DE19642839C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Immobilisierung von radioaktiven Wasserinhaltsstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Immobilisierung von radioaktiven wasserlöslichen Verbindungen aus Wässern, insbesondere Abwässern, in einer die Menge des Abproduktes minimierenden Verfahrensweise. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung bei der Reinigung von Bergbauabwässern, insbesondere des ehemals radioaktive Stoffe fördernden Bergbaus, einsetzbar.

Bekannt ist die Reinigung von Bergbauwässern mit der Abtrennung von Uran und Radiumverbindungen durch DE 43 22 663. Verwendet wird dabei ein organisches Polymeraggregat mit Amidoxim- und Hydroxamsäurestrukturen, das durch DE 40 16 543- A1 bekannt ist. Dieses Produkt trägt den Handelsnamen GoPur^® 3000. Aus J. Papp "Einsatzmöglichkeiten von Zeolith in der Abwassertechnik" Sonderdruck aus awt- Abwassertechnik, Abfalltechnik + Recycling, Heft 2, April 1992 ist weiter die Abtrennung von Cs-137- und Sir-90- unter Verwendung von Clinoptilolith bekannt. Von M. Mengel (in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Verlag Chemie, Weinheim, 4. Auflage, Bd. 24, S. 577) werden Mordenit, Chabasit und Clinoptilolith unter Verweis auf J. D. Sherman (AIChE Symp. Ser. 74, 179, 98-116) zur Abtrennung von Cs-137- und Sr-90- aus Wasser benannt.

Nach dem weitergehenden Stand der Technik wird zur Isolierung der radioaktiven Fracht zum überwiegenden Teil die Verdampfung des Wassers, das häufig aus Kühlkreisläufen von Kernreaktoren und aus der Aufbereitung von Brennstäben stammt, vorgeschlagen. Mehrfach beschrieben wird die Abtrennung von Nitraten und Borsäure aus diesen Wässern, um den Restabfall zu minimieren. Die Salzabtrennung erfolgt aber auch, um Probleme bei der destillativen Entwässerung dieser Stoffe z. B. durch Entstehung nitroser Gase zu vermeiden. Die Dekontamination radioaktiver Abwässer wird in DE 22 42 412 der Firma Belgonucleaire S. A., Brüssel beschrieben. Die zu reinigenden Wässer werden mit gemischten Salzen in Berührung gebracht, die mindestens zwei von drei Substanzen (Bariumsalz, Metallsulfid und ein Metallferrocyanid) enthalten. Die Salze werden in hohen Konzentrationen eingesetzt und sollen die Adsorption der Radionuklide gewährleisten.

In DE 24 22 711 C2 werden nicht radioaktive Isotope der abzutrennenden Radionuklide zur Erhöhung der Konzentration der abzutrennenden Ionen und damit zur Sicherung von Fällverfahren verwendet. Zur Fällung werden spezifische und unspezifische Reagentien z. B. Kaliumhexacyanoferrat II und Fe(OH)₃ verwendet. Gereinigt werden hiermit Kraftwerksabwässer.

Die Fixierung der radioaktiven Nuklide in Fällungen, die in den radioaktiven Abwässern erzeugt werden, wird in DE 31 12 021 A1 beschrieben. Diese Fällungsniederschläge werden darüber hinaus als Adsorbens für frische radioaktive Abwässer verwendet. Zur Fällung kommen Bariumsalze, Ferrocyanide, Sulfide und Metalloxidhydrate in Betracht. Der Einsatz von Sulfiden zur Abtrennung radioaktiver Schwermetalle wird in DE 27 14 202 C2 beschrieben. In DE 27 28 469 werden Silicagel oder Kieselgur als Filter für eine Fixierung der Inhaltsstoffe radioaktiver Abwässer verwendet.

Die Abtrennung radioaktiver Verunreinigungen aus Wasser unter Verwendung von Sorbentien mit räumlich globulärer Struktur beschreiben B. Gorski und Mitarbeiter (Isotopenpraxis, Environ Health Stud 29 (1993) 275 ff). Die angestrebten räumlich globulären Strukturen lassen sich mit neuen Polymeren verwirklichen. Mit diesen Produkten lassen sich Cs- und Sr-Ionen und die Ionen der seltenen Erde-Elemente aus Wasser abtrennen.

Nichtselektive Abtrennungen von radioaktiven Wasserinhaltsstoffen sind weiter durch Adsorption an wasserunlöslichen anorganischen Oxidhydraten z. B. an Kalkhydraten möglich.

Nun sind aber Abwässer und gerade auch Bergbauwässer mit sehr vielen unterschiedlichen Schadstoffgruppen, wie z. B. Schwermetall-, Alkalimetall- und Erdalkalimetallionen, belastet.

Nachteiligerweise ist den genannten Verfahren jedoch gemeinsam, daß die Abtrennung der Schwermetallionen nicht zusammen mit den Erdalkali- und den Alkalimetallionen erfolgen kann. Die deshalb bei diesen bekannten Verfahren nacheinander erfolgenden Fällungen sind naturgemäß aufwendig und kostenintensiv.

Ein weiterer Mangel der bekannten Verfahren zur Abtrennung radioaktiver Schadstoffe aus Wasser ist die Verwendung der Fällungsreagentien in einem hohen Überschuß. Das führt zu einem großen Volumen deponiepflichtiger Schadstoffe sowie hohen Kosten für Fällmittel. Für die Fällung wird meistens ein batch-Verfahren eingesetzt. Auch die Verwendung von aufgewirbelten Trennmaterialien zur Schadstoffixierung ist bekannt. Entsprechende Verfahren werden für Ionenaustauscheranwendungen eingesetzt. Ionen­ austauscher sind aber für die Schadstoffverwahrung radioaktiver Stoffe nicht geeignet, da die Stabilität der Metallionenbindung (Coulombsche Bindung) keine Elutionsstabilität gewährleistet. Die Regenerierung der Ionenaustauscher führt darüber hinaus zu radioaktiven Salzkonzentraten, deren Entsorgung wiederum Probleme bereitet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, mit denen die Abtrennung der radioaktiven Wasserinhaltsstoffe in einem Einschrittverfahren mit einer Abproduktminimierung ermöglicht wird und mit denen die Möglichkeit der Immobilisierung der Abprodukte für eine Endlagerung geschaffen wird.

Konkret besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, durch die es gelingt, die radioaktiven Wasserinhaltsstoffe (¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, Uran- und Plutoniumverbindungen) aus Wasser an einem Inertstoff zu binden, den bindenden Inertstoff in seiner Menge zu minimieren und den Inertstoff und die radioaktiven Wasserinhaltsstoffe durch chemische bzw. physikalische Umwandlung in elutionsstabile Körper zu verwandeln.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch ein Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und eine Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11 gelöst.

Dabei werden die an sich bekannten Abtrennschritte

• - Uran- und Plutoniumabtrennung mittels des organischen Polymeraggregates (z. B. GoPur^® 3000) und
• - Alkali- und Erdalkaliabtrennung mit Alumosilicaten
  zu einem neuen Verfahren, bei dem eine Schwebebettkaskade verwendet wird, gekoppelt. Die Abprodukte (Schlamm) des Verfahrens eluationsstabil verglast.

Das Schwebebett, das beispielsweise in einer n-stufigen (n = 1, 2, . . . n) Schwebebett­ kaskade realisiert sein kann, wird vorteilhafterweise gemeinsam aus gleichverteilten Polymeraggregat- und Alumosilicatflocken als Adsorber im Gegenstrom zu dem zu reinigenden Wasser die Arbeitszone durchlaufen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Immobilisierung wird das mit radioaktiven Stoffen belastete Rohwasser kontinuierlich über ein Reaktionsbecken, welchem bei Anfahren der Anlage auch das Polymeraggregat und die Aumosilicate zudosiert werden, geführt. Nach dem Reaktionsbecken fließt die darin entstandene Suspension aus Rohwasser und Polymeraggregat-/Alumosilicatflocken in den Eindicker, in dem sich eine Klarwasser-, eine Arbeits- und eine Absetzzone ausbilden. Aus der Klarwasserzone wird das Klarwasser und aus der Absetzzone der Schlamm abgezogen. Der Schlamm wird dann der Weiterverarbeitung, z. B. der Verglasung, oder zur erneuten Abtrennung, beispielsweise in der nächsten Einheit der Schwebebettkaskade dem nächsten Reaktionsbecken zugeführt. Das erfolgt aber sowohl in derselben als auch in der nächsten Einheit über einen Konditionierungstank. Diesem Konditionierungstank werden im normalen kontinuierlichen Betrieb auch die Polymeraggregatlösung und das Alumosilicat zugeführt.

Darüber hinaus kann ein Teilstrom des Eindicker-Unterausganges zusätzlich auch zur Regeneration des Polymeraggregates abgezogen werden. Die Regeneration als solche ist an sich bekannt.

Vorteilhafterweise werden als Polymeraggregat GoPur^® 3000 und als Alumosilicat Verbindungen mit Band-, Blatt- und/oder Raumnetzstruktur des Siliciumdioxidgitters (z. B. Kaolin), eingesetzt.

Darüber hinaus werden die mit radioaktiven Wasserschadstoffen belasteten Schwebebestandteile entsorgt. Das kann sowohl durch Erhitzen bis zur Verglasung, vorteilhafterweise unter Zusatz von Glasbruch, erfolgen.

Durch die dem Verfahren immanente Mehrfachabtrennung der Wasserinhaltsstoffe bei der Passage der Schwebebettkaskade wird eine einstellbar hohe Auslastung der Bindungskapazität der Reaktanten (Polymeraggregat und Alumosilicat) für die Schadstoffe gewährleistet. In Abb. 1 ist das vorgeschlagene Schwebebettverfahren schematisch dargestellt.

Mit dem vorteilhaften und kontinuierlich arbeitenden erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Nutzung eines Schwebebettes aus Polymeraggregatflocken und Alumosilicaten die effektive Reinigung des im Eindicker aufsteigenden Wassers von Radionuklidspuren sowohl im Bereich des Urans und der Transurane als auch für wesentliche Spaltprodukte (Cs-137, Sr-90) realisiert, wobei die Nutzung des Schwebebettes auch in einer n-stufigen (n = 1, 2, . . n) Kaskade erfolgen kann, wodurch der Reinigungsgrad prinzipiell auf 10^-2n bis 10^-3n nach Vorgabe erhöht werden kann.

Der zu reinigende Rohwasserstrom (Zulauf) wird mit einem Gemisch rücklaufender Fällschlämme und frischer Fällmittel, das in einem Konditionierungstank vorbereitet wird, im sogenannten Neutralisierungsstank (Reaktionsbecken) zur Wechselwirkung gebracht. Neben pH-Wert-Anpassung und Oxidation erfolgt hier die Anlagerung der Schadstoffe an das Polymer- und Alumosilicat.

In einem Rundeindicker wird das einlaufende Gemisch unter die Oberfläche der sich bildenden Schlammgrenze eingebracht und steigt durch die Schlammzone (Arbeitszone) nach oben. Durch den intensiven Flüssig-Fest-Kontakt kommt es zu einer vollständigen Reinigung des Wassers, so daß der ablaufende Klarwasserstrom von Radionukliden befreit ist. Aus dem ständigen Schlammrücklaufstrom wird ein Teil zur Entsorgung ausgeschleust (Schlammabzug), während der Hauptteil des Polymerschlammes rückgeführt und damit für die erneute Absorption von Radionukliden zur Verfügung steht.

Die mehrfache Rezyklierung des Polymeraggregates, z. B. des Polymers GoPur 3000, sowie der Alumosilicate bewirkt eine vollständige Nutzung des Absorptionsvermögens für Uran- und Plutoniumverbindungen bzw. für Cäsium- und Strontiumverbindungen. Darüberhinaus führt sie nicht nur zu einer verbesserten Reinwasserqualität.

In Abb. 2 ist das Technologische Schema einer n-stufigen Schwebebettkaskade zur Reinigung radioaktiv kontaminierter Wässer dargestellt.

Im Reaktionbecken erfolgen die Belüftung und Neutralisation bzw. pH-Wert-Anpassung des zulaufenden Rohwasserstromes. Hier wird auch der rücklaufende Fällschlamm aus dem ersten und aus dem zweiten Eindicker - E1 bzw. E2 - (jeweils teilweise) über den Konditionierungstank K1 dem Wasserstrom zugesetzt.

Nach ausreichender Reaktionszeit (30 min bis 1 h) verläßt die Wasser-Schlamm-Suspension das Reaktionsbecken und gelangt in den Eindicker E1, in dem sich die erste Stufe der Schwebebettkaskade befindet. Der abgesetzte und gravitativ verdichtete Fällschlamm wird teilweise im Schlammkreislauf nach K1 zurückgeführt, teilweise zur Entsorgung der akkumulierten Fällprodukte mit den Radionukliden abgezogen. Auf diese Weise verlassen neben den Radionukliden auch andere anorganische Fällprodukte, wie Metallhydroxide, den Reinigungskreislauf.

Das von Metallionen weitgehend entlastete und von Radionukliden bereits in erheblichem Umfang befreite Reinwasser verläßt E1 in dem zweiten Konditionierungstank K2, wo die intensive Vermischung mit rücklaufendem Fällschlamm aus dem Eindicker E3 sowie mit Flockungshilfsmitteln erfolgt. Nur im letzten Konditionierungstank Kn erfolgt die Frischzugabe von Adsorbern (Polymeraggregat, z. B. GoPur 3000, und Alumosilicat), damit wird vermieden, daß über rezyklierte Adsorber oder Fällschlämme Radioaktivität in die letzte (sauberste) Sedimentationsstufe getragen wird.

Der Durchlauf der Adsorber erfolgt im Gegenstrom zu dem zu reinigenden Wasser, damit wird eine vollständige Nutzung bis zur Auslastung Ihrer Bindungskapazität erreicht. Das Reinwasser durchläuft vor Abgang einen rückspülbaren Filter, um verbliebene Schwebstoffe zu eliminieren.

Optional besteht die Möglichkeit, aus dem Schlammabzug durch Behandlung mit Schwefelsäure das Adsorbermaterial zurückzugewinnen und in den Prozeß zu rezyklieren (vgl. DD 295 335). Dies sollte bei höheren sonstigen Schadstofffrachten - wie Eisen, Arsen u. a. Metalle - durch Teilabzug des Schlammes aus E2 erfolgen, um bereits gefällte Schadstoffe nicht erneut in Lösung zu bringen. Die Rückführung des regenerierten Adsorbers erfolgt in die vorletzte Kaskadenstufe, um einen höchstmöglichen Grad der Endreinigung zu erhalten.

Das beschriebene technologische Schema des Verfahrens ist prinzipiell für eine beliebige Anzahl von Kaskadenstufen realisierbar. Bei Verringerung der Stufenzahl auf n < 3 wird das Rücklaufschema der Fällschlämme entsprechend vereinfacht, so daß bei n = 1 das auf Abb. 1 dargestellte Grundschema erreicht wird. Der Reinigungsgrad pro Kaskade liegt für die obengenannten Radionuklide durchschnittlich im Bereich 10^-2 ... 10^-3, so daß in der n-Stufenkaskade ein Gesamtreinigungsgrad von (10^-2n ... 10^-3n) theoretisch erreichbar ist. Der effektiv erreichbare Reinigungsgrad wird durch die in die letzten Kaskadenstufen eingetragenen Restaktivitäten (Radioaktivität der Fäll- und Flockungsmittel, Rücklauf aus der Rezyklierung, Staubeintrag in offene Wasserflächen usw. ) begrenzt. Der Frischansatz von Adsorbern und Flockungsmitteln erfolgt daher mit filtriertem Reinwasser.

Die vielfache Schlammrückführung im Kreislauf führt zu einer vollständigen Ausnutzung der Bindungskapazität der eingesetzen Materialien, zur Abtrennung auch kleinster Schadstoffkonzentrationen, die für radioaktive Verunreinigungen typisch sind. Sie führt weiter zu einer leichter entwässerbaren Konsistenz des Fällschlammes, der eine höhere Dichte aufweist.

Mit der Anordnung einer Schwebebettkaskade gemäß Abb. 2 können radioaktiv kontaminierte Wässer in einem sehr breiten pH-Bereich 4 < pH < 8, auch bei Anwesenheit weiterer Kontaminanten im Rohwasser (z. B. Arsen), von höchsten radioaktiven Kontaminationen am Einlauf bis auf beliebig geringe radioaktive Kontaminationen am Auslauf gereinigt werden.

Das auf Abb. 2 dargestellte technologische Schema sichert nicht nur den höchsten und vorgebbaren Reinigungsgrad (geringste Restaktivität), sondern auch einen minimalen Einsatz von Adsorbern und damit auch eine minimale Menge anfallender und zu entsorgender radioaktiver Restschlämme.

Durch die Verwendung von Alumosilicaten für die Cs- und Sr-Bindung wird gleichzeitig die Möglichkeit zur Einbindung der Abprodukte in eine Glasmatrix und damit zu einer elutionsstabilen Einlagerung in Inertkörpern gegeben. Bei der Verglasung können kompakte Glaskörper gegossen werden, in denen infolge Selbstabsorption nicht nur die Alphastrahlung praktisch vollständig absorbiert, sondern auch ein großer Teil der beta- und Gammastrahlung im Glaskörper absorbiert wird. Die von außen meßbare Strahlungsintensität an der Oberfläche des verglasten Produktes ist daher wesentlich geringer als die Zerfallsraten, die für eine dünne Schlammschicht, bei gleichem Radionuklidinventar, gemessen wird.

Bei Immobilisierung durch Vitrifizierung erfolgt eine weitere Volumenreduzierung der zu entsorgenden Reststoffe und eine langfristig stabile Einbindung in die amorphe Glasmatrix. Der Verglasungsprozeß ist durch Zumischung von Glasbruch zusätzlich steuerbar.

Je nach Art und Menge der vorhandenen Kontaminationen kann alternativ auch der Weg einer dauerhaften Einbindung mit anorganischenn Bindemitteln erfolgen. Dabei wird vorbehandelter kontaminierter Schlamm in betonartige Blöcke mineralisch eingebunden.

Das beschriebene Verfahren kann prinzipiell für beliebige Größen des Rohwasserstromes realisiert werden. Praktikabel sind Anlagen mit einer Kaskadenkapazität im Bereich (5.10^-2 ... 5.10²) m³/h. Bei größeren Rohwasserströmen empfiehlt sich der Aufbau mehrerer, parallel betriebener Kaskaden. Die Durchflußkapazität bestimmt die Anlagendimension. Für den obengenannten Kapazitätsbereich variiert der Durchmesser der Rundeindicker in weiten Grenzen, und das hier beschriebene Verfahren läßt sich damit sowohl in transportablen Kompakt-Wasserreinigungsanlagen wie auch stationären Großanlagen einsetzen.

Bei der Koppelung der an sich bekannten Abtrennschritte wird überraschend ein synergistischer Effekt erreicht. So ist der Abtrenneffekt der Einzelionen bei Anwendung der Schwebebettkaskade unter Verwendung des Polymeraggregates, z. B. GoPur^® 3000, und Alumosilicaten höher als die Summe der Einzelabtrennungen. Weiter wurde überraschend festgestellt, daß eine befürchtete und bei Jasmund und Lagaly, "Tonminerale und Tone", Steinkopf-Verlag Darmstadt 1993, S. 153 ff beschriebene negative Beeinflussung der Alumosilicate durch Blockierung der bindenden Reaktionszentren durch Polymere bei Anwendung des Verfahrens mit Polymeraggregat, z. B. GoPur^® 3000, nicht auftritt.

Mit der vorliegenden Erfindung konnten die in den Lösungen nach dem Stand der Technik auftretenden Mängel beseitigt werden.

In nachfolgenden Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden, wobei wie bereits erwähnt, Abb. 1 das Schwebebettverfahren (Einzeleinheit) und in Abb. 2 die n-stufige Schwebebettkaskade schematisch dargestellt sind.

Beispiel 1 Abtrennung radioaktiver Wasserinhaltsstoffe

Die Schwebebettkaskade (Bild 2) wird im Verlauf von 72 Stunden mit 500 l einer 5%igen Kaolinsuspension und unmittelbar parallel mit 1.500 l einer 1-prozentigen GoPur^® 3000 Lösung in N/10 Salzsäure beaufschlagt. Bis zur Einstellung eines stabilen Schwebebettes in den einzelnen Kaskadenstufen wird radioaktiv unbelastetes Wasser im Kreislauf gefahren. Die Durchflußgeschwindigkeit beträgt in der verwendeten Kaskade mit 3 Stufen 100 l/h.

Bei stabil eingestelltem Schwebebett wird ein radioaktiv belastetes Wasser in die Kaskade gefahren. In Tabelle 1 werden Ausgangsaktivitäten und Abtrennerfolge dargestellt.

Angegeben werden weiter vergleichsweise die mit GoPur^® 3000 und die mit (einem auch in der Kaskade verwendeten) Kaolin, jeweils im batch-Verfahren und in gleicher Reaktantenkonzentration ermittelten Restaktivitäten.

Tabelle 1 Restaktivitäten nach Reinigung radioaktiv belasteter Wässer

Die Ausschleusung von 1 l/Stunde GoPur^® 3000/Zeolith-Dünnschlamm im eingefahrenen Zustand erfolgt in der 1. Kaskadenstufe und liefert einen gut sedimentierenden Schlamm. Über eine Excenterschneckenpumpe erfolgt die Befüllung einer Kammerfilterpresse. Der radioaktiv belastete (3,5 MBq/kg) Feststoff mit <50% Trockengehalt wird der Entsorgung zugeführt.

Beispiel 2 (Schwebebett-Kaskade)

Wasserreinigung nach Beispiel 1, zur Uranfixierung bei Mehrfachpassage des verunreinigten Wassers durch das Schwebebett bei pH = 7 und 20°C.

Tabelle 2 Einfluß der Schwebebett-Passagen auf das Abtrennergebnis

Beispiel 3 Schlammentwässerung

Die Wasserreinigung erfolgt nach Beispiel 1. Die Ermittlung des Wassergehaltes der Schlämme wird nach Filtration bei 200 mbar über eine G2 Filternutsche nach 5 Minuten vorgenommen.

Schlamm
Wassergehalt
Kaolin	30,5%
GoPur®3000	89,2%
Filtrierter Schlamm der Schwebebettkaskade	22,8%

Beispiel 4 pH-Einfluß

Wässer mit radioaktiver Schadstofffracht und variierenden pH-Werten wurden nach Beispiel 1 mit dem GoPur^® 3000/Kaolin Schwebebett (einfacher Reinigungsschritt) von ihrer Fracht befreit. Tabelle 4 zeigt die Abtrennergebnisse.

Tabelle 4 Einfluß der Acidität von Wässern auf die Abtrennergebnisse

Beispiel 5 Wirksamkeit unterschiedlicher Alumosilicate

In einer Vorgehensweise, die in Beispiel 1 detailliert beschrieben wurde, werden statt des Kaolins Alumosilicate mit anderem Schichtgittertyp zur Realisierung des Schwebebettes verwendet. Tabelle 5 dokumentiert die Ergebnisse.

Tabelle 5 Abtrennung radioaktiver Wasserinhaltsstoffe mit dem Schwebebettverfahren

Beispiel 6 Verglasung

Die Verglasung von Kaolin und GoPur^® 3000 erfolgt auf zwei Wegen. Zum einen wird durch elektromagnetische Induktion in dem leitfähigen Schlamm eine Erwärmung induziert, die über eine Trocknung des Schlammes zur Schmelze führt und ein glasartiges Material entstehen läßt, das dann deponiert werden kann.

Eine zweite Möglichkeit, die zur Verglasung bei 1.400-1.600°C erforderlichen Temperaturen zur realisieren, besteht in der Anwendung einer Widerstandsheizung, die die Übertragung der Energie auf den Schlamm und schließlich den Feststoff ermöglicht.

Tabelle 6 weist eine Minderung der äußerlich meßbaren Strahlungsintensität nach der Verglasung infolge Eigenabsorption der Strahlung im Immobilisat aus. Ein weiterer Vorteil besteht in der wesentlich geringeren Mobilisierbarkeit der Radionuklide in wässrigen Medien, darunter auch schwachen Säuren mit pH ≧4.

In Tabelle 6 sind entsprechende Meßergebnisse für die Strahlenmessung und die Mobilisierbarkeit von Uran in schwach schwefelsaurer Lösung dargestellt.

Tabelle 6 Reduzierung der Strahlenbelastung der Umgebung und der Mobili­ sierbarkeit von Uran bei Elution in schwefelsaurer Lösung (pH = 4)

Claims (11)

1. Verfahren zur Immobilisierung von radioaktiven Wasserinhaltsstoffen, insbesondere Cs-137-, Sr-90-, Uran- und Plutoniumverbindungen, aus Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Immobilisierung in einem einstufigen Verfahren erfolgt, indem die einzeln an sich bekannten Verfahren zur Uran- und Plutoniumabtrennung mittels eines organischen Polymeraggregates mit Amidoxim- und Hydroxamsäurestrukturen und zur Alkali- und Erdalkalimetall­ abtrennung mittels Alumosilicaten gleichzeitig in einem Prozeß ablaufen, wobei in der Arbeitszone des Prozesses ein Schwebebett aus Polymeraggregat- und Alumosilicatflocken erzeugt wird, die Polymeraggregat- und Alumosilicatflocken als Adsorber im Gegenstrom zu dem zu reinigenden Wasser diese Arbeitszone durchlaufen, kontinuierlich Rohwasser zugeführt, Klarwasser und Schlamm abgeführt, und anschließend die Abprodukte (Schlamm) des Verfahrens eluationsstabil verglast werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwebebett in einer n-Stufigen Kaskade (Schwebebettkaskade) realisiert wird, wobei n = 1, 2, . . . n sein kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit radioaktiven Stoffen belastete Rohwasser kontinuierlich über ein Reaktionsbecken und einen Eindicker mit Klarwasser-, Arbeits- und Absetzzone, aus welchem das Klarwasser und der Schlamm abgezogen werden, geführt wird und dieser Ablauf n-mal, je nach Schwebebettkaskadenlänge wiederholt wird, wobei die Schlammrückführung in das Reaktionsbecken über einen Konditionierungstank erfolgt, in den im kontinuierlichen Betrieb auch die Polymerlösung und die Alumosilicate zugeführt werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Polymeraggregat mit Amidoxim- und Hydroxamsäurestrukturen das Produkt GoPur^® 3000 eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Alumosilicate Verbindungen mit Band-, Blatt- und/oder Raumnetzstruktur des Siliciumdioxidgitters eingesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Alumosilicat Kaolin eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit radioaktiven Wasserschadstoffen beladenen Schwebebestandteile durch Erhitzen verglast werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren unter Zusatz von Glasbruch erfolgt.

9. Vorrichtung zur Immobilisierung von radioaktiven Wasserinhaltsstoffen zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer oder mehreren nacheinanderfolgenden Einheiten zusammengesetzt ist und jeweils eine Einheit aus mindestens einem Reaktionsbecken, in welches das radioaktiv belastete Rohwasser und die Polymeraggregat- und Alumosilicatflocken eingebracht werden, mindestens einem Eindicker mit Klarwasserzone, aus welchem das Klarwasser abgeführt wird, einer Arbeitszone, in welcher das Schwebebett erzeugt wird und einer Absetzzone, aus welcher der Schlamm abgeführt und verglast bzw. zum Reaktionsbecken der nächsten Einheit abgeführt wird, besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus n (n = 1, 2, . . . n) Einzeleinheiten besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktionsbecken, in dem das Rohwasser zugeführt wird, mindestens ein Konditionierungstank vorgeschaltet ist, in welchem die Polymeraggregat- und Alumosilicatflocken eingebracht werden und durch das der zum Reaktionbecken rückgeführte Schlamm geführt wird.