ist.
8. 8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Module, insbesondere Container, aus einem Material oder Materialverbund mit strahlungsabschirmenden Eigenschaften bestehen.
9. 9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Module, insbesondere Container, einen Schichtaufbau mit einer inneren Kunststoff-, insbesondere Polypropylen-, einer dazwischen liegenden Aluminium- und einer äußeren Stahlschicht aufweisen.
10. 10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Module im aneinander gestellten Betriebszustand ein Leitungssystem zur Versorgung der Module mit einer Dekontaminationsflüssigkeit aufweisen, das von einem Tank für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit gespeist ist.
11. 11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Module am Boden einen Abfluss für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit aufweisen, wobei die Abflüsse in ein mit einem Tank für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit verbundenes Leitungssystem münden.
12. 12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem für unverbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit und/oder das Leitungssystem für verbrauchte Dekontaminationsflüssigkeit in den Modulen oder deren Wandungen verlaufende Leitungsabschnitte mit lösbaren Anschlüssen zum Verbinden von Leitungsabschnitten benachbarter Module umfasst. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen