DD140644A3 - Verfahren und vorrichtung zur verfestigung von fluessigen radioaktiven abfaellen - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtimg zur E&dlagerung von mittels Bindemitteln verfestigtem flüssigem radioaktives Abfällen in stillgelegten Bergwerken.

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur E&dlagerung von mittels Bindemitteln verfestigtem flüssigen radioaktiven Abfällen in stillgelegten Bergwerken zur Gewährleistung der Umweltsicherheit.

Es sind bereits mehrere Verfahren zur Beseitigung flüssiger radioaktiver Abfälle bekannt«

So erfolgt das Verfestigen derartiger Abfälle bisher beispielsweise so, daß diesen am Ort ihrer Entstehung oder in Sammelet eilen ein Bindemittel oder nach Erhitzen Bitumen oder Quarzglas beigemischt wird. Das erstarrte Material verbleibt danm in den Behältern, in denen die Vermischung erfolgte oder es werden die entstandenen Blöcke ent schalt. Im Anschluß daran werden die Behälter und/oder Blöcke der Endlagerung zugeführt. Solche Verfahren erfordern einen großen Aufwand an Zeit, Raum, Material und TransportIeistungen. Außerdem sind dies© übertägigen Verfestigungsverfahren aus Gründen des Umweltschutzes nur bedingt verwendbar und für große Abfallmengen aus Kernkraftwerken ungeeignet.

Es wird auch ein Verfahren angewandt, das nach dem aus der Bauindustrie bekannten Prinzip mit Mischtrommel, Treibkessel sowie pneumatischer Rohrförderung arbeitet und den Gemischbrei in einer abgedeckten Baugrube im Kraftwerksgebäude endlagert. Nachteilig sind hierbei die offenen Stellen, aus denen umweltgefährdende radioaktive Aerosole entweichen, die geringe Aufmabmekapazität der Grube und das vorrichtungsbedingt erschwerte Reinigen der Anlage·

Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, mit denen Anhydrit als Bindemittel zur Mischung mit flüssigen radioaktiven Abfällen in Salzlagerstätten eingesetzt werden kann, ohne daß dabei die Ausgestaltung des Endlagerungsraumes beschrieben wurde.

Zweck der Erfindung ist es, große Mengen von flüssigen radioaktiven Abfällen ökonomisch und mit der größtmöglichen Umweltsicherheit in Endlagerungshohlräumen einzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Endlagerung von mittels Bindemitteln verfestigten flüssigen radioaktiven Abfällen in stillgelegten Bergwerken oder anderen unterirdischen Hohlräumen zu schaffen, welches eine Überwachung des Mischvorganges, der Einbringung in den Endlagerungshohlraum sowie eine Kontrolle des Füllungsgrades des Hohlraumes bei der Gewährleistung der Sicherheit für die Umwelt und des Personales ermöglicht.

Die Aufgabe schließt eine Vorrichtung ein, die mit geeigneten Mitteln zur vorteilhaften Durchführung des Verfahrens ausgerüstet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Mischung der flüssigen radioaktiven Abfälle mit einem Bindemittel direkt über einen Abbau auf einer mit mehreren Versturzlöchern, Beleuchtuags-, Beobachtungseinrichtungen und Entlüftungen ausgerüsteten Strecke mittels einer auf dieser Strecke verschiebbaren Mischeinrichtung erfolgt, wobei der in der Mischeinrichtung erzeugte Gemischbrei zwangsweise einem mit der Mischeinrichtung aerosoldicht verbundenen Versturzloch zugeführt und dort bei gleichzeitiger optischer Kontrolle von einer Beobachtungskanzel und/oder einer eingebauten Fernsehkamera aus im freien Fall dem Endlagerungshöhlraum zugeführt wird und sich dann durch Hydration zu einem monolithischen Block verfestigt. Dabei wird die durch den eingebrachten radioaktiven Gemischbrei verdrängte Luft über eine mit einem Aerosolfilter versehenen Luftausgleichsbohrung herausgeführt.

Bei dem erfindumgsgemäßsH Verfahren werden die freiem nicht mit der Mischeinrichtung in Wirkungeverbindung stehenden Versturzlöcher für die Beleuchtung, Beobachtung und/oder Fernbeobachtung mittels einer Fernsehkamera und für die spezielle Lüftung des Endlagerungshohlraumes genutzt. Zur Gewährleistung der aerosolen Sicherheit wird beim Öffnen eines Versturzloches über ein zentrales Abluftsystem ein Unterdruck im Eadlagerun^- hohlraum erzeugt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus eisern an sich bekannten Einwellentrogschnekkenförderer, der aerosöldicht an eis Versturzloch anschließbar ist und zeichnet sich dadurch aus^ daß auf dem Trogdeckel im Förderrichtung gesehen nacheinander ein Bindemittelzuführungsstutzen, zwei mit kegelförmigen Verteilerstücken versehene Einlaufdüsen für die radioaktive Flüssigkeit und ein Anschluß für ein zentrales Ablüftsystem angeordnet sind· Der Abschluß des Schneckenförderers wird durch ein Endstück gebildet, das zum Zwecke der Reinigung, Sichtkontrolle und zum Verstürzen von eventuell anfallenden festen radioaktiven Abfällen mit einem verschiebbaren lagerzapfen für die Lagerung der Schneckenwelle versehen ist« Zum aerosoldichten Anschliessen des Schneckenförderers an ein Versturzloch besitzt das Endstück ein Übergangsstück und einen losen Plansch» Zusätzlich befindet sich am Endstück der Mischeinrichtung ein Kontrollstutzen mit einer Strahlenschutz-Sichtglasscheibe zur Überwachung der Gemischbildung und von Anbackungen im Versturzloch. Ferner ist das Endstück mit einem Probenahmestutzen versehen, über den mittels einer geeigneten Probenahmevorrichtung zum Zwecke der Untersuchung des Gemischbreies Proben entnommen werden können. Durch die Anordnung der Mischeinrichtung auf einem Fahrwerk ist eine einfache und leichte Zuordnung des Endstückes zu den einzelnen Versturzlöchern gegeben. Eine weitere Kontrollmöglichkeit des Endlagerungshohlraumes ist durch eine Beobachtungskanzel gegeben, von der durch ein in einer Betonwamd angeordnetes Beobachtungsfenster der Endlagerungshohlraum überblickt werden kann. Zur Ausleuchtung des Hohlraumes ist in der Betonwand eine Beleuchtungseinrichtung eingebaut ,

Ia der Zeichnung ist ein Ausfiihrungsbeispiel schematisch dargestellt . · .. Es zeigen: . · *

Fig. 1: den Längsschnitt eines Endlagerungshohlraumes mit darüber liegender Strecke ·

Fig· 2: den Längsschnitt der Mischschnecke

Fig. 3: einen Querschmitt durch die Mischschnecke der Fig. 2 und durch den Endlagerung©hohlraum der Fig. 1 an der Linie H-II

Die Mischschnecke 1 ist in der Strecke 2, die über dem Endlagerungshohlraum 3 liegt, söhlig aufgestellt. Zwischen der Hohlraumfirste und der Strecke 2 steht das Gebirge 4 an. In diesem Gebirge sind die Versturzlöcher 5 und die Luftausgleichsbohrung 6 vorhanden. Die Versturzlöcher 5 sind jeweils mit der einzementierten Verroh? ung 7 versehen, deren zur Strecke 2 hin überstehenden Rohrenden mit einem Flansch 8 versehen sind.

Die Mischschnecke 1 ist als Beispiel in Fig. 1 an das Versturzloch 5c angeschlossen. Durch die Versturzlöcher 5a und 5b ist der Endlagerungsprozeß beendet. In diesem Fall sind deren Flansche 8 mit Blindflanschen 9 verschlossen.

Zur Fernbeobachtung des Endlagerungshohlraumes 3 ist in das Versturzloch 5d eine Industriefernsehkamera 10 eingehängt, deren Verstellmechanismus 11 auf den Verrohrungsflansch 8 aufgesetzt ist. Die mögliche Verstellbarkeit der Fernsehkamera 10 ist durch entsprechende Richtungspfeile angegeben. In da3 Versturzloch 5e ist die zur Fernsehbeobachtung erforderliche Hängeleuchte 12 eingebracht, deren HöhenverstelleiJirichtung 13 ebenfalls auf den zugehörigen Verrohrungaflansch 8 aufgesetzt ist. Die Höhenverstellbarkeit der Hängeleuchte 12 ist auch hier durch Richtungspfeile

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Zur Direktbeoteachtung des Esdlagerumgshohlraumes 3 befindet sich unterhalb des sea Pirate die Beobachtungskanzel 14» derea Bstonwand 15 gegen den Hohlraum 3 abgedichtet ist. Ia. dieser Schutzwand 15 ist ein Beobachtungsfenster 16 und eine Beleuchtungseinrichtung 17 eingebaut. Diese "beiden Elemente werden bei ihrer Nichtbenutzung zum Schutz gegen Verschmutzungen mit der schwenkbar gelagertes Klappe 18 abgedichtet.

Unabhängig davon, ob Fers- uad/oder Direktbeobachtungen ausgeführt werden, köB&en die beiden Beleuchtungseinrichtungen 12 und 17 auch gleichzeitig angewendet werden.

Auf dem Verroh?ungsflansch 8 des Versturzloches 5f ist der Anschluß 19' an ein zentrales Abluft system aufgesetzt, mit dem beim Öffnen eines anderen Versturzloches 5 ein Unterdruck im Endlagerusgshohlraum 3 derart entsteht, 'daß durch die geöffnete Stelle zum Druckausgleich Frischluft aus der Strecke 2 in den Hohlraum 3 strömt« Dazu muß die Funktion des Aerosolfilters 20 außer Betrieb gesetzt werden. Der Aerosolfilter 20 ist mit der LuftauGgleichsbohru&g 6 auswechselbar verbunden. Über dieses System erfolgt der Luftausgleich bei atmosphärischen Druckechwankungen und das Entweichen des durch die Endlagerung der verfestigten flüssigen radioaktiven Abfälle 2.1 verdrängten Luftvolumen.

Der Mischschnecke 1 wird kontinuierlich das Bindemittel 22 durch den Stutzen 23 auf dem Trogdeckel 24 unmittelbar nach dem Schneckenantrieb 25 zugeführt. Direkt daneben fließen ebenfalls kontinuierlich die flüssigen radioaktiven Abfälle 26 über eim Rohrleitungssystem durch ein Aufsatzstück 28 auf dem Trogdeckel 24, im dem sich höhenverstellbare Einlaufdüsen 27 mit kegelförmigen Verteilerstückea befinden, der Mischschnecke zu_e Durch die Drehbewegung der Schneckenwelle 29 werden die beiden Komponenten 22 und 26 gemischt und dieser Gemischbrei 30 gleichzeitig bis zu dem Endstück 43 transportiert. Infolge der Erdbeschleunigungskraft stürzt der Gemischbrei 30 durch den Austritts« stutzen 31 $ darch das Übergangsstück 32 und durch die Versturslochverr.ohrujäg 7 in &ea Eadlagerungshohlraum 3* Hier erfolgt dass die Verfestigung durch Hydration su dem monolithischen Block 21.'

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Zum Anschluß an die Verrohrungsflansche 8 ist das Übergangsstück 32 der Mischschnecke 1 mit einem losen Plansch 33 versehen, mit dem auf einfache Weise eine aerosoldichte Planschverbindung hergestellt wird.

Zur Entnahme einer entsprechenden Menge Gemischbrei 30 für Laboruntersuchungen unmittelbar während eines Mischungsprozesses Teesitzt das Übergangsstück 32 seitlich einen Probenahmestutzen 34, an dem eine entsprechende Probenahmevorrichtung angeschlossen wird. Erfolgt keine Probenahme, ist der Stutzen 34 mit einem glatten Plansch 35 verschlossen.

Eine weitere Beobachtungsmöglichkeit ist dadurch gegeben, daß auf dem Endstück 43 senkrecht über dem Austrittsstutzen 31 ein Sichtkontrollstutzen 36 angeordnet ist, auf dem eine abnehmbare Strahlenschutzglas-Sichtscheibe .3.7 aufgeschraubt ist. Mit entsprechender Beleuchtung wird durch diese Sichtscheibe der in den Austrittsstutzen 31 austretende Gemischbrei 30 auf seine Konsistenz optisch beurteilt. Um diese Sichtkontrolle optimal au ermöglichen, endet die Schneckenwelle 29 am Beginn des Austrittsstutzens 31 des Endstückes 43, während des Mischungsprozesses ist es jedoch notwendig, das Ende der aus einem Rohr bestehenden Schneckenwelle 29 auf einem Lagerzapfen 38 in der Mittellage zu zentrieren. Dieser Lagerzapfen ist drehbar in einem verschiebbaren Endlager 39 gelagert. Dieses Endlager ist in einer Hülse 40 geführt und kann von außerhalb des Endstückes 43 mit bekannten Mitteln der Technik bei Stillstand der Schnekkenwelle 29 so weit zurückgezogen werden, bis der Emdlagerungszapfen 38 die ganze Länge des Austrittsstutzens 31 freigibt. Dadurch ist im Zusammenhang mit dem Sichtkontrollstutzen 36 die Möglichkeit gegeben, weitere Maßnahmen durchzuführen, die für die Endlagerung von flüssigen radioaktiven Abfällen nach diesem Verfahren zweckmäßig und/oder notwendig sind. So kann durch die Strahlemschutzglas-Sichtscheibe 37 bei entsprechender Ausleuchtung des Endlagerungshohlraumes 3 mit den Beleuchtungs-

einrichrungen 12 und/oder 17 das Ausfereitungsverhalten des Gemischbreies 30 sowio der Füllstand des monolithisches Blockes 21 beobachtet v/erden« Durch Abschrauben der Sichtscheibe 37 ist zusätzlich die Voraussetzung geschaffen, diesen Füllstand, ζ· B. durch Loten, genau zu vermessen· Weiterhin ist damit auch die Möglichkeit vorhanden, wenn erforderlich, die Versturzlochverrohrusgen 5 z. B. mit einem Rohrmolch zu reinigen, d. tu anhaftende Zementkruste zu "beseitigen. Außerdem könmeia. infolge der freien Durchgängigkeit von dem Sichtkontrolletutzen 36 aus Ms in den EndlageruMgshohlraum 3 hinein auch feste radioaktive Abfälle entsprechender Abmessungen verstürzt werden, die bei nachfolgenden Mischungsprozessen in den sich anschließend bildenden monolithischen Block eingeschlossen werden·

Zur Erhöhung des Strahlenschutzes, zur Verhinderung einer Verschmutzung der Strahlenschutzglas-Sichtscheibe 37 und zum Absperren der Mischschnecke 1 bei der Abtrennung der Abfallbehälter nach dem Versturz fester Abfälle ist der Flachschieber 41 vorhanden·

Zur einfachen Umsetzbarkeit der Mischschnecke 1 ist diese auf einem Fahrwerk 42 aufgebaut.

Claims (6)

Patentansprüche -

1· Verfahreii. zur Endlagerung von mittels Bindemitteln verfestigten flüssigen radioaktiven Abfällen in stillgelegten Bergwerken, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der flüssigen radioaktiven Abfälle mit einem Bindemittel direkt über einem Abbau auf einer mit mehreren Versturzlöchern, Beleuchtungs-, Beobachtungseinrichtungen und Entlüftungen ausgerüsteten ' Strecke mittels einer auf dieser Strecke verschiebbaren Mischeinrichtung erfolgt, wobei der in der Mischeinrichtung erzeugte Gemischbrei zwangsweise einem mit der Mischeinrichtung aerosoldicht verbundenen Verstursloch zugeführt und dort bei gleichzeitiger optischer Kontrolle von einer Beobachtungskanzel und/oder einer eingebauten Fernsehkamera aus im freien Fall dem Endlagerungshohlraum zugeführt wird und sich hier durch Hydration zu einem monolithischen Block verfestigt, wobei die durch den eingebrachten radioaktiven Gemischbrei verdrängte Luft über eine mit einem Aerosolfilter versehenen Luftausgleichsbohrung herausgeführt wird·

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freien nicht mit der Mischeinrichtung in Wirkungsverbindung stehenden Versturzlöcher für die Beleuchtung, Beobachtung und/oder Fernbeobachtung mittels einer Fernsehkamera und für die spezielle Lüftung des Endlagerungshohlraumes genutzt werden· ^! .

3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim öffnen eines Versturzloches über ein zentrales Abluft system ein Unterdruck im Endlagerungshohlraum erzeugt wird.

4· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem aerosoldichten Einwellentrogschneckenförderer, der aerosoldicht an ein Versturzloch anschließbar ist, nach An-

spruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Trogdeckel (24) in Förderrichtung gesehen nacheinander ein Bindemittelzuführungsstutzen (23), zwei mit kegelförmigen - Verteilerstücken versehene Einlaufdüsen (27) und ein Anschluß (19) für ein zentrales Abluftsystem angeordnet sind, wobei als Abschluß des Schneckenförderers ein Endstück (43) angeordnet ist, das zum Zwecke der Reinigung, Sichtkontrolle und zum Verstürzen von festen Abfällen mit einem verschiebbaren Lagerzapfen (38) für die Lagerung der Schneckenwelle (29) sowie mit einem Sichtkontrollstutzen (36) und einem mit einem losen Plansch (33) versehenen Übergangsstück (32) ausgerüstet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergangsstück (32) ein Prqbenahmestutzen (34) angeordnet ist,

6. Vorrichtung nach.Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschnecke (1) auf einem Fahrwerk (42) angeordnet ist·

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen