DE1166392B - Verfahren und Einrichtung zum Beseitigen waessrigen Atommuells - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G 21

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21g-21/33

A 34361 VIII c/21g

2. April 1960

26. März 1964

Die Erfindung betrifft das Beseitigen wäßrigen Atommülls durch Aufnehmen der radioaktiven Flüssigkeit in einem hydraulischen Bindemittel und Abbindenlassen der Mischung, die dann als Block versenkt oder vergraben werden kann.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck als Aufnahmematerial ein Gemisch aus einem hydraulischen Bindemittel und Zuschlägen aus gekörntem Material zu verwenden, und es ist Gegenstand des Hauptpatentes, das Einfüllen mittels eines oder mehrerer auf dem größten Teil ihrer Länge in gewissen Abständen gelochter, unten offener und oben mit einem Einfülltrichter versehener Röhrchen vorzunehmen, die in dem in einem Behälter befindlichen Aufnahmematerialgemisch gelagert sind, wobei für den gekörnten Bestandteil des Aufnahmematerials Zuschlagstoffe von im wesentlichen isodisperser Korngrößenverteilung verwendet wurden. Auf diese Weise war es möglich, das Aufsaugenlassen von wäßrigem Atommüll in dem Aufnahmematerial ohne mechanische Nachhilfe beim Vermischungsvorgang durchzuführen, gleichzeitig aber sicherzustellen, daß das gesamte Aufnahmematerial ohne Bildung nichtbenetzter Bezirke schnell und gleichmäßig von der zu beseitigenden radioaktiven Flüssigkeit durchdrungen wird. Dabei ist auch die Möglichkeit portionsweiser Zugabe der radioaktiven Flüssigkeit gegeben.

Eine vorteilhafte weitere Ausbildung dieses Verfahrens gründet sich auf die Beobachtung, daß die Bildung fester Aufnahmeblöcke bei Anwendung der beschriebenen Einfüllweise auch dann einwandfrei ohne mechanisches Rühren und ohne Bildung unerwünschter Hohlräume vor sich geht, wenn das hydraulisch abbindende Aufnahmegemisch nicht ein solches mit gekörnten Zuschlägen isodisperser Korngrößenverteilung ist, sondern ein beliebiges Zementgemisch einer Zusammensetzung, wie sie auch anderweitig für die Bildung von Zement- und Betonblöcken verwendet wird, also ein Aufnahmematerialgemisch polydisperser Korngrößenverteilung.

Für die gelochten, z. B. aus Metall oder Kunststoff bestehenden Einfüllröhrchen mit Trichter können vorteilhaft solche verwendet werden, die in das Aufnahmematerial als ein System kommunizierender Röhrchen eingebettet sind, oder die zu Spiralen gebogen sind. Solche Formen von Einfülleinrichtungen erleichtern auch bei einem Verzicht auf die Verteilungshilfe durch isodispers gekörntes Zuschlagmaterial die schnelle und gleichmäßige Verteilung in einem hydraulischen Bitidemittelgemisch beliebiger Zusammensetzung. Eine weitere Erleichterung zur Bildung harter und transportbeständiger Blöcke bringt ent-Verf ahren und Einrichtung zum Beseitigen
wäßrigen Atommülls

Zusatz zum Patent: 1109 279

Anmelder:

Rudolf Alberti,

St. Andreasberg (Harz), Wäschegrund 463

Als Erfinder benannt:

Rudolf Alberti, St. Andreasberg (Harz)

sprechend einem älteren, nicht zum Stand der Technik gehörigen Vorschlag, die Tränkung des abgebundenen Materials durch härtbares Kunstharz, das in flüssigem Zustand in dieselben Röhrchen eingefüllt wird. Das ist ebenfalls von besonderer Wichtigkeit für die Verwendung von Aufnahmegemischen polydisperser Korngrößenverteilung, bei welchen also auf gekörnte Zuschläge isodisperser Verteilung für das selbsttätige Aufsaugenlassen des wäßrigen Atommülls bewußt verzichtet wird.

Einige Ausführungsbeispiele von Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen beschrieben. In diesen stellt dar

F i g. 1 ein vertikales Schnittbild durch eine Aufnahmeeinrichtung mit geradem Einfüllröhrchen,

Fig. 2 ein entsprechendes Schnittbild einer Aufnahmeeinrichtung mit mehreren Einfüllröhrchen in verkleinertem Maßstab,

F i g. 3 eine Aufnahmeeinrichtung mit spiraligem Einfüllrohr, teilweise im Schnitt,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Aufnahmeeinrichtung mit einem im Aufnahmematerial eingebetteten System kommunizierender gelochter Röhrchen und

F i g. 5 eine schematische Aufsicht auf die Anordnung nach Fig. 4, bei der die Schüttung des Aufnahmematerials nicht mit eingezeichnet ist, um das Rohrsystem besser erkennen zu lassen.

Fig. 1 zeigt einen bereits im Hauptpatent beschriebenen Aufnahmebehälter z. B. aus verzinktem Eisenrohr 1 von 1 mm Wandstärke, 1 m Höhe und 15 cm lichter Weite, das längs seiner Mittelachse ein unten

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offenes Einfüllröhrchen 2 von 1 cm lichter Weite enthält, welches oben einen Trichter 3 trägt und auf dem größten Teil seiner Länge rings mit je vier Durchlaßöffnungen 4 eines Durchmessers von 3 mm, etwa im Abstand von 10 cm von Ring zu Ring, ausgerüstet ist. Eine solche Aufnahmetrommel wird mit einem schüttfähigen Aufnahmematerial 5, z.B. aus Tonerdezement, beschickt. Nach dem Einfüllen des strahlenden Abwassers wird im allgemeinen das Einfüllröhr-

Aufnahmematerialgemisches mit polydisperser Korngrößenverteilung nach der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 4 und 5 zeigen im Querschnitt und in Aufsicht eine ähnlich vorteilhafte Aufnahmeeinrichtung mit einer in einem Behälter 15 aus Metall, Kunststoff od. dgl. enthaltenen Schüttung 19 des saugfähigen, hydraulisch abbindenden Aufnahmematerials. Zum Einfüllen des strahlenden Abwassers dient ein System vertikaler Röhren 16, die oben offen sind und

chen mit Trichter im Behälter belassen, da sich die io unten durch sich kreuzende Querröhren 18 mitein-Vorsichtsmaßregeln nicht lohnen würden, die not- ander in Verbindung stehen. Alle Röhren sind gelocht, wendig wären, wenn man das Einfüllrohr zum Zwecke Eine der aufrechten Röhren trägt einen Einfülltrichter der Wiederverwendung herausziehen und in einen 17. Das Einfüllen und Aufsaugenlassen der Flüssigneuen Behälter einsetzen wollte. Das Metallrohr bil- keit mit einem solchen System kommunizierender det im abgebundenen Block dann noch eine Art innere 15 Röhren geht sehr schnell und gleichmäßig vonstatten. Bewehrung. Auf besonders dichte Anschlüsse bei den Rohrverbin-

Der ganze Aufnahmebehälter mit seinem erhärteten
Inhalt wird nun entweder nach dem hydraulischen
Abbinden unmittelbar vergraben oder versenkt. Oder
es erfolgt noch eine Tränkung mit flüssigem, hinter- 20
her erhärtendem Kunststoff, z. B. mit einem Polystyrolharz. Das Kunstharz (auf 100 g kommen etwa
30 g Monomere und 4 g dazugehöriger Katalysator)
läßt sich nach dem hydraulischen Abbinden einwandfrei in das Röhrchen eingießen, da dieses während 25 die Einfüllröhren und Trichter mit dem Kunststoff des Abbindevorganges wieder völlig vom Wasser frei- vergossen.

gesaugt worden ist. Das Kunstharz dringt nun in die Einrichtungen der beschriebenen Art erlauben die

beim hydraulischen Abbinden entstandenen oder Verwendung von Aufnahmematerial mit polydisperser noch verbliebenen Spalten des Blocks ein und gibt Korngröße auch in den Fällen, in denen zeitweise kleiihm die Eigenschaften eines völlig dichten, mecha- 3° nere Portionen von wäßrigem Atommüll anfallen. Diese nisch festen und wasserabstoßenden Körpers. Der können genau wie bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent absatzweise in den bereitstehenden Behälter durch das Einfüllrohr eingegossen werden und erhärten dann im Aufnahmematerial von unten an. 35 Wenn die erste Portion hart geworden ist, so kann noch nach Tagen eine zweite Portion eingegossen werden, ohne daß dadurch die schnelle und glatt verlaufende Aufnahmefähigkeit des saugfähigen Materialgemisches leidet. Auch werden weder die Poren des

gesetzt sind. Die Röhrchen werden gemeinsam von 40 Materials, noch die Löcher des Einfüllröhrchens verder eingeschütteten Füllung 9 des Aufnahmematerials stopft, so daß also nach dem Abbinden der zuerst

eingeführten Flüssigkeitsteile auch später immer wieder so lange Flüssigkeit nachgefüllt werden kann, bis das Fassungsvermögen des Aufnahmebehälters erreicht ist.

Der Wasser-Zement-Faktor sollte dabei nicht über

dungsstellen kommt es nicht an. Es genügt z. B. ein einfaches Zusammenstecken entsprechend vorbereiteter Rohrlängen aus Kunststoff.

Das gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach dem hydraulischen Abbinden erfolgende Tränken mit dem flüssigen und später erhärtenden Kunststoff erfolgt bei allen Einrichtungen grundsätzlich in gleicher Weise. Am Schluß werden

Zusatz eines Beschleunigers zu dem flüssig eingefüllten Kunstharz empfiehlt sich nur bedingt, da das Kunstharz Zeit haben muß, in alle Spalten einzudringen und dann erst zu erhärten.

Die F i g. 2 zeigt einen größeren, ebenfalls schon im Hauptpatent beschriebenen Aufnahmebehälter 6, in den mehrere Einfüllröhrchen 7 mit Trichtern 8, über die Fläche des Schüttungsinhaltes verteilt, eingehalten. Die seitlichen Lochungen der unten offenen Röhrchen sind bei dem verwendeten verkleinerten Darstellungsmaßstab nicht mit eingezeichnet; sie entsprechen aber denen nach Fig. 1.

Die F i g. 3 zeigt in einem Behälter 10 ein in dem Aufnähmematerialgemisch 14 gelagertes, teilweise geschnitten gezeichnetes spiraliges Einfüllrohr 11, welches ebenfalls oben einen Trichter 12 trägt, am unteren Ende offen ist und außerdem Lochungen 13 enthält. Diese können wie bei den geraden Einfüllröhrchen in Abständen rings um die Rohrwandung verteilt sein; sie können aber mit Vorteil auch nur an

0,7 betragen; am günstigsten sind Werte von 0,5 bis 0,6. Bei Verwendung von Portlandzement beträgt dieser Faktor 0,4.

Falls die erwähnte zusätzliche Tränkung mit Kunststoff angewendet werden soll, läßt man nach etwa viertägigem hydraulischem Abbinden durch das inzwischen völlig freigesaugte Einfüllrohr flüssigen Kunststoff mit Härtekatalysator einlaufen und ver-

den nach oben gerichteten Wandungsteilen der einzelnen Windungen angebracht sein. Sie dienen dem 55 gießt dabei auch den Innenraum des Röhrchens vollgleichmäßigen blasenlosen Entweichen der ver- ständig. Nach zwei bis drei Tagen ist der Block ausdrängten Luft beim Einfüllen der Flüssigkeit. Durch gehärtet. Er ist weitgehend beständig gegen Auslaugen die Schräglage der spiraligen Rohrwindungen konnte durch Grundwasser. Bei der Auswahl des verwenauf diese Weise die Einlaufzeit beim Einfüllen weiter deten Gießkunstharzes ist darauf zu achten, daß das herabgesetzt werden. Für einen Aufnahmebehälter 60 Harz in der flüssigen Form die erforderlichen Kapilvon 1 m Höhe und 15 cm lichter Weite hat sich ein lareigenschaften besitzt, um in alle Spalten des hy-Rohr eines Innendurchmessers von 1 cm und einer
Rohrlänge von 2,50 m bewährt, wobei die Windungen
der Spirale dann so gelegt sind, daß sie einen Innenraum von 8 bis 9 cm Weite umschließen und rings 65
einen Abstand von 4 cm von der Behälterwandung
halten. Diese Ausbildung der Aufnahmeeinrichtung
bietet besondere Vorteile bei der Verwendung eines

draulisch abgebundenen Blocks gut benetzend eindringen zu können. Nach dem Erhärten soll der Kunststoff möglichst wasserabstoßend sein.

Die Wasseraufnahme eines Behälters von 3,71 Fassungsvermögen beträgt bei reinem Zement 1,751, bei einem Beton mit 75 Gewichtsprozent Spatkörnung als Zuschlag etwa 1,051. Je gröber die Körnung der

Zuschlagstoffe ist, um so kürzer ist die Wassereinlaufzeit. Die jeweils günstigsten Arbeitsbedingungen lassen sich durch einfache Versuche ermitteln.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verfestigen von flüssigem Atommüll durch Einführen der radioaktiven Flüssigkeit von unten in ein Aufnahmematerialgemisch aus einem hydraulischen Bindemittel und Zuschlagen aus gekörntem Material, bei dem die Flüssigkeit durch ein oder mehrere auf dem größten Teil ihrer Länge in gewissen Abständen gelochte, unten offene und oben mit einem Einfülltrichter versehene Röhrchen, die in dem in einem Behälter befindlichen Aufnahmematerialgemisch gelagert sind, eingefüllt und die gesättigte Masse dem Abbinden überlassen wird, nach Patent 1109279, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufnahmematerialgemisch mit polydisperser Korngrößenverteilung verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der radioaktiven Flüssigkeit gesättigte Aufnahmematerial nach dem Abbinden mit einem gleichfalls durch die Röhrchen eingefüllten, flüssigen, härtbaren Kunstharz getränkt und dem Erhärten überlassen wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Aufnahmematerial gelagerten Einfüllröhrchen zu Spiralen gebogen sind.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Aufnahmematerial mehrere zu einem kommunizierenden System verbundene Einfüllröhrchen eingebettet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 053 686, 078 248;

»Atompraxis«, Bd. 2, 1956, S. 272 bis 274; »Atomics«, Bd. 8, 1957, S. 116 bis 120.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 1082 992, 1109 279.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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