CH629330A5 - Verfahren zur beseitigung von organischem, sr-, cs-, j- oder ru-haltigem abfall. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von organischem Abfall, welcher Strontium, Cäsium, Jod oder 50 Ruthenium enthält.

Das Element, das radioaktiv sein kann, wird dabei in der Salzschmelze zurückgehalten.

Bei der Wiederaufbereitung von Kernreaktorbrennstoffen und beim Betrieb solcher Reaktoren fallen beträchtliche Men- 55 gen Abfallstoffe an, welche mit radioaktiven Elementen kontaminiert sind. Es wurde berichtet, dass bei den verschiedenen Anlagen der Energy Research and Development Administration (ERDA) pro Jahr etwa 9500 m3 feste transuranhaltige Abfallstoffe anfallen. Die derzeitigen Kosten für die Lagerung 60 derartiger Abfälle sind äusserst hoch und werden wahrscheinlich noch ansteigen. Es besteht daher ein erhebliches wirtschaftliches Interesse, das Volumen dieser Abfallstoffe herabzusetzen.

Der grösste Teil der Abfallstoffe besteht aus verbrennbaren 65 Materialien, z. B. Lumpen, Papier, Kunststoff und Gummi. In nachstehender Tabelle sind die Charakteristika dieser festen Abfallstoffe zusammengestellt.

Charakteristika typischer Abfallstoffe mit niedriger Radioaktivität (ERDA)

Zusammensetzung (Gew.-%) 55

Papier 5

Lumpen

Kunststoff (50% Polyvinylchlorid und 50%

Polyäthylen) . 30

Gummi 10

radioaktive Elemente 0,001-0,1

Schüttgewicht (lb/cf = 450 g/Kubikfuss) 7 Aschegehalt (%) 8

Heizwert (kj/kg) 20 900-27 950

Wegen des hohen Gehaltes an halogeniertem (gewöhnlich chloriertem) Kunststoff und wegen der Gefahr eines Mitreissens radioaktiver Elemente in Form von in den Gasen mitgeführten Teilchen ist eine herkömmliche Verbrennungsanlage nicht völlig befriedigend für die Verbrennung eines derartigen Materials zum Zwecke der Volumenreduzierung. Es sind daher komplexere Verbrennungsanlagen und spezielle Verbrennungsmethoden erforderlich. Bei der Aufarbeitung solcher Abfallstoffe wird eine möglichst weitgehende Volumenherabsetzung angestrebt, verbunden mit einem Minimum an Umweltverschmutzung.

Es wurden bereits verschiedenste Verfahren zur Aufarbeitung verschiedener Arten von radioaktivem Abfall vorgeschlagen. Keines dieser Verfahren ist völlig befriedigend. Das britische Patent 1 035 330 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von festen radioaktiven Abfallstoffen. Diese Patentschrift schlägt vor, Abfallstoffe mit einer geringen Radioaktivität in einem Ofen zu verbrennen, um ihr Volumen herabzusetzen, und die Verbrennungsgase einem mehrstufigen Filterprozess zu unterwerfen. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass äusserst aufwendige Filter für die Abgase erforderlich sind.

Das US-Patent 3 479 295 beschreibt ein Verfahren, mit dem radioaktive Abfallösung, welche bei der Aufarbeitung von Kernbrennelementen erhalten wird, zur Trockene eingeengt wird. Dabei lässt man ein sauerstoffhaltiges Gas aufwärts durch ein Bett aus Teilchen strömen, welche durch Calzinierung der Salze der Abfallösung erhalten wurden, so dass man ein Fliessbett erhält, und dem so gebildeten Fliessbett wird sodann zusätzliche Abfallösung zugeführt. Ferner wird in das Fliessbett ein Kohlenwasserstoffbrennstoff eingeführt, und zwar in Gegenwart von Nitrationen bei einer Temperatur oberhalb der Verbrennungstemperatur des Brennstoffs. Dabei verbrennt der Brennstoff und entwickelt die für die Einengung der Lösung und für die Calzinierung der darin enthaltenen Salze erforderliche Wärme. Einer der Nachteile dieses Verfahrens besteht darin, dass es eine Quelle für Nitrationen benötigt und irgendwelche flüchtigen Elemente nicht als stabile Feststoffkomponenten zurückhält.

Das US-Patent 3 716 490 beschreibt ein weiteres Verfahren zur Behandlung von radioaktiven Flüssigkeiten. Bei diesem Verfahren verwendet man eine feste, schmelzbare, partiell sul-fonierte bituminöse Substanz, welche man mit einer radioaktive Ionen enthaltenden Abfallflüssigkeit kontaktiert, wobei die radioaktiven Ionen durch Ionenaustausch an den Sulfonsäure-gruppen der bituminösen Substanz festgehalten werden. Sodann wird die bituminöse Substanz geschmolzen, um ihr Volumen herabzusetzen und um die radioaktiven Ionen einzu-schliessen. Dieses Verfahren führt zu einer Herabsetzung des Volumens des radioaktiven Abfalls, jedoch nicht zu einer Isolierung und Zurückhaltung von flüchtigen radioaktiven Elementen als Feststoffverbindungen.

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Das US-Patent 3 764 552 beschreibt ein Verfahren zur dampft leicht bei Zimmertemperatur und ist noch schwerer

Lagerung von brennbaren radioaktiven Abfallmaterialien. Bei zurückzuhalten. Es besteht somit ein dringendes Bedürfnis diesem Verfahren werden die Abfallmaterialien in einen Behäl- nach einem Verfahren zur Behandlung von organischen Abfall-ter gegeben, welcher mit Oxidgettern, nämlich Magnesium- Stoffen, welche mit Elementen, wie Strontium, Jod, Cäsium und oxid, Calciumoxid, Bariumoxid oder Strontiumoxid in einer für 5 Ruthenium kontaminiert sind, zum Zwecke der Herabsetzung die Umsetzung mit dem absorbierten Wasser und mit den bei des Volumens der Abfallstoffe und zum Zwecke der Zurückhaider Oxydation und Pyrolyse der Abfallstoffe gebildeten Ver- tung der Elemente in Form stabiler fester Verbindungen, brennungsprodukten ausreichenden Menge beschickt ist. Der Das erfindungsgemässe Verfahren zur Beseitigung von

Behälter wird sodann verschlossen und zur Durchführung einer organischem Abfallmaterial, welches mindestens eines der Ele-Pyrolyse der Abfallstoffe erhitzt. io mente Strontium, Cäsium, Jod' und Ruthenium enthält, ist im

Bei anderen Verfahren werden actinidenhaltige Abfall- vorangehenden Patentanspruch 1 charakterisiert.

materialien verbrannt und eingeschlossen. Die US-Patente Wenn es erwünscht ist, die Verbrennung des organischen

3 008 904,3 262 885 und 3 332 884 befassen sich mit derartigen Abfallmaterials bei relativ niedriger Temperatur durchzufüh-Verfahren. ren, so verwendet man ein niedrig-schmelzendes binäres oder

Die Verbrennung von kohlenstoffhaltigen oder kohlenstoff- '5 ternäres Gemisch aus Alkalimetallcarbonaten. Zum Beispiel artigen Brennstoffen und von kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen hat das ternäre eutektische Alkalimetallcarbinatgemisch aus in einer Alkalimetallsalzschmelze ist für verschiedenste 43,5 Mol-% Lithiumcarbonat, 31,5 Mol-% Natriumcarbonat und

Zwecke bekannt. Das US-Patent 3 710 737 befasst sich mit der 25,0 Mol-% Kaliumcarbonat einen Schmelzpunkt von etwa Wärmeerzeugung für externe Verwendung unter Einsatz ver- 397 °C. Ein bevorzugtes binäres Gemisch ist das Eutektikum schiedenster kohlenstoffartiger Materialien. Die US-Patent- 20 aus Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat, welches bei etwa Schriften 3 567 412,3 708 270 und 3 916 617 betreffen die Ver- 710 °C schmilzt. Wenn die Kosten für die Salzschmelze, welche wendung einer solchen Technik für die Herstellung von Pyroly- letztendlich als Abfallmaterial gelagert werden muss, ein segasen. Die US-Patentschriften 3 778 320 und 3 845 190 betref- wesentlicher Gesichtspunkt sind, so verwendet man vorzugs-fen die Anwendung einer solchen Technik für die umweltver- weise Natriumcarbonat, welches gegebenenfalls 1 bis 25 schmutzungsfreie Beseitigung von Explosivstoffen und organi- 25 Gew.-% Natriumsulfat enthält und bei einer Temperatur zwischen Schädlingsbekämpfungsmitteln. sehen etwa 750 und 1000 °C verwendet wird.

Die US-Patentschrift 3 899 322 betrifft die Rückgewinnung Typische organische Abfallmaterialien haben im allgemei-

von wertvollen Metallen aus organischen Abfallstoffen in nen einen genügend hohen Heizwert, um die Salzschmelze auf einem Bad aus geschmolzenem Salz. Keines dieser Patente der gewünschten Temperatur zu halten. Wenn der Heizwert betrifft die Behandlung von radioaktiven Abfällen zum Zwecke 30 des Abfallmaterials zur Aufrechterhaltung der gewünschten der Isolierung und Zurückhaltung flüchtiger radioaktiver Eie- Temperatur jedoch unzureichend ist, so kann man ein beliebi-mente. ges kohlenstoffartiges oder kohlenstoffhaltiges Material, wie

Die US-Patentanmeldung Nr. 682 235 schlägt ein Verfahren Kohle, Teer, Erdölrückstände oder dergleichen zusetzen, um zur Behandlung von actiniden-haltigem Abfall vor. Bei diesem den Heizwert zu erhöhen.

Verfahren wird ein actiniden-haltiges organisches Abfallmate- 35 Das organische Abfallmaterial und die Sauerstoffquelle rial in einem Bad aus geschmolzenem Alkalicarbonat behan- werden in die Salzschmelze eingeführt. Im allgemeinen ver-delt, um das Volumen des Abfallmaterials herabzusetzen, und wendet man aus Gründen der Wirtschaftlichkeit Luft als Sauerum die Actinidenelemente zurückzuhalten. Zu diesem Zweck stoffquelle. Somit enthalten die Abgase bei Verwendung von führt man den organischen Abfall und Sauerstoff in ein Bad Luft als Sauerstoffquelle Stickstoff, sowie nicht-umgesetzten einer Salzschmelze, welche auf einer erhöhten Temperatur 40 Sauerstoff. Wenn es jedoch erwünscht ist, das Volumen der gehalten wird, ein, wobei feste und gasförmige Reaktionspro- gasförmigen Produkte herabzusetzen, so kann man auch reinen dukte gebildet werden. Das Actinidenelement und die anorga- Sauerstoff verwenden. Natürlich kann man auch mit Sauerstoff nischen Aschebestandteile der Abfallstoffe werden in der Salz- angereicherte Luft einsetzen.

schmelze zurückgehalten. Ein Teil der Salzschmelze wird abge- Im folgenden soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die zogen und in einem wässrigen Medium gelöscht, um die Salzbe- 45 Behandlung von organischen Abfallstoffen beschrieben wer-standteile aufzulösen. Sodann wird dieses Medium filtriert, um den, welche mit radioaktiven Spaltprodukten kontaminiert die unlöslichen anorganischen Aschebestandteile und das Acti- sind, da die Herabsetzung des Volumens solcher organischer nidenelement zu entfernen. Der das Actinidenelement enthal- Abfallstoffe von grösstem wirtschaftlichem Interesse ist und da tende Filterkuchen wird mit einer anorganischen Säure ausge- bei solchen Abfallstoffen ein dringendes Bedürfnis zur Zurücklaugt, um die Actinidenelemente in Lösung zu überführen und so haltung der radioaktiven Stoffe in im wesentlichen stabiler zurückzugewinnen. fester Form besteht. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren

Dieses vorgeschlagene Verfahren eignet sich zur Aufarbei- werden solche typischen Spaltprodukte, wie Strontium,

tung von anorganischen Abfallstoffen mit einem Gehalt an Cäsium, Jod und Ruthenium in der Salzschmelze zurückgehal-Actinidenelementen. Die Behandlung von anderen radioakti- ten. Es wurde ferner festgestellt, dass zahlreiche weitere radio-ven Elementen, welche bei der Kernspaltung anfallen können, 55 aktive Spaltprodukte ebenfalls in der Salzschmelze zurückge-wird jedoch nicht behandelt. Bei der Kernspaltung, bei der als halten werden, z. B. seltene Erden (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm und Brennelementquelle in der Hauptsache ein Actinidenelement, Eu) sowie Yttrium. Diese verbleiben in der Aschefraktion in wie Uran oder Plutonium oder eine Mischung derselben ver- Form von unlöslichen Oxyden. Ferner werden in der Salzwendet wird, werden verschiedenste andere radioaktive Eie- schmelze auch die Edelmetalle, wie Palladium und Gold mente gebildet, z. B. radioaktive seltene Erden. Das besondere 60 zurückgehalten. Wenn in der Salzschmelze auch radioaktive ' Augenmerk muss auf die Elemente Strontium, Jod, Ruthenium amphotere Elemente enthalten sind, wie Zirkon, Niob, Molyb-und Cäsium gelegt werden. Strontium gibt in besonderem dän, Technetium und Tellur, so werden auch diese in der Salz-

Masse Anlass zur Sorge, da es eine lange Halbwertszeit hat und schmelze entweder in Form eines Oxyds oder eines Natrium-im Knochenmark des menschlichen Körpers resorbiert wird. salze zurückgehalten. Somit werden in der Salzschmelze ausser Jod ist ebenfalls besonders gefährlich, da es in der Schilddrüse 65 den Inertgasen die meisten Spaltprodukte zurückgehalten, resorbiert wird. Erschwerend kommt noch hinzu, dass Cäsium, Wenn die Salzschmelze nachfolgend gemäss der vorer-

Ruthenium und Jod flüchtige Verbindungen bilden, welche wähnten US-Patentanmeldung der Anmelderin aufgearbeitet schwer zurückgehalten werden können. Elementares Jod ver- wird, wozu die Salzschmelze mit einem wässrigen Medium ver-

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4

mischt wird, welches sodann zur Entfernung der Aschebestand- umchloridkristallen gekühlt wird, so stellt man die in Tabelle 1 teile filtriert wird, worauf das Filtrat zur Ausfällung von Natri- genannten verschiedenen Spaltprodukte fest.

Tabelle 1

Spaltprodukte in den Produkten der Salzschmelzen-Verbrennung von radioaktiven Abfällen Salzschmelzen- Spaltprodukte

Prozessstrom

Elementklasse

Elemente endgültige chemische Form

Abgas Asche

NaCl-Kristalle

Inertgase Erdalkali seltene Erden Edelmetalle amphotere Elemente weitere Elemente Alkalimetalle Halogenide

Kr.Xe Sr,Ba

La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu Rh, Pd, Ag, Ru Zr,Nb, Mo,Tc,Te Cd, Y Rb, Cs Br, J

Elemente

Sulfonate oder Carbonate Oxyde

Oxyde oder Metalle Oxyde oder Natriumsalze Carbonate, Oxyde Chloride Natriumsalze

Man erkennt aus der vorstehenden Tabelle, dass im wesentlichen alle Spaltprodukte, selbst die weniger bedeutenden, in Form von stabilen festen lagerfähigen Produkten in der Asche und im Natriumchlorid zurückgehalten werden, mit Ausnahme der Edelgase Krypton und Xenon. Diese Edelgase sind jedoch von geringerer Bedeutung, da sie gewöhnlich in der Uranwiederaufbereitungsanlage beseitigt werden und gewöhnlich nicht in mit Spaltprodukten kontaminiertem organischem Abfall enthalten sind.

Im folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand der Zeichnung näher erläutert.

Organisches Abfallmaterial, welches mindestens eines der Elemente Strontium, Cäsium, Jod und Ruthenium enthält, gelangt über ein Transportband 10 zu einem Zerhacker 12, z. B. einer Hammermühle. Das zerhackte Abfallmaterial gelangt sodann über eine Leitung 14 in eine Vorrichtung zur Trennung von Feststoffen und Gasen, z. B. in eine Cyclon-Einrichtung 16. Der zerhackte Abfall verlässt das Cyclon 16 über ein Ventil 18 und gelangt in einen mit einer Förderschnecke 22 ausgerüsteten Speichertrichter 20. Das zerhackte Material verlässt die Förderschnecke 22 über eine Leitung 24 und wird hiermit Druckluft, welche von einem Kompressor 26 über eine Leitung 28 eingeblasen wird, vermischt und zusammen mit dieser Druckluft gefördert. Die Mischung aus Luft und zerhacktem Abfallmaterial gelangt über eine Rohrleitung 30 in einen Verbrennungsofen 32 mit einer Salzschmelze, und zwar unter die Oberfläche eines Bades 34 aus geschmolzenem Salz, welches auf einer Temperatur von 400 bis 1000 °C gehalten wird. In dem Ofen herrscht ein Druck im Bereich von 0,5 bis 10 Atmosphären. Unter diesen Bedingungen werden gasförmige und feste Verbrennungsprodukte gebildet.

Die gasförmigen Verbrennungsprodukte bestehen im wesentlichen aus Wasserdampf und CO2. Das Abgas, welches nicht umgesetzten Sauerstoff der Luft enthält sowie den Stickstoffgehalt der Luft, entweicht aus dem Verbrennungsofen 32 über einen Nebelabscheider 36 und eine Rohrleitung 38 und gelangt in einen Wasserkühler 40, in dem die Temperatur des . Abgases auf einen Wert unterhalb etwa 250 °C herabgesetzt wird. Die gekühlten Gase verlassen den Kühler 40 über eine Rohrleitung 42 und über ein Sackfilter 44 zur Beseitigung des grössten Teils der mitgeführten Feststoffteilchen. Das Abgas gelangt sodann über eine Rohrleitung 46 in ein Filter 48, welches den grössten Teil der in diesem Stadium darin noch enthaltenen Feststoffteilchen beseitigt. Sodann verlässt das Gas das Filter 48 über eine Rohrleitung 50 und gelangt in ein Hochener-gie-Teilchenfilter (HEPA) 52, in dem mehr als 99% der Fest-stoffteilchen mit einer Teilchengrösse von mehr als 0,2 ji. entfernt werden. Das im wesentlichen von Feststoffteilchen freie

Abgas verlässt das HEPA-Filter über eine Rohrleitung 54, eine Pumpe 56 und eine Rohrleitung 58 und schliesslich über einen Schornstein 60 und wird an die Atmosphäre abgelassen.

Intermittierend oder kontinuierlich wird ein Anteil der 25 Salzschmelze 34 über eine Rohrleitung 62 zum Zwecke der Entlagerung abgezogen. Falls die organischen Abfallmaterialien beträchtliche Mengen an Actinidenelementen enthalten, kann man alternativ das Salz auch aufarbeiten, und zwar gemäss der vorerwähnten US-Patentanmeldung der Anmelde-30 rung, wobei das Salz in eine Aschefraktion und eine Natriumchloridfraktion getrennt wird, und wobei die Actinidenelemente aus der Aschefraktion gewonnen werden. Frisches Alka-limetallcarbonat und gegebenenfalls Alkalimetallsulfat werden in den Verbrennungsofen 32 über eine Rohrleitung 64 einge-35 führt.

Vorzugsweise werden das Transportband 10, der Zerhak-ker 12 und der Speichertrichter 20 auf einem Druck unterhalb Atmosphärendruck gehalten, um zu verhindern, dass radioaktive Teilchen zusammen mit der Luft entweichen. Hierzu kann 40 man z. B. das aus dem Cyclon 16 entweichende Gas über die Rohrleitung 66 mit einer Vakuumpumpe 68 abziehen. Ein Teil des abgezogenen Gases wird über eine Rohrleitung 70 in das Vorfilter und das HEPA-Filter eingeleitet. Ein anderer Teil des Abgases gelangt von der Vakuumpumpe 68 über eine Rohrlei-45 tung 72 in den Zerhacker 12 und dient sowohl als Gasabdek-kung als auch zum Transport des zerhackten Abfalls vom Zerhacker 12 über die Rohrleitung 14 in das Cyclon 16.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

50

Beispiel 1

Dieses Beispiel veranschaulicht die Verbrennung eines rutheniumhaltigen organischen Abfallmaterials und die 55 Zurückhaltung des Rutheniums in der Salzschmelze. Proben von Abfällen, welche mit Ruthenium kontaminiert sind, werden in einem Bett einer Salzschmelze aus 85 Gew.-% Natriumcarbonat, 5 Gew.-% Natriumsulfat, 5 Gew.-% NaCl und 5 Gew.-% Asche verbrannt. Man verwendet einen Verbrennungsapparat „ 60 im Labormassstab mit einem Salzschmelzenbett einer Tiefe von etwa 22 cm. Das Abgas wird ständig auf seinen Gehalt an Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen, Sauerstoff, Stickstoffoxid, Stickstoffdioxid und Ammoniak untersucht. Ferner werden während eines jeden Tests Feststoffteil-65 chenproben genommen, um die durchschnittliche Feststoffteilchenbeladung des Abgases zu bestimmen. Stromab vom Teilchenfilter werden zwei Wasserwäscher (Scrubber) verwendet, um das Ruthenium zurückzuhalten. Die aufgefangenen Fest-

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Stoffteilchen und die Waschlösungen werden auf den Rutheni- chlorid, 32 Gew.-% Polyäthylen und 10 Gew.-% Gummi. Dieses umgehalt hin analysiert. Abfallmaterial wird zuvor mit nicht-radioaktiven Spaltstoffen

Zu Beginn eines jeden Tests werden etwa 230 g des zu ver- kontaminiert, indem man ein Aliquot bekannter Konzentratio-brennenden Abfallmaterials in einen Speisetrichter gefüllt, wel- nen von Strontiumnitrat, Cäsiumnitrat, Euröpiumnitrat und eher mit dem Einspeisesystem verbunden ist. Der Verbren- s Natriumjodid über den Abfall giesst. Nach dem Durchmischen nungsluftdurchsatz wird auf etwa 30 cm/s Oberflächenge- wird ein Teil des Abfalls über Nacht in einem auf 90 °C gehalte-

schwindigkeit eingestellt. Sodann beginnt man mit der Einspei- nen Ofen getrocknet, bevor er dem Einspeisungssystem des sung des Abfallmaterials. Diese wird derart eingestellt, dass Verbrennungsapparates zugeführt wird. Es werden 8 verschie-man die gewünschte Abgaszusammensetzung erhält (etwa 4 bis dene Verbrennungsversuche durchgeführt. Jeweils eine Ver-6% O2 und 12 bis 16% CO2). Sobald Fliessgleichgewichtsbedin- suchsreihe von 4 Verbrennungstests wird mit der gleichen gungen vorliegen, werden Feststoffteilchenproben genommen. Schmelze des Verbrennungsapparates durchgeführt. Somit Ein Gemisch von Papier, Kunststoff und Gummi sowie Ruthe- kommt es während jeder der beiden Versuchsreihen von nium (etwa 400 mg Ruthenium pro 200 g der Mischung) werden jeweils vier Versuchen zu einer Erhöhung der Konzentration mit einem Durchsatz von 7,1 g/min in den Verbrennungsappa- der Spaltstoffe in der Schmelze. Ein Teil des Abgases (etwa rat eingeführt. Die durchschnittliche Verbrennungstemperatur 's 10%) wird isokinetisch abgetrennt und durch ein Filter mit 0,2 |x beträgt etwa 910 °C. Die Analyse der Feststoffteilchen in den Poren geleitet, um Feststoffteilchen abzufangen, und nachfol-Abgasfiltern zeigt, dass mehr als 99,9% des Rutheniums in der gend durch einen mit Wasser arbeitenden Wäscher um simu-Salzschmelze zurückgehalten werden. lierte flüchtige Spaltprodukte zurückzuhalten. Die Feststoffteil-

Das vorstehende Verfahren wird sodann wiederholt, wobei chen im Filter und die wässrige Lösung des Wäschers werden man ein Kationenaustauscherharz (Sulfonsäuregruppen), wel- 20 auf den Gehalt an Strontium, Cäsium, Europium und Jod unter-ches Ruthenium enthält, als organischen Abfall einsetzt. Die sucht. Auf diese Weise wird der Anteil der im Abgas enthalte-Analyse zeigt, dass auch hierbei mehr als 99,9% des Rutheniums nen Spaltprodukte bestimmt. Die Feststoffteilchen auf dem Filin der Salzschmelze zurückgehalten werden. trierpapier werden durch Röntgen-Fluoreszenz analysiert und die wässrigen Lösungen werden durch Atomabsorption, Flam-Beispiel 2 25 menfotometrie und mit Hilfe ionenspezifischer Elektroden ana-

Es wird die gleiche Vorrichtung wie bei Beispiel 1 verwen- lysiert. Die Testergebnisse sind in den Tabellen 2 bis 6 zusam-det. Der zu verbrennende organische Abfall umfasst 50 Gew.-% mengestellt.

Papier und andere Cellulosematerialien, 8 Gew.-% Polyvinyl-

Tabelle2

Verbrennungsbedingungen und Abgasanalysen bei Tests mit nicht-radioaktive Spaltprodukte enthaltendem Abfall

Test Durch- Zeit Verbrennungs- durchschnittliche Abgaszusammensetzung satz (h) temperatur Feststoff-

(kg/h) (°C) NOx HC O2 CO CO2 teilchen*

(ppm) (ppm) (%) (%) (%) (g/m3)

1

0,28

0,70

900

53

10

-

0,15

8,5

0,53

2

0,22

0,98

878

76

13

-

0,18

8,8

0,53

3

0,27

0,93

878

87

22

-

0,18

8,7

0,41

4

0,23

1,51

875

59

20

-

0,23

8,9

0,41

5

0,22

0,93

810

33

10

12,3

0,05

8,1

0,17

6

0,24

0,85

812

33

10

12,8

0,05

8,0

0,11

7

0,25

1,02

801

91

10

11,0

0,05

8,7

0,10

8

0,24

1,06

816

120

10

10,7

0,05

9,0

0,13

*g/m3 = 0,44 grains/sef

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Tabelle 3

Cäsium-Verbleib bei Tests mit mit nicht-radiokativen Spaltprodukten1 kontaminiertem Abfall

Cäsiumkonzentration (ppm)

Cäsiumverbleib (Gew.-% )

Test

Abfall*

Schmelze**

Wäscher

Feststoffteilchen

Schmelze

1

2198

59

ND < 0,01

ND < 28

(> 72)

2

6593

256

ND < 0,01

ND < 8,2

(>91)

3

6593

490

ND < 0,01

ND < 2,5

(> 97,5)

4

2198

572

ND < 0,01

ND < 2,5

(> 97,5)

5

1109

47

ND < 0,03

ND < 11,0

(> 88,9)

6

1109

94

ND < 0,02

ND < 5,3

(>94,6)

7

7028

458

ND < 0,01

ND < 1,0

(> 98,9)

8

8688

913

ND < 0,01

0,5

(99,5)

* als Cäsiumnitrat zugesetzt

** wenn das gesamte Cäsium des Abfalls in der Schmelze zurückgehalten wird N D nicht bestimmt ( ) aus der Differenz berechnet

Tabelle 4

Strontiumverbleib bei der Verbrennung von mit nicht-radioaktiven Spaltprodukten verunreinigtem Abfall Strontiumkonzentration (ppm) Strontiumverbleib (Gew.-% )

Test Abfall* Schmelze • Wäscher Feststoffteilchen Schmelze

1

1622

49

ND < 0,01

ND < 3,43

(> 96,6)

2

4865

212

ND < 0,01

ND < 0,99

(> 99,0)

3

4865

406

ND < 0,01

ND < 0,30

(>99,7)

4

1622

474

ND < 0,01

ND < 0,29

(> 99,7)

5

450

19

ND < 0,20

ND < 0,90

(>98,9)

6

450

38

ND < 0,10

ND < 0,42

(> 99,4)

7

2834

185

ND < 0,02

0,30

(99,7)

8

3508

369

ND < 0,01

0,21

(99,8)

* zugesetzt als Strontiumnitrat

** wenn das gesamte Strontium des Abfalls in der Schmelze zurückgehalten wird ND nicht bestimmt ( ) errechnet aus Differenz

Tabelle 5

Europiumverbleib bei der Verbrennung von mit nicht-radioaktiven Spaltprodukten verunreinigtem Abfall

Europium-Konzentration (ppm)

Europiumverbleib (Gew.-% )

Test

Abfall*

Schmelze **

Wäscher

Feststoffteilchen

Schmelze

5

436

18

ND < 0,08

ND < 2,3

(> 97,6)

6

436

37

ND < 0,04

ND < 1,1

(> 98,8)

7

2773

181

ND < 0,01

ND < 0,2

(> 99,7)

8

3424

360

ND < 0,01

ND < 0,1

(> 99,8)

* Zugesetzt als Europiumnitrat

** wenn das gesamte Europium des Abfalls in der Schmelze zurückgehalten wird ND nicht bestimmt ( ) aus Differenz errechnet

7

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Tabelle 6

Jodverbleib bei der Verbrennung von mit nicht-radioaktiven Spaltprodukten kontaminiertem Abfall

Jod-Konzentration (ppm)

Jod-Verbleib (Gew.-% )

Test

Abfall*

Schmelze **

Wäscher

Feststoffteilchen

Schmelze

1

5 778

175

<0,01

ND < 0,80

(> 99,1)

2

17 335

756

ND < 0,01

1,39 '

( 98,6)

3

17 335

1446

0,01

0,99

( 99,0)

4

5 778

1690

ND < 0,01

1,78

( 98,2)

5

218

9

0,07

ND < 33,0

(> 66,9)

6

218

18

0,08

ND < 15,0

(> 84,9)

7

1389

90

0,11

ND < 3,0

(> 96,9)

8

1712

180

0,05

ND < 1,5

(> 98,4)

* Zugesetzt als Natriumjodid

** wenn das gesamte Jod des Abfalls in der Schmelze zurückbehalten wird ND nicht bestimmt ( ) errechnet aus der Differenz

Aus vorstehenden Tabellen erkennt man, dass im allgemei- In dem Wäscher und in den abgeschiedenen Feststoffteil-nen stromab von der Schmelze kein Strontium, Europium oder chen wurde eine geringe Menge Jod festgestellt. Es wird ange-Cäsium festgestellt wird, so dass mehr als 99,7% des Strontiums, nommen, dass dies auf die Verdampfung von Natriumjodid aus mehr als 99,8% des Europiums und wahrscheinlich mehr als der Schmelze zurückzuführen ist. Dennoch werden mehr als 99,5% des Cäsiums in der Schmelze zurückgehalten werden. In 25 etwa 98% des Jods in der Schmelze zurückgehalten. Diese den Fällen, in denen Strontium festgestellt wurde (Tests Nr. 7 Daten zeigen an, dass die im Abgas festgestellte Jodmenge und 9) wurde festgestellt, dass bei höheren Konzentrationen in etwa 65% derjenigen Menge entspricht, welche aufgrund des der Schmelze stromab kein Strontium festgestellt wird (Tests Dampfdruckes von NaJ erwartet werden könnte. Wenn die tat-Nr. 3 und 4). Es wird daher angenommen, dass die Strontium- sächliche Konzentration des Jods im Abfall um 2 bis 3 Grössen-analyse des Abgases bei den Versuchen Nr. 7 und 8 auf einem 30 Ordnungen geringer ist (wie dies bei den tatsächlichen mit Fehler beruht. Bei Test Nr. 4 wurde eine Cäsiummenge festge- Spaltprodukten verunreinigten Abfällen der Fall ist), so würde stellt, welche nahezu gleich der Schmelzenkonzentration ist die Konzentration des Jods im Abgas um 2 bis 3 Grössenord-(Tests Nr. 3 und 7). In diesem Falle wurde jedoch keinerlei nungen geringer sein als bei den Testergebnissen. Man kann

Cäsium in den Feststoffteilchen festgestellt, so dass die Analyse somit davon ausgehen, das mehr als 99% des Jods in der des Tests Nr. 4 suspekt ist. 35 Schmelze zurückgehalten werden, wenn man einen echten mit

Spaltproduzkten kontaminierten organischen Abfall einsetzt.

1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. 629330

   2

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Beseitigung von organischem Abfallmaterial, welches mindestens eines der Elemente Strontium, Cäsium, Jod und Ruthenium enthält, dadurch gekennzeichnet, dass man das organische Abfallmaterial zusammen mit gasförmigem 5 Sauerstoff in ein Alkalimetallcarbonat und 1 bis 25 Gew.-% Alkalimetallsulfat enthaltendes Salzschmelzenbad bei einer Temperatur von 400 bis 1000 °C und unter einem Druck von 0,5 bis 10 Atmosphären einführt, um das organische Abfallmaterial mindestens partiell zu oxydieren und zu verbrennen, wobei das io bzw. die Elemente im Salzschmelzenbad zurückgehalten werden.
2. 2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Salzschmelzenbad Natriumcarbonat und 1

   bis 25 Gew.-% Alkalimetallsulfat umf asst. 15
3. 3. Verfahren gemäss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Salzschmelzenbad auf einer Temperatur von 800 bis 900 °C und unter einem Druck von 0,8 bis 1,0 Atmosphären gehalten wird.
4. 4. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekenn- 20 zeichn'et, dass das Element im organischen Abfallmaterial Cäsium ist.
5. 5. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element im organischen Abfallmaterial Ruthenium ist. 25
6. 6. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element im organischen Abfallmaterial Strontium ist.
7. 7. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element im organischen Abfallmaterial Jod 30 ist.
8. 8. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Abfallmaterial Strontium,

   Cäsium, Jod und Ruthenium enthält, wobei alle vier Elemente in dem Salzschmelzenbad zurückgehalten werden. 35

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