DD106732B1

DD106732B1 - Verfahren zum Eindicken borsäurehaltiger radioaktiver Abwässer

Info

Publication number: DD106732B1
Authority: DD
Publication date: 1980-06-25

Description

-I —

Titel

Verfahren zum Eindicken borsäurehalt Iger radioaktiver Abwasser

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindicken boreäurehaltiger radioaktiver Abwässer, insbesondere in kernteohnischen Anlagen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Beim Betrieb von Kernkraftwerken mit Druckwasserreaktoren fallen diskontinuierlich erhebliche Mengen von borsäurehaltigen radioaktiven Abwässern an, die in Behälteranlagen zunächst zwischengelagert werden und in eine fUr die Endlagerung geeignete Form aufgearbeitet werden müssen. Auf Grund der geringen Löslichkeit der Borsäure werden sehr große Lagervolumina benötigt.

Aus ökonomischen und betriebstechnischen Gründen ist es erforderlich, Konzentrate herzustellen, die bedeutend weniger Platz beanspruchen.

Zur Aufbereitung radioaktiver Rückstände, die in Form wäßriger salzhaltiger Lösungen oder Schlämme vorliegen, ist es bekannt, die Rückstände durch Verdampfen ihres Wassergehaltes einzudicken und anschließend die eingedickten Rückstände bei erhöhter Temperatur mit einem Bindemittel zu fixieren und zu kompakten Körpern zu verarbeiten* Als Bindemittel werden Bitumen, Zement bzw. Beton, Glas, Kalk, Knochenleim und Kunststoff pulver verwendet.

Alle diese Methoden gehen davon aus, die radioaktiven Flüssigkeiten zunächst einzudampfen und anschließend mit einem festen Bindemittel zu versetzen (DE-AS 1 589 839, DE-OS 2 135 328).

Weiterhin ist es bekannt, borsäurehaltige radioaktive Abwässer durch Zugabe von Natronlauge in Natriummetaboratlb'sungen zu tiberführen, d. h. in Lösungen mit einem Molverhältnis Borsäure/Natronlauge (ELBCU/NaOH) von 1, und die Lösungen anschließend durch Eindampfen einzudicken und in den festen Zustand zu überführen (Döllgast: Aufbereitung radioaktiver Abwässer zu lagerfähigen Festkörpern; Atorawirtschaft 14 (1969) 5 S. 261 DE-AS 1 767 184). Dieses Verfahren hat den großen Nachteil, daß Natriummetaboratlösungen einenrelativ hohen pH-Wert besitzen, so daß beim Eindampfprozeß die Schaumneigung gefördert wird. Außerdem treten beim Eindampfen Korrosionserscheinungen auf, die zu Beschädigungen und Zerstörungen des Verdampfungssystems und damit zu ernsten Betriebsstörungen innerhalb des Kernkraftwerkes führen können. Die nach dieser Methode erzeugten Konzentrate lassen sioh also auch sehr schlecht ewisohenlagern.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, aus borsäurehaltigen Abwässern einerseits sauberes Kondensat und andererseits Konzentrate mit möglichst hohem Borgehalt zu gewinnen, ohne daß es aber zu Korrosionen und Verstopfungen kommt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abwässer vor dem Eindicken chemisch so zu konditionieren, daß beim Eindampfen ein neutrales Medium vorhanden ist. Dies wird mit einer Natriumboratlösung erreicht, der ein Moli Verhältnis Borsäure/Natronlauge (H^BO^/NaOH) von 3,5 bis 4,5 gegeben und die zu einem Konzentrat mit einem Borgehalt von etwa 4,5 %> eingedampft wird. Es hat sich überraschend gezeigt, daß bei Wahl dieses neutralen Mediums auch ein Kon-

zentrat mit relativ hohem Borgehalt hergestellt werden kann, das zudem keine störenden Kristallisationserscheinungen aufweist und deshalb in bezug auf die Abfallagerung wesentlich stabiler ist als Lösungen mit anderen Molverhältnissen. Dies war nicht zu erwarten, da nach den bisherigen Erkenntnissen in der Praxis Borgehalte dieser Größe nur mit Natriummetaboratlösungen (deren Fachteile bereits geschildert worden sind) als erreichbar galten·

Lösungen mit einem Molverhältnis Η,ΒΟ,/NaOH von 3,0 und 5,0, die im wesentlichen auch noch als neutral anzusehen sind, zeigen dagegen ein weit schlechteres Verhalten, da es hier bereits bei niedrigeren Borgehalten nach relativ kurzer Zeit zu erkennbaren Kristallisationserscheinungen kommt, wie aus der folgenden Tabelle hervorgeht, deren Werte duroh Versuche ermittelt wurden.

H₃B03/Na0H

	О	3,0	3,5	4	,0 4,5	5.0
з,	5 О 5			biler	Bereioh
з, 4, 4,	K₁	sta
	K 3

K 1: Kristallausscheidungen nach 1 Tag (25 ⁰C) К 3: Kristallausscheidungen nach 3 Tagen (25 ⁰C)

Im Bereich des Molverhältnisses 3,5 bis 4,5 wird die Sindickungsgrenze bei einem Borgehalt von 4,5 °h erreicht. Es wurde gefunden, daß bei diesem Gehalt nach 4tägigem Lagern bei Zimmertemperatur lediglich eine Trübung erfolgt, während bei einem Borgehalt von 5 % bereits Kristallisationserscheinungen vorhanden sind.

Das Eindampfen bei dem gewählten Molverhältnis im pH-Bereich von 6,5 bis 7,5 ist auch deshalb besonders günstig, da in Kernkraftwerken hohe Anforderungen an die Reinheit der Brüdendestillate gestellt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die gewonnenen Konzentrate, die für die Zwischenlagerung geeignet sind, weiter eingedampft, bis zäh-viskose glasartige Destillationsrückstände mit einem Borgehalt ^ 15 # entstehen, die beim Abkühlen kompakte Festkörper ergeben. Diese sind für den Transport und die Endlagerung besonders geeignet.

Das Verfahren nach der Erfindung hat den Vorteil, daß wesentlich geringere Mengen Natronlauge als bei den bekannten Verfahren erforderlich sind, was sich besonder kostengünstig ' auswirkt, und daß aggressive Medien, die die Lebensdauer der erforderlichen Verdampferanlage vermindern würden, durch den gewählten pH-Bereioh vermieden werden.

Zur Kontrolle und Überwachung der Eindampfprozesse hat sich die Messung des Brechungsindex der Lösung und des Konzentrats als zweckmäßig erwiesen.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zum Eindicken von borsäurehaltigen radioaktiven Abwässern, bei dsm die Abwässer durch Zugabe von Natronlauge in die Natriumboratform überführt und anschließend eingedampft werden, gekennzeichnet dadurch, daß der Lösung ein Molverhältnis Borsäure/Natronlauge (Η,ΒΟ,/NaOH) von 3,5 bis 4,5 gegeben und diese anschließend zu einem Konzentrat mit einem Borgehalt von etwa 4,5 % eingedampft wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet durch weiteres Eindampfen des Konzentrats auf einen Borgehalt ^r 15 # und Erstarrenlassen durch Abkühlen zu kompakten Festkörpern.

3. Verfahren naoh Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Sindampfproaesse durch Messung des Brechungsindex der Lösung und des Konzentrats überwacht werden.

in Betracht gezogene Druckschriften:

DE-AS 1589839 (Int. 21 g 4, 9/14)
DE-OS 2135328 (G 21 F, 9/16)

Dölegast: Aufbereitung radioaktiver Abwässer zu lagerfähigen Festkörpern Atomwirtschaft 14 (1969) Heft 5. S. 261