DE1589839C

DE1589839C - Process for treating radioactive or toxic residues

Info

Publication number: DE1589839C
Authority: DE
Inventors: Otto 7500 Karlsruhe Nentwich
Original assignee: Gesellschaft fur Kernforschung mb H, 7500 Karlsruhe
Publication date: 1971-12-16

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auf- wäßrigen Rückstände ist begrenzt durch die Eintropfbereitung radioaktiver oder giftiger Rückstände, die geschwindigkeit, da bei deren Erhöhung insofern in Form wäßriger, salzhaltiger Lösungen oder technische Schwierigkeiten auftreten, als es im heißen Schlämme vorliegen, bei dem die Rückstände durch Bitumen zur Bildung von Dampfblasen kommen Verdampfen ihres Wassergehaltes eingedickt bzw. 5 kann, die heftige und unerwünschte Reaktionen ausgetrocknet und anschließend die eingedickten bzw. lösen können.The invention relates to a method for aqueous residues is limited by the drop preparation radioactive or toxic residues, the speed, as with their increase insofar in the form of aqueous, saline solutions or technical difficulties occur than in the hot There are sludges in which the residues come from bitumen to the formation of vapor bubbles Evaporation of their water content thickened or 5, the violent and undesirable reactions dried up and then can solve the thickened or.

getrockneten Rückstände bei erhöhter Temperatur Bei der Aufbereitung durch Eindicken bzw.dried residues at elevated temperature.

in einem Bindemittel fixiert werden. Trocknen der Rückstände vor ihrer Fixierung bestehtbe fixed in a binder. There is drying of the residues prior to their fixation

Ein derartiges Verfahren ist aus der Zeitschrift ganz allgemein die Schwierigkeit darin, daß sich »Kerntechnik«, 8. Jg., 1966, Nr. 3, S. 105 bis 110, io während des Eindampfens in den Aufbereitungsbekannt, apparaturen sogenannte Schmierzonen bilden, welcheSuch a process is from the journal in general the difficulty in that "Kerntechnik", 8th year, 1966, No. 3, pp. 105 to 110, known io during the evaporation in the preparation, devices form so-called lubrication zones, which

Aus dieser Literaturstelle ist es über den Gattungs-. die Weiterförderung des Gutes behindern; ferner begriff des Anspruchs 1 hinaus bekannt, daß das treten am Ende der Trocknung häufig starke VerBindemittel Bitumen ist. krustungen an Gefäßen und Rührern bzw. Transport-Radioaktive Rückstände entstehen z. B. bei der 15 schnecken auf, so daß auch der Austrag des Gutes Wiederaufarbeitung bestrahlter Kernbrennstoffe oder erschwert wird. ■>
bei der Dekontamination radioaktiver Abwasser. Für Die vorliegende Erfindung hat daher zur Aufgabe, ihre Beseitigung sind bereits mehrere Vorschläge ein Verfahren zur Aufbereitung radioaktiver oder veröffentlicht und zum Teil auch schon verwirklicht giftiger Rückstände zu schaffen, bei welchem das worden (vgl. zum Beispiel deutsche Auslegeschrift 20 Eindicken bzw. Trocknen gefahrlos und ohne die 1236 944). Für die Sicherheit beim Transport und erwähnten technischen Schwierigkeiten durchgeführt bei der Lagerung, die meist in Fässern erfolgen, ist wird und das direkt darauffolgende Fixieren der eines normalerweise erforderlieh, die Rückstände zu- gedickten bzw. getrockneten Rückstände in einem nächst in einen festen, möglichst unlöslichen Zustand Bindemittel in einer einfachen, verhältnismäßig zu bringen. Um die Transport- und Lagerkosten so 25 kleinen Apparatur großer Durchsätze ohne Abgasgering wie möglich zu halten, ist ferner anzustreben, probleme mit großer Sicherheit gewährleistet ist.
die Volumina der Rückstände auf ein Mindestmaß Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungszu reduzieren. gemäß darin, daß den Rückständen während desFrom this reference it is about the generic. hinder the further conveyance of the goods; Furthermore, the concept of claim 1 also known that the step at the end of the drying is often strong binding agent bitumen. Encrustations on vessels and stirrers or transport radioactive residues arise z. B. at the 15 screw, so that the discharge of the material reprocessing of irradiated nuclear fuel or is made more difficult. ■>
in the decontamination of radioactive waste water. For the present invention, therefore, the task of eliminating them is to create several proposals for a method for processing radioactive or published and in some cases already implemented toxic residues, in which this has been done (cf., for example, German Auslegeschrift 20 thickening or drying without danger and without the 1236 944). For safety during transport and the aforementioned technical difficulties during storage, which are usually carried out in barrels, is and the immediately following fixing of the one normally required, the residues thickened or dried residues in a next to a solid, as insoluble as possible State binders in a simple, proportionate way. In order to keep the transport and storage costs as low as possible, small apparatus, large throughputs without exhaust gas, the aim is to ensure that problems are guaranteed with great certainty.
the volume of the residues to a minimum The solution to this problem is to reduce the invention. according to the fact that the residues during the

Für die Verfestigung der Rückstände — im folgen- Verdampfens des Wassergehaltes Körner aus porösemFor the solidification of the residues - in the subsequent evaporation of the water content from porous grains

den Fixierung genannt — werden seit längerer Zeit 30 Material großer spezifischer Oberfläche zugefügt undcalled fixation - 30 materials with a large specific surface have been added for a long time and

im wesentlichen zwei Verfahren angewendet: Die zusammen mit den eingedickten bzw. getrocknetenEssentially two processes are used: The one together with the thickened or dried

Betonierung und die Bituminierung. Rückständen fixiert werden.Concreting and bituminizing. Residues are fixed.

Bei der Betonierung werden die wäßrigen Rück- Als vorteilhafte Ausbildung des Verfahrens hatWhen concreting, the aqueous re-As an advantageous development of the process has

stände mit Zement gemischt, so daß nach dem Ab- sich das Fixieren der Körner zusammen mit denwould be mixed with cement, so that after the fixing of the grains together with the

binden in den Abfallfässern feste Betonblöcke ent- 35 eingedickten bzw. getrockneten Rückständen in dembind solid concrete blocks in the waste barrels, thickened or dried residues in the

stehen. bekannten Bindemittel Bitumen erwiesen.stand. known binders bitumen.

Bei der Bituminierung werden die Rückstände in Durch das Zufügen der Körner wird sowohl dieWhen bituminizing, the residues are in. Adding the grains will both

heißes Bitumen eingebracht, wobei das Wasser aus- Krustenbildung als auch das Zusammenbacken derhot bitumen introduced, with the water from crust formation as well as the caking of the

dampft. Die verbleibende Trockensubstanz vermischt Rückstände wirksam verhindert. Im Falle dersteams. The remaining dry matter effectively prevents residues from mixing. In case of

sich mit dem flüssigen Bitumen, das nach dem Er- 40 Bituminierung können die Rückstände vollständigwith the liquid bitumen, which after the 40 bituminization can completely remove the residues

kalten in den Abfallfässern ebenfalls zu festen getrocknet werden, da durch die von dem Rührwerkcold ones in the waste drums can also be dried to solid ones because of the agitator

Blöcken erstarrt. in der Aufbereitungsapparatur bewegten Körner einBlocks solidified. grains moved in the processing apparatus

Die Bitumenblöcke bieten gegenüber den Beton- pulverförmiges, leicht zu förderndes Gut entsteht,Compared to concrete, bitumen blocks offer powdery, easy-to-convey material,

blöcken einige Vorteile; vor allem sind die erreich- das sich mindestens teilweise an den Kömerober-blocks some advantages; Above all, the achievements are at least partially due to the Kömerober-

baren Endvolumina — bezogen auf gleiche zu fixie- 45 flächen anlagert. ■ .final volumes - based on the same 45 fixed surfaces. ■.

rende Trockensubstanz der Abfallmengen — kleiner. Als besonders vorteilhaft haben sich annäherndrende dry matter of the waste quantities - smaller. Approximately

Wie aus der Druckschrift »Kerntechnik«, 8. Jg., kugelförmige Körner, insbesondere ein TreibmittelAs from the publication "Kerntechnik", 8th year, spherical grains, especially a propellant

1966, Nr. 3, S. 105 bis 110, insbesondere S. 110, linke zu ihrer Aufblähung enthaltende Kugeln aus einem1966, No. 3, p. 105 to 110, in particular p. 110, balls from a left containing their inflation

Spalte, 1. Absatz, hervorgeht,, wurden bei der Fixie- thermoplastischen Material, beispielsweise aus einemColumn, 1st paragraph, shows, were in the fixie thermoplastic material, for example from a

rung der bis zum Veröffentlichungszeitpunkt zur 5° paraffinähnlichen Polymerisationsprodukt von Styrol,tion of the paraffin-like polymerization product of styrene up to the time of publication,

Aufbereitung gelangten wäßrigen Rückstände keine erwiesen.Aqueous residues have not been shown in the preparation.

heftigen Reaktionen beim Eintropfen der wäßrigen Diese Kugeln blähen sich bei einer Temperaturviolent reactions when dropping the aqueous These spheres expand at a temperature

Lösung in das heiße Bitumen beobachtet. Das von etwa 80 bis 110° C während des EindampfensSolution observed in the hot bitumen. That from about 80 to 110 ° C during evaporation

anfangs nach jeweils kurzer Betriebsdauer aufge- auf ein Vielfaches ihres Ursprungsvolumens, undinitially increased to a multiple of their original volume after each short period of operation, and

tretene Zusetzen der Tropfenabscheider, der die 55 damit auch ihrer Ürsprungsoberfläche auf, so daßoccur clogging of the droplet eliminators, the 55 thus also their original surface on, so that

feinen Bitumentröpfchen aus dem Wasserdampf- große Verdampfumrsoberflachen entstehen. Diefine bitumen droplets from which water vapor- large evaporation surfaces arise. the

strom entfernen sollte, konnte durch Beheizung des Kugeln wischen laufend Gefäßwände und RührerIf you wanted to remove electricity, you could continuously wipe the walls of the vessel and stirrer by heating the balls

Abscheiders zwar vermindert, jedoch nicht voll- blank. Während der anschließenden Fixierung beiSeparator reduced, but not completely bright. During the subsequent fixation at

ständig vermieden werden. Ebenfalls konnte eine einer Temperatur von etwa 200° C schmelzen dieconstantly avoided. A temperature of about 200 ° C could also melt the

rasche Verschmutzung des Absolutfilters, über das 60 Kugeln wieder auf ihr ursprüngliches Volumen zu-Rapid contamination of the absolute filter, through which 60 balls return to their original volume.

die nicht kondensierbaren Gase ins Freie geleitet sammen. Ein Überziehen der Körner mit einemthe non-condensable gases led together. A coating of the grains with one

werden, trotz weitgehender Kondensation -der aus Benetzungsmittel vor ihrer Beimischung zu denare, despite extensive condensation -der from wetting agents before their admixture to the

dem Bitumen abdestillierenden, kleinen Mengen einzudampfenden Rückständen wirkt sich auf dasSmall amounts of residues to be evaporated from the bitumen have an effect on this

öliger Produkte im Kühler nicht unterbunden werden. Eindampfen sehr günstig aus.oily products are not prevented in the cooler. Evaporation very cheap.

Für die Reinigung dieser Abgase ist somit ein 65 Außerdem können diese aus porösem MaterialFor the purification of these exhaust gases is therefore a 65 In addition, these can be made of porous material

verhältnismäßig hoher Aufwand an Vorrichtungen bestehenden Körner gleichzeitig als Bindemittel zurrelatively high expenditure on devices existing grains at the same time as a binder for

und Kosten erforderlich. Fixierung der Rückstände verwendet werden.and costs required. Fixation of residues can be used.

Der Durchsatz der zu fixierenden, insbesondere Ein bedeutender Vorteil des die Erfindung auf-The throughput of the to be fixed, in particular a significant advantage of the invention

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weisenden Verfahrens der bekannten Bitumcnfixierung gegenüber ist es, daß trotz des Zusatzes aus porösen Körnern der Gewichtsanteil und die Konzentration der zu fixierenden Stoffe im Fixierungs-Endprodukt weitaus höher gehalten werden kann. Dies bedeutet aber für die Abfall-Beseitigung und -Lagerung eine erhebliche Raum- und Kostenersparnis. pointing method of the well-known bitumen fixation on the other hand, despite the addition of porous grains, the proportion by weight and the Concentration of the substances to be fixed in the final fixation product can be kept much higher can. However, this means considerable space and cost savings for waste disposal and storage.

Weitere Einzelheiten des die Erfindung aufweisenden Verfahrens werden in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.Further details of the method incorporating the invention are given in an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawing.

Die Figur zeigt schematisch eine Trocknungs- und Fixierungsanlage für konzentriert wäßrige Rückstände. Das radioaktive Vorkonzentrat 1 wird aus einem trichterförmigen Behälter 2 m' die Trommel des Trockners 3 überführt. Aus einem zweiten Einfülltrichter 4 werden die das Treibmittel, z. B. Benzol, enthaltenden Kügelchen 5 aus einem paraffinähnlichen Polymerisationsprodukt von Styrol in den Trockner 3 eingeleitet. Ein Rührwerk 6 vermischt das Konzentrat und die Kügelchen innig miteinander. Zum Eindampfen des Konzentrats dient ein das Innere der Trommel durchziehender Heißluftstrom von etwa 110 bis 120° C und ein mit Heizdampf von etwa 110 bis 140° C betriebener, die Trommel umschließender Heizmantel 7. Das Dampf-Luft-Gemich wird durch eine Ablufileitune 8 abgezogen. An dem dem Behälter 2 und dem Einfülltrichter 4 abgewandten Ende des Trockners 3 befindet sich die Austragöffnung 9 mit einem hieran angeschlossenen Zwischengefäß 10 für das Trockensubstanz-Polvmerisationsprodukt-Gemisch. Das Gefäß 10 ist mit einem Extrudor 11, der von einem Heizmantel 16 umgeben ist, verbunden. In diesen Extrudor wird auch durch eine Leitung 12 das vorgewärmte flüssige Bitumen eingespeist und auf etwa 200° C erhitzt. Eine, im Extrudor 11 sich drehende Förderschnecke 13 vermischt die getrockneten Rückstände und Styroporkugeln mit dem Bitumen und fördert das Gemisch zum Ablaßstutzen 14, von wo es in ein Abfallgefäß 15 abgelassen werden kann, um hier zu erstarren.The figure shows schematically a drying and fixing system for concentrated aqueous residues. The radioactive pre-concentrate 1 is transferred from a funnel-shaped container 2 m 'to the drum of the dryer 3. From a second hopper 4, the propellant, z. B. benzene, containing beads 5 from a paraffin-like polymerization product of styrene introduced into the dryer 3. A stirrer 6 mixes the concentrate and the beads intimately with one another. A stream of hot air at about 110 to 120 ° C that passes through the inside of the drum and a heating jacket 7 that surrounds the drum and is operated with heating steam at about 110 to 140 ° C is used to evaporate the concentrate . At the end of the dryer 3 facing away from the container 2 and the hopper 4 is the discharge opening 9 with an intermediate vessel 10 connected to it for the mixture of dry matter and polymerisation product. The vessel 10 is connected to an extruder 11 which is surrounded by a heating jacket 16. The preheated liquid bitumen is also fed into this extruder through a line 12 and heated to approximately 200.degree. A screw conveyor 13 rotating in the extruder 11 mixes the dried residues and styrofoam balls with the bitumen and conveys the mixture to the discharge nozzle 14, from where it can be drained into a waste container 15 in order to solidify here.

Urn sich ein Bild von den etwa erforderlichen Mischungsverhältnissen zu machen, werden folgende Zahlen genannt: Für 1 m³ Vorkonzentrat mit einer Trockensubstanz von etwa 400 kg werden etwa 8 kg Polystyrolkugeln für die Trocknung und etwa 300 kg Bitumen für die Fixierung benötigt. Daraus erhält man ein fixiertes Endvolumen in der Größenordnung von etwa 500 1. Die verwendeten Kugeln haben eine Ursprungsgröße von etwa 0,3 bis 2,5 mm Durchmesser und ein Schüttgewicht von etwa 600 bis 700 g/l. Beim Erwärmen auf etwa 100° C blähen sich die Kugeln auf das etwa 35fache ihres Ursprungsvolumens auf und haben dann nur noch ein Schüttgewicht von etwa 20 g/l. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur auf etwa 150 bis 200° C schmilzt der Schaumstoff auf sein Ursprungsvolumen zurück. Als Bindemittel können außer Bitumen selbstverständlich auch noch andere geeignete Stoffe verwendet werden.To get an idea of the roughly required mixing ratios, the following figures are given: For 1 m ^{3 of} pre-concentrate with a dry substance of around 400 kg, around 8 kg of polystyrene balls are required for drying and around 300 kg of bitumen for fixation. This gives a fixed final volume of the order of magnitude of approximately 500 l. The spheres used have an original size of approximately 0.3 to 2.5 mm in diameter and a bulk density of approximately 600 to 700 g / l. When heated to around 100 ° C, the balls expand to around 35 times their original volume and then only have a bulk density of around 20 g / l. If the temperature is increased further to around 150 to 200 ° C, the foam melts back to its original volume. In addition to bitumen, other suitable substances can of course also be used as binders.

So ist es /.. B. möglich, beliebige thermoplastische Stoffe, z. B. die Kugeln selbst oder Kunstharze, als Bindemittel zu verwenden.So it is / .. B. possible to use any thermoplastic Substances, e.g. B. the balls themselves or synthetic resins to be used as binders.

^! Das die Erfindung aufweisende Verfahren ist in erster Linie für die Behandlung radioaktiver Rückstände gedacht. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, andere giftige Abfälle und Abwässer, wie sie z. B. in der chemischen Industrie häufig anfallen, auf diese Weise zu behandeln. ^! The method embodying the invention is primarily intended for the treatment of radioactive residues. Of course, however, it is also possible to use other toxic waste and wastewater, such as. B. in the chemical industry are often incurred to treat in this way.

Claims

Patent claims:

1. Process for the treatment of radioactive or toxic residues in the form of aqueous, salty solutions or sludges are present, in which the residues by evaporation of their Water content thickened or dried and then the thickened or dried Residues are fixed in a binding agent at elevated temperature, characterized by that during the evaporation of the water content the residues grains (5) of porous material with a large specific surface area added and fixed together with the thickened or dried residues will.

2. The method according to claim 1, characterized in that. that the binder is bitumen.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the grains (5) approximately are spherical.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the grains balls (5) made of a thermoplastic material and containing a propellant to inflate them are.

"5. The method according to claim 4, characterized in that the thermoplastic material is a paraffin-like polymerization product of styrene.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the residues (1) during evaporation at a temperature of about 100 to 110 ° C and that

Binder during the fixing of the thickened or dried residues on a Temperature of about 200 ° C are maintained.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the grains be coated with a wetting agent prior to their admixture.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the grains from the porous material used at the same time as a binder to fix the residues will.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that per 1 m ^:) 40 percent 'residue pre-concentrate about 8 kg of porous grains are added.

1 sheet of drawings