DE19508172A1

DE19508172A1 - Verfahren zur Entsorgung von beim Normal- und Instandhaltungsbetrieb von Kernreaktoren anfallenden Lösungen

Info

Publication number: DE19508172A1
Application number: DE1995108172
Authority: DE
Inventors: Reinhold Dipl Ing Graf; Guenter Dipl Ing Krug
Original assignee: GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Current assignee: GNS Gesellschaft fuer Nuklearservice mbH
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2015-03-11
Also published as: DE19508172C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entsorgung von beim Normal- und Instandhaltungsbetrieb von Kernreaktoren, insbesondere von Siedewasser- und Druckwasserreaktoren, anfallenden radioaktiv kontaminierten, salzhaltigen wäßrigen Lösungen, die feinteilige, suspendierte Fest stoffe aufweisen und deren Salze beim Entzug des Wassers der Lösung kristallin ausfallen. Die Lösungen enthalten radioaktive und nichtradioaktive Inhaltsstoffe, aber auch Öle und Inhaltsstoffe organischer Natur. Die feinteiligen suspendierten Feststoffe können aus metallischem Abrieb bestehen. - Zu solchen Lösungen zählen praktisch alle Ab wasserströme aus Kernkraftwerken.

Bei dem bekannten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht (DE 43 10 319 A1), wird die Lösung in ein Wirbelbett eingedüst, welches aus Fremdträgern und einem Prozeßfluid gebildet ist. Die Fremdträger bestehen z. B. aus Zeolith, Kieselgur, Gammatonerde und dergleichen, sie sind hoch porös. Die Salze lagern sich im Wirbelbett auf den Fremd trägern ab. Die Temperatur im Wirbelbett ist so gewählt, daß die in der Lösung mitgeführten organischen Substanzen abgebaut werden und/oder wie das Wasser verdampfen. Als Nachteil ist anzusehen, daß die Fremdträger mitentsorgt werden müssen und das zu entsorgende Granulat, welches aus den Fremdträgern und den darauf abgeschiedenen Substanzen besteht, oft verhältnismäßig hohe Restfeuchte aufweist. Die auf den Fremdträgern abgeschiedenen Stoffe können bei der Handhabung der zu entsorgenden Granulate leicht freikommen, was zur Vermeidung einer radioaktiven Kontamination der Umgebung zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen erforderlich macht. Zur Entsorgung von beim Normal- und Instandhaltungsbetrieb von Kernreaktoren anfallenden kontaminierten, salzhaltigen wäßrigen Lösungen ist auch die sogenannte Dünnschichttrocknung bekannt (vgl. Ullmanns Enzyklopädie . . ., Band 2, 1972, S. 656).

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, im Rahmen der Entsorgung von beim Normal- und Instandhaltungs betrieb von Kernreaktoren anfallenden radioaktiv konta minierten, salzhaltigen wäßrigen Lösungen die radioaktiven und nichtradioaktiven Inhaltsstoffe auf einfache Weise in entsorgungsfähiges, sehr trockenes Granulat umzuwandeln.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Entsorgung von beim Normal- und Instandhaltungsbetrieb von Kernreaktoren, insbesondere von Siedewasser- und Druckwasserreaktoren, anfallenden, radio aktiv kontaminierten, salzhaltigen wäßrigen Lösungen, die feinteilig suspendierte Feststoffe aufweisen und deren Salze beim Entzug des Wassers der Lösung kristallin ausfallen, mit den Verfahrensschritten:

1) Es wird das Verfahren der Wirbelschichtgranu lationstrocknung in einem Wirbelschicht-Sprühgranu lator angewendet, der mit Wasserdampf oder mit einem Wasserdampf/Luft-Gemisch als Prozeßfluid be trieben wird,
2) das fluidisierte Bett in dem Prozeßraum des Wirbel schicht-Sprühgranulators arbeitet fremdträgerfrei und wird aus Granulatpartikeln gebildet, welche durch Granulation aus den wäßrigen Lösungen herge stellt sind,
3) die wäßrige Lösung wird mit Wasserdampf und/oder mit Luft in den Prozeßraum mit dem fluidisierten Bett eingedüst und die Verweilzeit in dem Prozeßraum wird so gewählt, daß die Granulatpar tikel zu Granulatkörnern vorgegebener Größe oder Masse aufwachsen,
4) die Granulatkörner gemäß 3) werden schüttfähig aus dem Prozeßraum über einen Windsichter abgezogen und der Entsorgung zugeführt,

wobei das Prozeßfluid, der im Prozeßraum verdampfte Wasser anteil der wäßrigen Lösung und mit dem Prozeßfluid mitge führte Feststoffe (mitgebrachte feinteilige Feststoffe, feinteiliger Granulatabrieb und mitgerissene Granulat partikel) über einen Feststoffabscheider geführt werden, und wobei das Prozeßfluid im geschlossenen Kreislauf sowie die Feststoffe als Granulationskeime in das Verfahren zurückgeführt werden.

Die Erfindung geht von der überraschenden Tatsache aus, daß aus den radioaktiven und nichtradioaktiven Inhaltsstoffen von radioaktiv kontaminierten salzhaltigen wäßrigen Lösungen, die feinteilig suspendierte Feststoffe aufweisen, einschließlich der feinteiligen, zunächst suspendierten Feststoffe, die die Lösungen mitbringen, sehr trockene und ohne weiteres entsorgungsfähige Granulate gewonnen werden können. Diese weisen voluminöse und entsorgungsraumfüllende Fremdkörper nicht auf, wenn, wie beschrieben, mit der Methode der fremdkörperfreien Wirbelschichtgranula tionstrocknung gearbeitet wird. Die Granulate enthalten sowohl die radioaktiven als auch die nichtradioaktiven Inhaltsstoffe. Die organischen Inhaltsstoffe werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abgebaut, die festen Abbau produkte werden in die Granulate eingebaut. Die Granulate zeichnen sich durch hohe Festigkeit aus und zeigen bei der weiteren Handhabung nur geringen Abrieb. Das Prozeßfluid wird im Kreislauf geführt, die mitgeführten Feststoffe werden abgeschieden und in das Verfahren wieder eingeführt, Kontaminierungen im Umfeld des Wirbelschicht-Sprühgra nulators sind nicht zu befürchten.

Für andere Zwecke, z. B. in der Lebensmittelindustrie, aber auch bei der Trocknung von Sickerwasser und Klärschlamm, ist das Verfahren der sogenannten Wirbelschicht granulationstrocknung an sich bekannt (vgl. Chem.-Ing.-Tech. 1994, S. 1610 bis 1611). Die insoweit bekannten Maßnahmen haben zur Lösung der beschriebenen typischen Probleme der Kerntechnik bisher nicht beige tragen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Die einzige Figur zeigt das Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in der Figur dargestellte Anlage arbeitet im Rahmen eines Verfahrens zur Entsorgung von beim Normal- und Instandhaltungsbetrieb von Kernreaktoren anfallenden, radioaktiv kontaminierten, salzhaltigen wäßrigen Lösungen, die feinteilige suspendierte Feststoffe aufweisen und deren Salze beim Entzug des Wassers der Lösung kristallin ausfallen. Man erkennt einen Wirbelschicht-Sprühgranulator 1, der mit einem über die Leitung 2 zugeführtem Prozeßfluid betrieben wird. Bei diesem Prozeßfluid handelt es sich um überhitzten Wasserdampf oder um ein Gemisch aus Wasserdampf und Luft.

In dem Prozeßraum 3 des Wirbelschicht-Sprühgranulators 1 wird ein fluidisiertes Bett 4 aus Granulatpartikeln 5 gebildet. Diese werden fremdträgerfrei durch Granulation der wäßrigen Lösung gewonnen, d. h. die Granulationspar tikel 5 bestehen aus den in der wäßrigen Lösung enthal tenen, gelösten Salzen bzw. suspendierten Feststoffen. - Es versteht sich, daß beim erstmaligen Anfahren Fremdträger erforderlich sein können, um die Granulation in Gang zu bringen (Nullfüllung).

Die wäßrige Lösung wird dem Wirbelschicht-Sprühgranulator 1 über die Leitung 6 zugeführt und mit über die Leitung 7 zugeführtem Wasserdampf und/oder mit Luft durch eine Zwei stoffdüse 8 in den Prozeßraum 3 eingedüst. Dabei verdampft der Wasseranteil der wäßrigen Lösung. Die hierzu notwen dige Verdampfungsenthalpin wird dem Prozeßfluid entzogen, d. h. das Prozeßfluid kühlt sich im Prozeßraum 3 ab. Die in der wäßrigen Lösung enthaltenen Salze und Feststoffe wachsen auf den Granulatpartikeln 5 auf. Dabei wird die Verweilzeit im Prozeßraum 3 so gewählt, daß die Granulat partikel 5 zu Granulatkörnern 9 einer vorgegebenen Größe aufwachsen.

Man erkennt, daß die Granulatkörner 9 schüttgutfähig über einen Windsichter 10 aus dem Prozeßraum 3 abgezogen werden. Der Windsichter 10 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Teilstrom des Prozeßfluids betrieben. Das Prozeß fluid, der verdampfte Wasseranteil der wäßrigen Lösung und mit dem Prozeßfluid mitgeführte Feststoffe (mitgebrachte feinteilige Feststoffe, feinteiliger Granulatabtrieb und mitgerissene Granulatpartikel) werden über die Leitung 11 aus dem Wirbelschicht-Sprühgranulator 1 abgezogen und über einen Feststoffabscheider 12 geführt.

Die abgeschiedenen Feststoffe werden in einen Behälter 13 geleitet und dort mit über Leitung 14 in das Verfahren, eingeführter wäßriger Lösung vermischt und so als Granu lationskeime in das Verfahren zurückgeführt. Der verdampfte Wasseranteil wird über die Leitung 15 abgezogen, niederge schlagen und als Brüdenkondensat abgeführt. Das Prozeßfluid wird im geschlossenen Kreislauf in das Verfahren zurückge führt. Dieser Kreislauf ist in der Figur durch eine größere Strichstärke gut zu erkennen.

Claims

Verfahren zur Entsorgung von beim Normal- und Instandhal tungsbetrieb von Kernreaktoren (insbesondere von Siede wasser- und Druckwasserreaktoren) anfallenden, radioaktiv kontaminierten, salzhaltigen wäßrigen Lösungen, die feinteilig suspendierte Feststoffe aufweisen und deren Salze beim Entzug des Wassers der Lösung kristallin ausfallen, mit den Verfahrensschritten:
- 1) Es wird das Verfahren der Wirbelschichtgranu lationstrocknung in einem Wirbelschicht-Sprüh granulator angewendet, der mit Wasserdampf oder mit einem Wasserdampf/Luft-Gemisch als Prozeßfluid betrieben wird,
- 2) das fluidisierte Bett in dem Prozeßraum des Wirbel schicht-Sprühgranulators arbeitet fremdträgerfrei und wird aus Granulatpartikeln gebildet, welche durch Granulation aus den wäßrigen Lösungen herge stellt sind,
- 3) die wäßrige Lösung wird mit Wasserdampf und/oder mit Luft in den Prozeßraum mit dem fluidisierten Bett eingedüst und die Verweilzeit in dem Prozeß raum wird so gewählt, daß die Granulatpartikel zu Granulatkörnern vorgegebener Größe oder Masse aufwachsen,
- 4) die Granulatkörner gemäß 3) werden schüttfähig aus dem Prozeßraum über einen Windsichter abgezogen und der Entsorgung zugeführt,
wobei das Prozeßfluid, der im Prozeßraum verdampfte Wasseranteil der wäßrigen Lösung und mit dem Prozeßfluid mitgeführte Feststoffe (mitgebrachte feinteilige Fest stoffe, feinteiliger Granulatabrieb und mitgerissene Granu latpartikel) über einen Feststoffabscheider geführt werden, und wobei das Prozeßfluid im geschlossenen Kreislauf sowie die Feststoffe als Granulationskeime in das Verfahren zurückgeführt werden.