DE19943353A1 - Verfahren zur Behandlung von Abfall von Kernbrennstoffhandhabungseinrichtungen und Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Eine Abfallbehandlungseinrichtung behandelt radioaktiv kontaminierten Abfall von einer Kernbrennstoffmaterialhandhabungseinrichtung, um den radioaktiv kontaminierten Abfall durch Einsatz einer Salzschmelzelektrolyse zu dekontaminieren, und verwendet die Salzschmelze wieder, so daß keine zusätzlichen radioaktiven Abfälle erzeugt werden. Radioaktiv kontaminierter Abfall (10) von einer Kernbrennstoffmaterialhandhabungseinrichtung wird einer Elektrolyse in einer Salzschmelzelektrolyseeinheit (20) unterworfen, um den Abfall (10) zu dekontaminieren. Das zum Dekontaminieren des Abfalls (10) verwendete Salz (16) wird gefiltert, um von dem benutzten Salz (16) Kernbrennstoffmaterialien (19) abzutrennen. Das gefilterte Salz (18) wird von der Salzschmelzelektrolyseeinheit (20) wiederverwendet. Das Salz, welches an dem dekontaminierten Abfall (12) anhaftet, wird durch eine Verdampfungseinheit (59) zurückgewonnen, und das zurückgewonnene Salz (15) wird von der Salzschmelzelektrolyseeinheit (20) wiederverwendet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung elektrisch leitfähigen Abfalls, der mit Kernbrennstoffmaterialien kontaminiert ist, und von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung entsorgt werden soll, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Behandeln kontaminierten metallischen Abfalls, der anfällt, wenn eine Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung abgebaut wird, beispielsweise Abfall-Stahlmaterialien, die mit Kernbrennstoffmaterialien kontaminiert sind, oder ein Adsorptionsmittel, welches zum Adsorbieren von Kernbrennstoffmaterialien verwendet wird, die in einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung vorhanden sind, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Fig. 20 zeigt ein typisches Beispiel für eine Einrichtung zur Durchführung eines elektrolytischen Poliervorgangs, der im allgemeinen zum Dekontaminieren von Abfall verwendet wird, der mit radioaktiven Substanzen kontaminiert ist, beispielsweise Kernbrennstoffmaterialien (nachstehend als "radioaktiver kontaminierter Abfall" bezeichnet) mittels Elektrolyse. Wie in Fig. 20 dargestellt ist, wird ein radioaktiv kontaminierter Abfall 3 durch ein Haltegerät 2 gehaltert, und wird in eine Elektrolytlösung eingetaucht, die in einem Elektrolysebehälter 1 aus Edelstahl enthalten ist. Der radioaktiv kontaminierte Abfall 3 dient als Anode. Eine Kathode 4 ist in die Wasserelektrolytlösung 5 eingetaucht. Wenn es sich bei dem radioaktiv kontaminierten Abfall 3 um Edelstahlabfall handelt, wird eine Phosphorsäurelösung als die Wasserelektrolytlösung 5 eingesetzt, die als Bad dient. Wenn der radioaktiv kontaminierte Abfall 3 ein Material aus kohlenstoffhaltigem Stahl ist, wird eine Schwefelsäurelösung als die Wasserelektrolytlösung 5 verwendet. Das Haltegerät 2 und die Kathode 4 sind an eine Gleichspannungsversorgung 6 angeschlossen. Wenn durch die Gleichspannungsversorgung 6 eine Gleichspannung über das Haltegerät 2 und die Kathode 4 angelegt wird, arbeitet der radioaktiv kontaminierte Abfall 3 als Anode. Eine Oberflächenschicht des radioaktiv kontaminierten Abfalls 3 löst sich in der Wasserelektrolytlösung 5 auf, wobei gleichzeitig radioaktive Kontaminierungen frei werden, die an dem radioaktiv kontaminierten Fall 3 anhaften. Ein Teil der Substanzen, die sich von dem radioaktiv kontaminierten Abfall 3 gelöst haben, bleibt in der Wasserelektrolytlösung 5, und der Rest schlägt sich in einem Schlamm 8 am Boden des Elektrolysebehälters 1 nieder. An der Kathode 4 aus Edelstahl wird Wasserstoff 7 erzeugt.

Wenn radioaktiv kontaminierter Abfall mit dem elektrolytischen Polierverfahren unter Verwendung der Wasserelektrolytlösung 5 als Bad durchgeführt wird, fließt im allgemeinen der Strom nicht gleichförmig über die gesamte Oberfläche des radioaktiv kontaminierten Abfalls, wenn der radioaktiv kontaminierte Abfall eine komplizierte Form aufweist, da der Widerstand des Bades hoch ist. Der Dekontaminierungseffekt des elektrolytischen Poliervorgangs wird daher für einige Abschnitte des radioaktiv kontaminierten Abfalls verringert. Läßt man einen hohen Strom durch das Bad fließen, um die Elektrolysebearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, so wird in Folge des hohen Widerstandes des Bades Wärme in dem Bad erzeugt. Der Wasserstoff 7, der während des elektrolytischen Poliervorgangs an der Kathode 4 erzeugt wird, führt zu Sicherheitsproblemen. Es ist schwierig, radioaktive Substanzen zu entfernen, die sich in der Abfall-Wasserelektrolytlösung 5 angesammelt haben, insbesondere derartige Substanzen, die sich in der Abfall-Wasserelektrolytlösung 5 aufgelöst haben. Die Abfall-Elektrolytlösung 5 kann nicht wiederverwendet werden, und bildet zusätzlichen radioaktiv kontaminierten Abfall. Daher steigt die Gesamtmenge an radioaktiv kontaminiertem Abfall an.

Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehend geschilderten Probleme entwickelt und daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Behandlung von Abfall von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung, welches einfach einen kontaminierten Abfall dekontaminieren kann, der eine komplizierte Form aufweist, welches kein Abwasser ausstößt, bei welchem wiederholt eine Elektrolyselösung verwendet werden kann, und welches keinen zusätzlichen Abfall erzeugt.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Einrichtung zur Ausführung des voranstehend genannten Verfahrens.

Gemäß einer ersten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Behandlung elektrisch leitfähigen Abfalls, der mit Kernbrennstoffmaterialien von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung kontaminiert ist, einen Salzschmelzeelektrolysevorgang zum Entfernen der Kernbrennstoffmaterialien auf, die an einer Oberfläche des Abfalls anhaften, durch Eintauchen des Abfalls in eine Salzschmelze, damit eine Oberflächenschicht des Abfalls elektrochemisch in der Salzschmelze aufgelöst wird; und einen Filtervorgang zum Filtern der Salzschmelze, die in dem Salzschmelzeelektrolysevorgang verwendet wird, um von der Salzschmelze die Kernbrennstoffmaterialien abzuziehen, die von der Oberfläche des Abfalls entfernt wurden und sich in der Salzschmelze angesammelt haben. Das geschmolzene Salz, welches in dem Filtervorgang gefiltert wird, wird in dem Salzschmelzelektrolysevorgang wiederverwendet.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren weiterhin einen Verdampfungsvorgang zum Entfernen der Salzschmelze, die an einer Oberfläche des Abfalls anhaftet, der durch den Salzschmelzeelektrolysevorgang behandelt wurde, und aus der Salzschmelze herausgenommen wurde, durch Erhitzung des Abfalls, so daß das daran anhaftende geschmolzene Salz verdampft. Das geschmolzene Salz, welches in dem Verdampfungsvorgang zurückgewonnen wird, wird in dem Salzschmelzelektrolysevorgang wiederverwendet.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren weiterhin einen Reinigungsvorgang zum Entfernen des geschmolzenen Salzes, welches an dem Abfall anhaftet, der durch den Salzschmelzelektrolysevorgang behandelt wurde, und aus der Salzschmelze herausgenommen wurde, durch eine Reinigungsflüssigkeit, und einen Verdampfungstrocknungsvorgang zum Trocknen des geschmolzenen Salzes, welches in der Reinigungsflüssigkeit enthalten ist, durch Verdampfen der in dem Reinigungsvorgang verwendeten Reinigungsflüssigkeit. Das geschmolzene Salz, welches in dem Verdampfungstrocknungsvorgang zurückgewonnen wird, wird erneut in dem Salzschmelzelektrolysevorgang eingesetzt, und die Reinigungsflüssigkeit, die in dem Verdampfungstrocknungsvorgang verdampft wird, wird in dem Reinigungsvorgang wiederverwendet.

Vorzugsweise werden in dem Salzschmelzelektrolysevorgang das geschmolzene Salz und der Abfall, der in die Salzschmelze eingetaucht ist, in bezug aufeinander bewegt, um die Kernbrennstoffmaterialien von der Oberfläche des Abfalls zu entfernen.

Vorzugsweise ist in dem Salzschmelzelektrolysevorgang der Abfall in einem Korb enthalten, der als eine Elektrode für die Elektrolyse dient, und wird der Korb in der Salzschmelze in Schwingungen versetzt.

Vorzugsweise ist in dem Salzschmelzelektrolysevorgang der Abfall in einem Korb enthalten, der als eine Elektrode bei der Elektrolyse dient, und wird der Korb in der Salzschmelze gedreht.

Vorzugsweise wird in dem Seitenschmelzeelektrolysevorgang das geschmolzene Salz oder Metall gegen den Abfall gespritzt, der in die Salzschmelze eingetaucht ist.

Vorzugsweise wird ein flüssiges Metall, welches sich in einer flüssigen Phase bei einer Temperatur befindet, die ausreichend hoch ist, um das geschmolzene Salz im geschmolzenen Zustand zu halten, in der Salzschmelzed als eine Elektrode für den Salzschmelzeelektrolysevorgang angeordnet.

Wenn die Kernstoffbrennmaterialien Oxide sind, umfaßt das Verfahren vorzugsweise weiterhin einen Reduziervorgang zum Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen, bevor mit dem Abfall der Salzschmelzelektrolysevorgang durchgeführt wird.

Vorzugsweise werden in dem Reduziervorgang die Kernbrennstoffmaterialien dadurch zu Metallen reduziert, daß man die Kernbrennstoffmaterialien mit einem Reduziermittel reagieren läßt.

Vorzugsweise umfaßt der Reduziervorgang das Eintauchen des Abfalls, der mit den Kernbrennstoffmaterialien kontaminiert ist, in eine reduzierende Salzschmelze, das Zuführen eines Reduziermittels zu der reduzierenden Salzschmelze, das Anlegen einer Spannung, welche keine Zersetzung der reduzierenden Salzschmelze hervorruft, über eine Anode und eine Kathode, die in die reduzierende Salzschmelze eingetaucht sind, um das Reduziermittel zu regenerieren, welches mit den Kernbrennstoffmaterialien reagiert hat.

Vorzugsweise umfaßt der Reduziervorgang das Eintauchen des mit den Kernbrennstoffoxiden kontaminierten Abfalls in eine reduzierende Salzschmelze, und das Reduzieren der Kernbrennstoffoxide zu Metallen durch Anlegen einer Spannung über eine Anode und eine Kathode, die in die reduzierende Salzschmelze eingetaucht sind, zum elektrolytischen Reduzieren.

Gemäß einer zweiten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Behandlung eines elektrisch leifähigen Abfalls, der mit Kernbrennstoffmaterialien von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung kontaminiert ist, einen Reduziervorgang zum Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen; einen Wärmeschmelzvorgang zur Erzeugung einer Salzschmelze durch Erhitzen und Schmelzen der Metalle, die durch das Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt werden, und des Abfalls; und einen Salzschmelzeelektrolysevorgang zum Rückgewinnen der Metalle, die durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt wurden, und in der Salzschmelze enthalten sind, durch Anlegen einer Spannung über eine Anode und eine Kathode, die in die Salzschmelze eingetaucht sind, so daß sich die durch Reduzierung der Kernbrennstoffmaterialien erzeugten Metalle an der Kathode ablagern.

Vorzugsweise wird ein Chlorid oder ein Hydrid mit der selben Art von Kation wie bei der Salzschmelze der Salzschmelze hinzugefügt, um den Schmelzpunkt der Salzschmelze abzusenken, so daß die Betriebstemperatur der Salzschmelze in dem Salzschmelzelektrolysevorgang verringert wird.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren zusätzlich einen Reinigungsvorgang zum Abtrennen der Kernbrennstoffmaterialien von dem Abfall, durch Reinigen der Kernbrennstoffmaterialien, die sich in dem Salzschmelzelektrolysevorgang an der Kathode abgelagert haben, und des Abfalls durch eine Reinigungsflüssigkeit, um den Abfall in der Reinigungsflüssigkeit aufzulösen; und einen Oxidationsvorgang zur Umwandlung der Kernbrennstoffmaterialien, die durch den Reinigungsvorgang von dem Abfall abgetrennt wurden, in Oxide durch Oxidation der Kernbrennstoffmaterialien; wobei der Abfall ein Adsorptionsmittel ist, welches in der Kernbrennstoffmaterialhandhabungseinrichtung verwendet wurde.

Vorzugsweise umfaßt das Verfahren weiterhin einen Verdampfungstrocknungsvorgang zum Trocknen des Adsorptionsmittels, das in der Reinigungsflüssigkeit enthalten ist, durch Verdampfung der Reinigungsflüssigkeit, die in dem Reinigungsvorgang verwendet wird. Die Reinigungsflüssigkeit, die durch den Verdampfungstrocknungsvorgang verdampft wird, wird in dem Reinigungsvorgang wiederverwendet.

Gemäß einer dritten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine Einrichtung zur Behandlung elektrisch leitfähigen Abfalls, der mit Kernbrennstoffmaterialien von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung kontaminiert ist, eine Salzschmelzeelektrolyseeinheit zum Entfernen der Kernbrennstoffmaterialien auf, die an einer Oberfläche des Abfalls anhaften, durch Eintauchen des Abfalls in eine Salzschmelze, damit eine Oberflächenschicht des Abfalls elektrochemisch in der Salzschmelze aufgelöst wird; eine Filtereinheit zum Filtern der Salzschmelze, die in der Salzschmelzeelektrolyseeinheit eingesetzt wird, zum Abziehen der Kernbrennstoffmaterialien, die von der Oberfläche des Abfalls entfernt wurden, und sich in der Salzschmelze angesammelt haben, von der Salzschmelze, sowie eine Salzschmelzerückführleitung zum Zurückführen des geschmolzenen Salzes, das durch die Filtereinheit gefiltert wurde, zu der Salzschmelzeelektrolyseeinheit.

Vorzugsweise weist die Einrichtung weiterhin eine Verdampfungseinheit zum Entfernen des geschmolzenen Salzes, welches an einer Oberfläche des Abfalls anhaftet, der von der Salzschmelzelektrolyseeinheit bearbeitet wurde, und aus der Salzschmelze entnommen wurde, durch Erhitzen des Abfalls, so daß das an diesem anhaftende geschmolzene Salz verdampft, und weist eine Salzschmelzerückführleitung zum Zurückführen des geschmolzenen Salzes, welches von der Oberfläche des Abfalls durch die Verdampfungseinheit entfernt wurde, zu der Salzschmelzeelektrolyseeinheit auf.

Vorzugsweise weist die Einrichtung weiterhin eine Reinigungseinheit zum Entfernen des geschmolzenen Salzes, welches an dem Abfall anhaftet, der durch die Salzschmelzelektrolyseeinheit behandelt wurde, und aus der Salzschmelze entnommen wurde, durch eine Reinigungsflüssigkeit auf, sowie eine Verdampfungstrocknungseinheit zum Trocknen des geschmolzenen Salzes, welches in der Reinigungsflüssigkeit enthalten ist, durch Verdampfung der von der Reinigungseinheit verwendeten Reinigungsflüssigkeit, eine Salzschmelzerückführleitung zum Zurückführen des geschmolzenen Salzes, welches durch die Verdampfungstrocknungseinheit zurückgewonnen wurde, zu der Schmelzsalzelektrolyseeinheit, und eine Reinigungsflüssigkeitsrückführleitung zum Zurückführen der Reinigungsflüssigkeit, die durch durch die Verdampfungstrocknungseinheit verdampft wurde, zu der Reinigungseinheit.

Vorzugsweise ist die Salzschmelzeelektrolyseeinheit mit einem Antriebsmechanismus versehen, der dazu dient, eine Relativbewegung der Salzschmelze und des in die Salzschmelze eingetauchten Abfalls zu erzeugen.

Vorzugsweise ist darüber hinaus die Salzschmelzelektrolyseeinheit mit einem Korb versehen, der den Abfall aufnehmen kann, und als Elektrode für die Elektrolyse dient, und versetzt der Antriebsmechanismus den Korb in der Salzschmelze in Schwingungen.

Vorzugsweise ist die Schmelzsalzelektrolyseeinheit zusätzlich mit einem Korb versehen, der den Abfall aufnehmen kann und als Elektrode für die Elektrolyse dient, und dreht der Antriebsmechanismus den Korb in der Salzschmelze.

Vorzugsweise umfaßt der Antriebsmechanismus eine Spritzvorrichtung zum Spritzen des geschmolzenen Salzes gegen den Abfall, der in die Salzschmelze eingetaucht ist.

Vorzugsweise ist die Schmelzsalzelektrolyseeinheit mit einer Elektrode versehen, die aus einem flüssigen Metall besteht, welches in die Salzschmelze eingetaucht ist, und sich in einer flüssigen Phase bei einer Temperatur befindet, die ausreichend hoch ist, um das geschmolzene Salz im geschmolzenen Zustand zu halten.

Vorzugsweise, nämlich wenn die Kernbrennstoffmaterialien Oxide sind, weist die Einrichtung weiterhin eine Reduziereinheit zum Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen auf.

Gemäß einer vierten Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine Einrichtung zur Behandlung elektrisch leitfähigen Abfalls, der mit Kernbrennstoffmaterialien von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung kontaminiert ist, eine Reduziereinheit zum Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen auf, eine Wärmeschmelzeinheit zur Erzeugung einer Salzschmelze durch Erhitzung und Schmelzen der Metalle, die durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt werden, und des Abfalls, und eine Salzschmelzelektrolyseeinheit zur Zurückgewinnung der Metalle, die durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt wurden, und in der Salzschmelze enthalten sind, durch Anlegen einer Spannung über eine Anode und eine Kathode, die in die Salzschmelze eingetaucht sind, so daß sich die durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugten Metalle an der Kathode ablagern.

Vorzugsweise ist der Abfall ein Adsorptionsmittel, welches zum Adsorbieren der Kernbrennstoffmaterialien in der Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung verwendet wird, und weist die Einrichtung zusätzlich eine Reinigungseinheit zum Abtrennen der Kernbrennstoffmaterialien von dem Abfall durch Reinigung der Kernbrennstoffmaterialien auf, die sich auf der Kathode der Salzschmelzelektrolyseeinheit abgelagert haben, sowie des Abfalls, durch eine Reinigungsflüssigkeit, damit sich der Abfall in der Reinigungsflüssigkeit auflöst, und eine Oxidationseinheit zum Umwandeln der Kernbrennstoffmaterialien, die von dem Abfall durch die Reinigungseinheit abgetrennt wurden, in Oxide durch Oxidieren der Kernbrennstoffmaterialien.

Vorzugsweise weist die Einrichtung weiterhin eine Verdampfungstrocknungseinheit zum Trocknen des Adsorptionsmittels auf, welches in der Reinigungsflüssigkeit enthalten ist, durch Verdampfen der von der Reinigungseinheit verwendeten Reinigungsflüssigkeit, sowie eine Reinigungsflüssigkeitsrückführleitung zum Rückführen der Reinigungsflüssigkeit, die von der Verdampfungstrocknungseinheit zurückgewonnen wurde, zu der Reinigungseinheit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Abfallbehandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abfall von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung;

Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht einer Salzschmelzelektrolyseeinheit, die bei der in Fig. 1 dargestellten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 3 eine schematische Längsschnittansicht einer Verdampfungseinheit, die bei der in Fig. 1 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Abfallbehandlungsverfahrens, welches mit der in Fig. 1 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung ausgeführt werden soll;

Fig. 5 eine schematische Längsschnittansicht einer Salzschmelzelektrolyseeinheit gemäß einer ersten Abänderung der Salzschmelzelektrolyseeinheit, die bei der in Fig. 1 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 6 eine schematische Längsschnittansicht einer Salzschmelzelektrolyseeinheit gemäß einer zweiten Abänderung der Salzschmelzelektrolyseeinheit, die bei der in Fig. 1 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 7 eine schematische Längsschnittansicht einer Salzschmelzelektrolyseeinheit gemäß einer dritten Abänderung der Salzschmelzelektrolyseeinheit, die bei der in Fig. 1 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Abfallbehandlungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abfall von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung;

Fig. 9 eine schematische Längsschnittansicht einer Reinigungseinheit, die bei der in Fig. 8 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 10 ein Flußdiagramm eines Abfallbehandlungsverfahrens, welches mit der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt werden soll;

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Abfallbehandlungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abfall von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung;

Fig. 12 eine schematische Längsschnittansicht einer Reduziereinheit, die bei der in Fig. 11 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 13 ein Flußdiagramm eines Abfallbehandlungsverfahrens, welches von der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt werden soll;

Fig. 14 eine schematische Längsschnittansicht einer Reduziereinheit gemäß einer ersten Abänderung der Reduziereinheit, die bei der in Fig. 11 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 15 eine schematische Längsschnittansicht einer Reduziereinheit gemäß einer zweiten Abänderung der Reduziereinheit, die bei der in Fig. 11 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer Abfallbehandlungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von Abfall von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung;

Fig. 17 eine schematische Längsschnittansicht einer Salzschmelzelektrolyseeinheit, die bei der in Fig. 16 gezeigten Abfallanordnungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 18 ein Flußdiagramm eines Abfallbehandlungsverfahrens, welches mit der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform durchgeführt werden soll;

Fig. 19 eine schematische Längsschnittansicht einer Reduziereinheit gemäß einer Abänderung der Reduziereinheit, die bei der in Fig. 16 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung vorgesehen ist; und

Fig. 20 eine schematische Längsschnittansicht eines Elektrolysebehälters zur Erläuterung eines herkömmlichen elektrolytischen Poliervorgangs zum Dekontaminieren von kontaminiertem Abfall.

Nachstehend werden eine Abfallbehandlungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ein Abfallbehandlungsverfahren beschrieben, welches mit dieser Abfallbehandlungseinrichtung durchgeführt wird.

Kernbrennstoffhandhabungseinrichtungen umfassen Uranbergwerke, Uranraffinationseinrichtungen, Umwandlungsanlagen, Anreicherungsanlagen, Kernbrennstoffbearbeitungsanlagen, Kernreaktoren, Wiederaufarbeitungsanlagen, Abfallentsorgungseinrichtungen, und Transporteinrichtungen zum Transportieren von Kernbrennstoffmaterialien zwischen diesen Einrichtungen und Anlagen.

Abfall von Kernbrennstoffhandhabungseinrichtungen umfaßt verschiedene Stahlmaterialien, die erzeugt werden, wenn Kernbrennstoffhandhabungseinrichtungen abgebaut werden, sowie Adsorptionsmittel, die dazu verwendet werden, Kernbrennstoffmaterialien in Kernbrennstoffhandhabungseinrichtungen festzuhalten. Die Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist dazu geeignet, kontaminierten Metallabfall zu behandeln, beispielsweise kontaminierte Stahlmaterialien, oder kontaminierten Metallabfall, der durch einen Vorbehandlungsvorgang in kleine Stücke geschnitten wurde.

Kernbrennstoffmaterialien umfassen Uran, Uranerze, Uranoxide, Uranchlorid, Uranflourid, Uranhydrid, Urannitrat und Uransulfat.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist die Abfallbehandlungseinrichtung eine Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 zum Dekontaminieren radioaktiv kontaminierten Abfalls 10 von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung mittels Salzschmelzelektrolyse unter Verwendung einer Salzschmelze 24 auf. Das Salz 24 haftet an dem dekontaminierten Abfall 12 an, der durch die Salzschmelzeelektrolyseeinheit 20 dekontaminiert wurde. Das an dem dekontaminierten Abfalls 12 anhaftende Salz 24 wird von dem Abfall 12 durch eine Verdampfungseinheit 59 abgetrennt. Die Verdampfungseinheit 59 schmilzt und verdampft das Salz 24 durch Erhitzung des an dem Abfall 12 anhaftenden Salzes 24 auf eine Temperatur, die nicht niedriger ist als sein Schmelzpunkt, um das Salz 24 von dem Abfall 12 zu trennen. Die Verdampfungseinheit 59 ist ein bekanntes Verdampfungsgerät, welches in der chemischen Verfahrenstechnik verwendet wird. Die Abfallbehandlungseinrichtung weist eine Rückführleitung 53 für zurückgewonnenes Salz zum Zurückführen des zurückgewonnenen Salzes 15 auf, welches von dem dekontaminierten Abfall 12 getrennt und durch die Verdampfungseinheit 59 zurückgewonnen wurde, und zwar an die Salzschmelzelektrolyseeinheit 20. Die Rückführleitung 53 für das zurückgewonnene Salz kann entweder nach Art eines Transportrohres oder nach Art eines Förderers ausgebildet sein.

Die Abfallbehandlungseinrichtung weist eine Filtereinheit 54 zum Filtern des verwendeten Salzes 16, das von der Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 benutzt wurde, auf, um Kernbrennstoffmaterialien 19 aus dem benutzten Salz 16 auszufiltern, und so das gefilterte Salz 18 zur Verfügung zu stellen. Die Filtereinheit 54 kann ein Filtergerät sein, welches üblicherweise in der chemischen Verfahrenstechnik eingesetzt wird, und die Kernbrennstoffmaterialien 19 und das gefilterte Salz 18 mittels Durchführung eines Filtervorgangs bei dem benutzten Salz 16 trennen kann.

Die Abfallbehandlungseinrichtung weist eine Rückführleitung 55 für das gefilterte Salz zum Zürückführen des gefilterten Salzes 18 zu der Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 auf. Die Rückführleitung 55 für das gefilterte Salz kann entweder nach Art eines Transportrohres oder nach Art eines Förderers ausgebildet sein.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist die Salzschmelzeelektrolyseeinheit 20 einen Elektrolysebehälter 20a auf, der aus einem kohlenstoffarmen Stahl hergestellt ist, einen Anodenkorb 21, der eine Gitteranordnung aus einem kohlenstoffarmen Stahl oder Edelstahl darstellt, und in dem Elektrolysebehälter 20a angeordnet ist, sowie ein Antriebsgerät 96. Der Korb 21 wird durch das Antriebsgerät 96 so angetrieben, daß er sich in einer Salzschmelze 24 dreht, die in dem Elektrolysebehälter 20a enthalten ist, um die Elektrolysereaktion durch Bewegung des radioaktiv kontaminierten Abfalls 10, der sich in dem Korb 21 befindet, in bezug auf die Salzschmelze 24 zu unterstützen.

Der Anodenkorb 21, der den radioaktiv kontaminierten Abfall 10 enthält, der mit Kernbrennstoffmaterialien kontaminiert ist, wird in die Salzschmelze 24 eingetaucht. Eine Kathode 23 aus einem kohlenstoffarmen Stahl ist in die Salzschmelze 24 eingetaucht. Bei einer Gleichspannungsversorgung 25 sind eine positive Elektrode und eine negative Elektrode mit dem Anodenkopf 21 bzw. der Kathode 23 verbunden. In Fig. 2 ist mit 26 eine Kathodenablagerung und mit 27 Schlamm bezeichnet.

Die Salzschmelze 24 ist ein Elektrolyt, der durch Schmelzen einer von mehreren chemischen Verbindungen oder Zusammensetzungen hergestellt wird, einschließlich eines Alkalimetallchlorids, eines Erdalkalimetallchlorids, eines Alkalimetallfluorids, eines Erdalkalimetallfluorids, eines Chlorids oder Fluorids, eines Elementes, welches in den elementaren Bestandteilen des Abfalls 10 vorhanden ist, oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser chemischen Verbindungen, wobei die Salzschmelze auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht niedriger ist als ihr Schmelzpunkt.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist die Verdampfungseinheit 59 einen Schmelztiegel 70 zum Erhitzen des dekontaminierten Abfalls 12, der durch die Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 dekontaminiert wurde und mit dem Salz 24 verunreinigt ist, sowie eine Induktionsheizspule 71 auf, welche den Schmelztiegel 70 umgibt. Der in dem Schmelztiegel 70 enthaltene, dekontaminierte Abfall 12 wird erhitzt. Daher schmilzt der dekontaminierte Abfall 12 und wird zu geschmolzenem Abfall 72, und verdampft das an dem dekontaminierten Abfall 12 anhaftende Salz 24 in der Gasphase. Das Salz 24 in der Gasphase fließt in der Richtung der Pfeile 73 und wird zurückgewonnen, so daß man das zurückgewonnene Salz 15 in der flüssigen Phase enthält.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 wird ein Verfahren zur Behandlung des radioaktiv kontaminierten Abfalls 12 von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung, welches mit der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt werden soll, die in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, beschrieben.

Gemäß Fig. 4 wird einem Salzschmelzelektrolysevorgang 11 der radioaktiv kontaminierte Abfall 10 von der Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung in den Anodenkorb 21 gebracht, und dieser in die Salzschmelze 24 eingetaucht, die in dem Elektrolysebehälter 20a der Salzschmelze der Elektrolyseeinheit 20 enthalten ist. Ein Strom wird durch den als Anode wirkenden; radioaktiv kontaminierten Abfall 10 geleitet, sowie durch die Kathode 23, damit elektrochemisch eine Oberflächenschicht des radioaktiv kontaminierten Abfalls 10 aufgelöst wird, der mit Kernbrennstoffmaterialien kontaminiert ist, und zwar in der Salzschmelze 24, so daß dekontaminierter Abfall 12 entsteht. Wenn durch die Gleichspannungsversorgung 25 eine Gleichspannung über den Anodenkorb 21 und die Kathode 23 angelegt wird, wirkt der radioaktiv kontaminierte Abfall 10 als Anode, und löst sich in der Salzschmelze 24 die Oberflächenschicht des radioaktiv kontaminierten Abfalls 10. Die Kernbrennstoffmaterialien, die an der Oberfläche des kontaminierten Abfalls 10 anhaften, gelangen daher in die Salzschmelze 24, und ein Schlamm aus den Kernbrennstoffmaterialien lagert sich am Boden des Elektrolysebehälters 20a der Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 ab. Ionen der Metallbestandteile des radioaktiv kontaminierten Abfalls 10 werden reduziert, und ein Kathodenniederschlag 26 lagert sich auf der Kathode 23 ab.

Der dekontaminierte Abfall 12 ist durch das Salz 24 verschmutzt, das in dem Salzschmelzelektrolysevorgang 11 eingesetzt wird. Das an dem dekontaminierten Abfall 12 anhaftende Salz 24 wird von dem dekontaminierten Abfall 12 durch einen Verdampfungsvorgang 13 unter Verwendung der Verdampfungseinheit 59 entfernt. Der Verdampfungsvorgang erhitzt den dekontaminierten Abfall 12 auf eine Temperatur, die nicht niedriger ist als der Schmelzpunkt des Salzes 24, in einer Umgebung unter Atmosphärendruck oder verringertem Druck, damit das Salz 24 von dem dekontaminierten Abfall 12 verdampft. Auf diese Weise erhält man sauberen Abfall 14. Das zurückgewonnene Salz 15 wird durch die Rückführleitung 53 für das zurückgewonnene Salz zur Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 zurückgeschickt, und wird erneut in dem Salzschmelzelektrolysevorgang 11 eingesetzt. Daher wird das Salz 15 von dem dekontaminierten Abfall 12 entfernt, damit man den sauberen Abfall 14 enthält. In dem Verdampfungsvorgang 13 kann der dekontaminierte Abfall 12 geschmolzen werden, um ihn auf einen Metallbarren zu reduzieren, durch Erhitzung des dekontaminierten Abfalls 12 auf eine Temperatur, die höher ist als der Schmelzpunkt des Metalls, während des Abtrennens des Salzess 24 von dem dekontaminierten Abfall 12 oder danach.

Das benutze Salz 16, das in dem Salzschmelzelektrolysevorgang 11 eingesetzt wurde, enthält einen Schlamm der Kernbrennstoffmaterialien 19, die von dem radioaktiv kontaminierten Abfall 10 abgetrennt wurden. Ein Filtervorgang 17 filtert den Schlamm aus dem benutzten Salz 16 mit Hilfe der Filtereinheit 54 heraus. Das so durch die Filtereinheit 54 gefilterte Salz 18 wird durch die Rückführleitung 55 für das gefilterte Salz zur Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 zurückgeschickt, und wird erneut in dem Salzschmelzelektrolysevorgang 11 eingesetzt.

Eine Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 gemäß einer ersten Abänderung der in Fig. 2 dargestellten Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben, in welcher gleiche oder ähnliche Teile wie bei der Salzschmelzelektrolyseeinheit gemäß Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und daher nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben werden. Die in Fig. 5 dargestellte Salzschmelzeelektrolyseeinheit 20 ist mit einem flüssigen Metall 28 statt der Feststoffkathode 23 versehen, die in Fig. 2 gezeigt ist. Das flüssige Metall 28 dient als Kathode. Das flüssige Metall 28 befindet sich in der flüssigen Phase bei einer Temperatur entsprechend dem Schmelzpunkt der Salzschmelze 24. Das flüssige Metall 28 ist in einem elektrisch isolierenden Keramiktopf 29 enthalten, und der das flüssige Metall 28 enthaltende Keramiktopf 29 ist in die Salzschmelze 24 eingetaucht. Bei einem Kathodendraht 30 ist ein Ende in das flüssige Metall 28 eingetaucht, und das andere Ende an die Gleichspannungsversorgung 25 angeschlossen. Das flüssige Metall 28 kann durch ein Rührgerät aufgerührt werden, um die Mischung der Kathodenablagerung, die sich auf der Oberfläche des flüssigen Metalls 28 abgelagert hat, mit dem flüssigen Metall 28 zu fördern. Der Kathodendraht 30 erstreckt sich durch ein elektrisch isolierendes Keramikrohr 31, damit er gegenüber der Salzschmelze 24 isoliert ist. Ionen der Metallbestandteile des radioaktiv kontaminierten Abfalls 10 werden auf der Oberfläche des flüssigen Metalls 28 reduziert, und die Kathodenablagerung lagert sich auf der Oberfläche des flüssigen Metalls 28 ab.

Eine Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 gemäß einer zweiten Abänderung der in Fig. 2 dargestellten Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben, in welcher gleiche oder entsprechende Teile wie bei der Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 gemäß Fig. 2 mit den selben oder den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben werden. Die in Fig. 6 dargestellte Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 ist mit Betätigungsgliedern 36 und 37 versehen, die dazu dienen, den Anodenkorb 21 in Schwingungen zu versetzen. Der Anodenkopf 21 wird von einer Anodenkopfhaltestange 28 gehaltert. Das Betätigungsglied 36 versetzt die Anodenkorbhaltestange 38 in Vertikalrichtung in Schwingungen, und das Betätigungsglied 47 versetzt die Stange in Horizontalrichtung in Schwingungen. Die Betätigungsglieder 36 und 37 werden selektiv dazu eingesetzt, die Anodenkorbhaltestange 38 bei einer frei wählbaren Frequenz in Horizontalrichtung, Vertikalrichtung oder sowohl in der Vertikal- und Horizontalrichtung in Schwingungen zu versetzen, um die Abtrennung des Kernbrennstoffmaterials von der Oberfläche des radioaktiv kontaminierten Abfalls 10 zu unterstützen.

Eine Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 gemäß einer dritten Abänderung der Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 gemäß Fig. 2 wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben, bei welcher gleiche oder entsprechende Teile wie bei der in Fig. 2 dargestellten Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 mit den selben oder den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben werden. Die in Fig. 7 dargestellte Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 ist mit einem Reinigungsgerät zum Reinigen der Oberfläche des radioaktiv kontaminierten Abfalls 10 in der Salzschmelze 24 versehen. Das Reinigungsgerät weist ein Salzschmelzsaugrohr 40 auf, ein Salzschmelzspritzrohr 41, welches mit einer Salzschmelzspritzdüse 42 versehen ist, sowie eine Pumpe 39. Das Salzschmelzsaugrohr 40 und das Salzschmelzspritzrohr 41 sind mit dem Einlaßanschluß bzw. Auslaßanschluß der Pumpe 39 verbunden. Die Pumpe 39 arbeitet so, daß sie die Salzschmelze 24 durch das Salzschmelzsaugrohr 40 ansaugt, und den in dem Anodenkorb 21 vorhandenen, radioaktiv kontaminierten Abfalls 10 dadurch reinigt, daß sie die Salzschmelze 24 durch die Salzschmelzspritzdüse 42 gegen den radioaktiv kontaminierten Abfall 10 spritzt. In Fig. 7 geben die Pfeile 43 den Fluß der Salzschmelze 24 an.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich geworden sein sollte, dekontaminiert die Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform den radioaktiv kontaminierten Abfall 10, der mit den Kernbrennstoffmaterialien kontaminiert ist, durch die Salzschmelzelektrolyseeinheit 20, entfernt das an dem dekontaminierten Abfall 12 anhaftende Salz 24 durch Erhitzung des dekontaminierten Abfalls 12 in einer Umgebung unter Atmosphärendruck oder verringertem Druck, um das Salz 24 durch die Verdampfungseinheit 59 zu verdampfen. Daher kann das an dem dekontaminierten Abfall 12 anhaftende Salz 24 einfach von dem dekontaminierten Abfall 12 entfernt werden, so daß man den sauberen Abfall 14 erhält. Das zurückgewonnene Salz 15, welches durch die Verdampfungseinheit 59 zurückgewonnen wird, kann über die Rückführleitung 53 für das zurückgewonnene Salz zur Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 zurückgebracht werden, damit es wiederverwendet werden kann. Das benutzte Salz 16 wird gefiltert, und das gefilterte Salz 18 kann durch die Rückführleitung 55 für das gefilterte Salz zurückgeschickt werden, nämlich zur Salzschmelzelektrolyseeinheit 22, damit es wiederverwendet werden kann.

Als nächstes wird eine Abfallbehandlungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Behandlung von radioaktiv kontaminiertem Abfall von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung beschrieben. Die Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform stellt eine Abänderung der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dar. Jene Teile der Abfallbehandlungseinrichtung bei der zweiten Ausführungsform, die gleich oder entsprechend jenen der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden mit den selben oder gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben.

Wie aus Fig. 8 hervorgeht, ist die Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform mit einer Reinigungseinheit 56 versehen, statt der Verdampfungseinheit 59 der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, und ist zusätzlich mit einer Verdampfungstrocknungseinheit 57 und einer Rückführleitung 58 für Reinigungsflüssigkeit versehen. Die Reinigungseinheit 56 reinigt den dekontaminierten Abfall 12 mit einer Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser. Die zurückgewonnene Reinigungsflüssigkeit, die von der Verdampfungstrocknungseinheit 57 zurückgewonnen wird, wird durch die Rückführleitung 58 für die Reinigungsflüssigkeit zur Reinigungseinheit 56 zurückgeschickt. Das zurückgewonnene Salz 15, welches durch die Verdampfungstrocknungseinheit 57 zurückgewonnen wird, wird durch die Rückführleitung 53 für das zurückgewonnene Salz zur Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 zurückgeschickt, um wiederverwendet zu werden.

Wie aus Fig. 9 hervorgeht, weist die Reinigungseinheit 56 ein Filter 74 zum Filtern der Reinigungsflüssigkeit auf, und eine Pumpe 75 zum Sprühen der gefilterten Reinigungsflüssigkeit auf den dekontaminierten Abfall 12, der durch die Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 dekontaminiert wurde.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 10 wird ein Abfallbehandlungsverfahren unter Verwendung der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Abfallbehandlungseinrichtung beschrieben. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, weist das Abfallbehandlungsverfahren einen Reinigungsvorgang 32 auf, anders als bei dem in Fig. 4 gezeigten Abfallbehandlungsverfahren. Der Reinigungsvorgang 32 reinigt den dekontaminierten Abfall 12, der durch den Salzschmelzelektrolysevorgang 11 dekontaminiert wurde, von dem Salz 24, das an dem dekontaminierten Abfall 12 anhaftet, mit einer Reinigungsflüssigkeit, die zumindest eine der folgenden Flüssigkeiten enthält: Wasser, Salpetersäurelösung, Schwefelsäurelösung und Salzsäurelösung. Die benutzte Reinigungsflüssigkeit 33, die das Salz 24 enthält, und von der Reinigungseinheit 56 abgegeben wird, wird durch die Verdampfungstrocknungseinheit 57 verdampft, um das Salz 24 durch Verdampfungstrocknung zurückzugewinnen. Das zurückgewonnene Salz 15 wird zur Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 zurückbefördert, damit es in dem Salzschmelzelektrolysevorgang 11 erneut verwendet werden kann. Die Reinigungsflüssigkeit 35, die durch den Verdampfungstrocknungsvorgang 34 zurückgewonnen wird, wird durch die Rückführleitung 58 für die Reinigungsflüssigkeit zur Reinigungseinheit 56 zurückgeschickt, damit sie in dem Reinigungsvorgang 32 erneut verwendet werden kann.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich geworden sein sollte, kann die Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform einfach das an dem dekontaminierten Abfall 12 anhaftende Salz 24 durch die Reinigungseinheit 56 entfernen, nachdem der radioaktiv kontaminierte Abfall 10, der mit den Kernbrennstoffmaterialien kontaminiert ist, durch die Salzschmelzeelektrolyseeinheit 20 dekontaminiert wurde. Das zurückgewonnene Salz 15, welches durch die Verdampfungstrocknungseinheit 57 zurückgewonnen wird, wird über die Rückführleitung 53 für das zurückgewonnene Salz zur Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 zurückgeschickt, und kann wiederverwendet werden. Das verwendete Salz 16, welches in der Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 eingesetzt wurde, wird durch die Filtereinheit 54 gefiltert, um das gefilterte Salz 18 zu recyceln. Die gefilterte Salz 18 wird durch die Rückführleitung 55 für das gefilterte Salz zur Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 zurückgeschickt, und kann erneut in dem Salzschmelzelektrolysevorgang 11 eingesetzt werden. Die Reinigungsflüssigkeit 35, die durch die Verdampfungstrocknungseinheit 57 zurückgewonnen wird, wird durch die Rückführleitung 58 für die Reinigungsflüssigkeit zurück zur Reinigungseinheit 56 befördert. Daher kann die Reinigungsflüssigkeit 35 wirksam wiederverwendet werden, und daher wird kein zusätzlicher radioaktiver Abfall erzeugt.

Als nächstes werden eine Abfallbehandlungseinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Behandlung radioaktiv kontaminierten Abfalls von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung sowie ein Abfallbehandlungsverfahren beschrieben, welches mit dieser Abfallbehandlungseinrichtung durchgeführt wird. Die Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform stellt eine Abänderung der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dar. Jene Teile der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform, die gleich oder entsprechend jenen bei der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform sind, werden durch die selben oder die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben.

Wie aus Fig. 11 hervorgeht, weist die Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform eine Reduziereinheit 60 auf, die an der stromaufwärtigen Seite der Salzschmelzelektrolyseeinheit 20 angeordnet ist. Wenn es sich bei den Kernbrennstoffmaterialien, die an dem Abfall 10 anhaften, um Uranerze oder Uranoxide handelt, reduziert die Reduziereinheit 60 die Kernbrennstoffmaterialien vor der Behandlung des Abfalls 10 durch die Salzschmelzelektrolyseeinheit 20, damit eine wirksame Salzschmelzelektrolyse des Abfalls 10 durchgeführt werden kann.

Wie aus Fig. 12 hervorgeht, weist die Reduziereinheit 60 einen Reaktionsbehälter 45 auf, der eine Salzschmelze 47 enthält, einen Siebabfallbehälter 46, der in dem Reaktionsbehälter 45 angeordnet ist, um den Abfall 10 aufzunehmen, und ein Rührgerät 48, das in den Abfallbehälter 46 eingetaucht ist. Ein Reduziermittel 49 wird dem Reaktionsbehälter 45 zugeführt. Das Reduziermittel 49 ist Litium (Li), Magnesium (Mg), oder Kalzium (Ca). Vorzugsweise handelt es sich bei dem Reduziermittel 49 um Li. Der Abfall 10 von einer Kernbrennstoffmaterialhandhabungseinrichtung wird in den Abfallbehälter 46 verbracht. Das Reduziermittel 49, wie beispielsweise Li, gelangt in direkte Berührung mit dem Abfall 10 für eine reduzierende Reaktion.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 13 wird ein Abfallbehandlungsverfahren beschrieben, welches mit der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform durchgeführt wird, die in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist. Das Abfallbehandlungsverfahren umfaßt einen Reduziervorgang 44 zusätzlich zu den Vorgängen des Abfallbehandlungsverfahrens, welches mit der Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. Bei dem Abfallbehandlungsverfahren wird der Reduziervorgang 44 mit der Reduziereinheit 60 durchgeführt, vor dem Salzschmelzelektrolysevorgang 11. Der Reduziervorgang 44 reduziert die an dem Abfall 10 anhaftenden Kernbrennstoffmaterialien mit Hilfe der direkten Wechselwirkung des Reduziermittels 49 und der Kernbrennstoffmaterialien. Der Abfall 10, der auf diese Weise durch den Reduziervorgang 44 behandelt worden ist, durchläuft im übrigen die selben Vorgänge wie bei dem in Fig. 10 gezeigten Abfallbehandlungsverfahren.

Fig. 14 zeigt eine Reduziereinheit 60 als erste Abänderung der in Fig. 12 dargestellten Reduziereinheit 60. Die Reduziereinheit 60 bei der ersten Abänderung weist, zusätzlich zu den Bauteilen der in Fig. 12 dargestellten Reduziereinheit 60, ein Reduziermittelregeneriergerät auf, das zum Regenerieren des Reduziermittels dient. Das Reduziermittelregeneriergerät weist eine in den Abfallbehälter 46 eingeführte Kathode 50 auf, eine in den Reaktionsbehälter 45 eingetauchte Anode 52 (Kohlenstoffelektrode), und eine Spannungsversorgung 51 zum Anlegen einer Spannung über der Kathode 50 und der Anode 52. Nunmehr wird angenommen, daß es sich bei dem Reduziermittel um Li handelt. Lithiumoxid (Li₂O) wird durch die reduzierende Reaktion von Li und der an dem Abfall 10 anhaftenden Kernbrennstoffmaterialien erzeugt, und Li₂O verteilt sich in dem Abfallbehälter 46. Ein gewisser Anteil des Li₂O wird an der Kathode 50 in Li und 0 umgewandelt. Ein Teil des so regenerierten Li wird zum Reduzieren eingesetzt, und der Rest verteilt sich in dem Abfallbehälter 46. Das Li, das sich in dem Abfallbehälter 46 verteilt, trägt nicht zum Reduzieren bei, und daher kann kein wirksamer Reduziervorgang erzielt werden. Eine Spannung, die nicht eine Salzschmelze 46 zersetzt, die sich in dem Reaktionsbehälter 45 befindet, von beispielsweise etwa 3 Volt, wird über der Kathode 50 und der Anode 52 durch die Spannungsversorgung 51 angelegt. Das Li, also das Reduziermittel 49, welches dem Reaktionsbehälter 45 zugeführt wird, durchdringt daher allmählich den Abfallbehälter 46, und gelangt in Kontakt mit den Kernbrennstoffmaterialien, die an den Abfall 10 anhaften, so daß die reduzierende Reaktion weitergeht. Sauerstoff (O), der erzeugt wird, wenn Li an der Kathode 50 regeneriert wird, verteilt sich nach außerhalb des Abfallbehälters 46. Das Rührgerät 48, das in dem Abfallbehälter 46 vorgesehen ist, fördert die Verteilung von O und die Zufuhr von O zur Anode 52. Folgende Elektrodenreaktionen treten an den Elektroden während der voranstehend geschilderten Vorgänge auf.

Li₂ → 2Li⁺ + O^2-
Anode: 2O^2- + C → CO₂ + 4e^-
O^2- + C → CO + 2e^-
Kathode: Li⁺ + e^- → Li

Nach der Beendigung der reduzierenden Reaktion wird der Abfallbehälter 46 angehoben und aus der Salzschmelze 47 herausgezogen, die sich in dem Reaktionsbehälter 45 befindet.

Fig. 15 zeigt eine Reduziereinheit 60 gemäß einer zweiten Änderung der in Fig. 12 dargestellten Reduziereinheit 60. Die in Fig. 15 dargestellte Reduziereinheit 60 weist eine Kathode 61 und eine Anode 62 auf, die in eine Salzschmelze 47 eingetaucht sind. Eine Spannung wird über der Kathode 61 und der Anode 62 durch eine Spannungsversorgung 73 angelegt, um Oxide zu reduzieren, die sich in einer Salzschmelze 47 befinden, nämlich zu Metallen, durch eine elektrolytische reduzierende Reaktion. Eine reduzierende Reaktion findet in der Salzschmelze 47 statt, die sich in einem Reaktionsbehälter 45 der Reduziereinheit 60 befindet. Oxide, also Kernbrennstoffmaterialien, werden zu Metallen U und TRU an der Kathode 61 reduziert, und O, der an der Kathode 61 erzeugt wird, verteilt sich nach außerhalb eines Abfallbehälters 46. Ein in dem Abfallbehälter 46 vorgesehenes Rührgerät 48 fördert die Verteilung von O, und fördert die Zufuhr von O zur Anode 62 (Kohlenstoffelektrode). Folgende Reaktionen treten an den Elektroden während der voranstehend geschilderten Vorgänge auf.

UO₂ + 4e → U + 2O^2-
Anode: 2O^2- + C → CO₂ + 4e^-
O^2- + C → CO + 2e^-
Kathode: U⁴⁺ + 4e^- → U

Nach der Beendigung der reduzierenden Reaktion wird der Abfallbehälter 46 angehoben und aus der Salzschmelz 47 herausgezogen, die sich in dem Reaktionsbehälter 45 befindet.

Nachstehend werden eine Abfallbehandlungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Behandlung radioaktiv kontaminierten Abfalls von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung sowie ein Abfallbehandlungsverfahren beschrieben, welches mit dieser Abfallbehandlungseinrichtung durchgeführt wird. Die Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform ist zur Behandlung radioaktiv kontaminierter Abfälle geeignet, wenn es sich bei den radioaktiv kontaminierten Abfällen um ein Adsorptionsmittel handelt, beispielsweise NaF, und die an dem Adsorptionsmittel anhaftenden Kernbrennstoffmaterialien Fluoride sind, beispielsweise UF₆, UF₄ und UO₂F₂.

Wie in Fig. 16 gezeigt ist, weist die Abfallbehandlungseinrichtung eine Reduziereinheit 60 zum Reduzieren von Abfall 100 auf, eine Wärmeschmelzeinheit 64, die mit der Reduziereinheit 60 verbunden ist, eine Salzschmelzelektrolyseeinheit 65, die mit der Wärmeschmelzeinheit 64 verbunden ist, eine an die Salzschmelzelektrolyseeinheit 65 angeschlossene Reinigungseinheit 66, eine Verdampfungstrocknungseinheit 67, die an die Reinigungseinheit 66 angeschlossen ist, und eine mit der Reinigungseinheit 66 verbundene Oxidiereinheit 68.

Die Reduziereinheit 60 reduziert radioaktiv kontaminierten Abfall 100. Die Wärmeschmelzeinheit 64 erhitzt und schmilzt den reduzierten Abfall 101, der durch Reduzieren des radioaktiv kontaminierten Abfalls 100 mit der Reduziereinheit 60 zur Verfügung gestellt wird. Die Salzschmelzelektrolyseeinheit 65 führt mit einer Salzschmelze 102, also dem geschmolzenen Abfall oder der Abfallschmelze, der bzw. die von der Wärmeschmelzeinheit 64 zur Verfügung gestellt wird, eine Elektrolyse durch. Die Abfallschmelze, die durch Schmelzen des reduzierten Abfalls 101 erzeugt wird, der durch Reduzieren des radioaktiv kontaminierten Abfalls 100 mit der Reduziereinheit 60 erzeugt wird, wird daher als die Salzschmelze 102 für die Elektrolyse eingesetzt. Die Reinigungseinheit 66 trennt Kernbrennstoffmaterialien (Uranmetall) und ein Adsorptionsmittel (NaF), welches in einer Kathodenablagerung 76 enthalten ist, die sich auf der Kathode der Salzschmelzelektrolyseeinheit 165 abgelagert hat. Die Verdampfungstrocknungseinheit 67 bearbeitet eine benutzte Reinigungsflüssigkeit 77, die in der Reinigungseinheit 66 eingesetzt wurde, mittels Verdampfungstrocknung, um das Adsorptionsmittel (NaF) zurückzugewinnen, das sich in der benutzten Reinigungsflüssigkeit 77 gelöst hat. Eine Reinigungsflüssigkeit 78, die durch Verdampfung zurückgewonnen wurde, wird über eine Rückführleitung 79 für zurückgewonnene Reinigungsflüssigkeit zu der Reinigungseinheit 66 zurückgeschickt und wiederverwendet. Die Kernbrennstoffmaterialien (Uranmetall) 80, die von dem Adsorptionsmittel durch die Reinigungseinheit 66 abgetrennt wurden, werden durch die Oxidationseinheit 68 oxidiert, und es werden Oxide 81 (Uranoxid), die so durch die Oxidationseinheit 68 erzeugt wurden, gesammelt.

Wie in Fig. 17 gezeigt ist, weist die Salzschmelzelektrolyseeinheit 65 einen Reaktionsbehälter 85 zur Aufnahme der Salzschmelze 102 auf, die durch Schmelzen des reduzierten Abfalls 101 erzeugt wird, eine Anode 82 und eine Kathode, die in dem Reaktionsbehälter 85 vorgesehen sind, und eine Spannungsversorgung 84 zum Anlegen einer Spannung über der Anode 82 und der Kathode 83.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 16 bis 18 wird ein Abfallbehandlungsverfahren beschrieben, welches mit der in den Fig. 16 und 17 gezeigten Abfallbehandlungseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform durchgeführt wird. Ein Reduziervorgang 86 bearbeitet den radioaktiv kontaminierten Abfall 100, also das Adsorptionsmittel (NaF), welches mit den Kernbrennstoffmaterialien kontaminiert ist, beispielsweise UF₆, UF₄ und UO₂F₂, um beispielsweise UF₆ (Uranhexafluorid) zu UFq (Urantetrafluorid) zu reduzieren. Genauer gesagt wird ein reduzierendes Gas, beispielsweise Wasserstoffgas, Argongas oder Phosgengas, gegen Adsorptionsteilchen gespritzt, um die Kernbrennstoffmaterialien zu reduzieren.

Ein Wärmeschmelz- und Salzbearbeitungsvorgang 97 erhitzt und schmilzt den reduzierten Abfall 101, also das die reduzierten Kernbrennstoffmaterialien enthaltende Adsorptionsmittel, durch die Wärmeschmelzeinheit 64, und fügt ein Fluorid oder ein Hydrid hinzu, welches die selben Kationen aufweist wie der reduzierte Abfall 101, zum geschmolzenen Abfall 101 hinzu, um eine Salzschmelze 102 mit niedrigem Schmelzpunkt zu erzeugen. Das Chlorid, welches die selben Kationen aufweist wie der reduzierte Abfall 101, ist beispielsweise NaCl. Werden NaF und NaCl gemischt, so wird eine eutektische Mischung NaF-NaCl mit einem Schmelzpunkt von 600°C erzeugt. Der Schmelzpunkt dieser eutektischen Mischung ist niedriger als der Schmelzpunkt von 992°C für NaF, und zwar um 390°C.

In einem Salzschmelzelektrolysevorgang 88 werden die Anode 82 und die Kathode 83 der Salzschmelzelektrolyseeinheit 65 in die Salzschmelze 102 eingetaucht, und wird eine Spannung über der Anode 82 und der Kathode 83 angelegt, um UF₄ zu Uranmetall zu reduzieren. Eine Kathodenablagerung 76, welche Uranmetall, NaF und NaCl enthält, lagert sich auf der Kathode 83 ab. Die Kathodenablagerung 76 wird von der Kathode 83 zurückgewonnen. Ein Reinigungsvorgang 89 reinigt die Kathodenablagerung 76 mit einer Reinigungsflüssigkeit wie beispielsweise Wasser, um Uranmetall von den anderen Bestandteilen der Kathodenablagerung 76 abzutrennen. Ein Oxidiervorgang 90 oxidiert das so zurückgewonnene Uranmetall zu Uranoxid mit Hilfe der Oxidationseinheit 68. Das Uranoxid ist in der Atmosphäre stabil. Ein Verdampfungstrocknungsvorgang 91 erhitzt und verdampft die benutzte Reinigungsflüssigkeit 77, welche NaF enthält, durch die Verdampfungstrocknungseinheit 67, um das NaF zurückzugewinnen. Eine verdampfte Reinigungsflüssigkeit 78 wird zurück zur Reinigungseinheit 66 geschickt und wiederverwendet.

Wie in Fig. 19 gezeigt ist, erhitzt und schmilzt eine Abfallbehandlungseinrichtung gemäß einer Abänderung der in Fig. 16 dargestellten Abfallbehandlungseinrichtung den radioaktiv kontaminierten Abfall 100 vor dem Reduziervorgang 86, um eine Salzschmelze 92 zu erzeugen, und bläst ein reduzierendes Gas 93, beispielsweise Wasserstoffgas, Argongas oder Phosgengas, über eine Düse 95 in die Salzschmelze 92, die sich in einem Behälter 94 befindet, um so die Kernbrennstoffmaterialien innerhalb der Salzschmelze 92 zu reduzieren. Die Kernbrennstoffmaterialien können durch einen Elektrolysereduziervorgang reduziert werden, durch Eintauchen einer Anode und einer Kathode in die Salzschmelze 92 und Anlegen einer Spannung über der Anode und der Kathode. Ein Chlorid oder dergleichen wird der Salzschmelze hinzugefügt, nachdem die reduzierende Reaktion erfolgte, und mit der reduzierten Salzschmelze 92 wird eine Elektrolyse mit der Salzschmelzelektrolyseeinheit 65 durchgeführt.

Wie aus der voranstehenden Beschreibung deutlich geworden sein sollte, wird gemäß der vorliegenden Erfindung elektrisch leitfähiger Abfall, der mit Kernbrennstoffmaterialien von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung kontaminiert ist, in eine Salzschmelze getaucht, wird der Abfall als Anode geschaltet, und wird eine Oberflächenschicht des Abfalls elektrochemisch in der Salzschmelze aufgelöst. Auf diese Weise können die an dem Abfall anhaftenden Kernbrennstoffmaterialien leicht entfernt werden.

Da der elektrische Widerstand der Salzschmelze sehr niedrig ist, verglichen mit dem Widerstand einer wässrigen Elektrolyselösung, fließt elektrischer Strom gleichmäßig über die Oberfläche des Abfalls. Daher kann auch Abfall mit komplizierter Form, der durch herkömmliche Verfahren schwer zu dekontaminieren ist; sicher dekontaminiert werden. Da der elektrische Widerstand der Salzschmelze niedrig ist, kann ein hoher Strom durch die Salzschmelze zugeführt werden, ohne daß dies zu einer enorm hohen Wärmeerzeugung führt, so daß die Verfahrensgeschwindigkeit erhöht werden kann. Der Salzschmelzelektrolysevorgang ist sicher, da an der Kathode kein Wasserstoff erzeugt wird, wenn die Salzschmelze bei der Elektrolyse eingesetzt wird.

Der Schlamm aus Kernbrennstoffmaterial, der sich in der Salzschmelze ansammelt, kann in zufriedenstellender Weise von der Salzschmelze durch Filtrieren abgetrennt werden, da die Oberflächenspannung der Salzschmelze niedriger ist als jene einer wässrigen Lösung. Das Kernbrennstoffmaterial, das sich in der Salzschmelze gelöst hat, kann als Kathodenablagerung zurückgewonnen werden. Die Salzschmelze kann wiederverwendet werden, selbst wenn ein gewisser Anteil des Kernbrennstoffmaterials, das sich in der Salzschmelze gelöst hat, in dieser verbleibt.

Der Abfall, beispielsweise das Adsorptionsmittel, das in einer Kernbrennstoffmaterialhandhabungseinrichtung verwendet wird, kann einfach behandelt werden, durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen, Erhitzung und Schmelzen der Metalle und des Abfalls, und Zurückgewinnung der Metalle an der Kathode bei der Salzschmelzelektrolyse.

Zwar wurde die Erfindung auf der Grundlage ihrer bevorzugten Ausführungsformen mit einem bestimmten Ausmaß an bestimmten Einzelheiten beschrieben, jedoch lassen sich offensichtlich zahlreiche Änderungen und Variationen vornehmen. Es wird daher darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung anders als hier speziell beschrieben, in die Praxis umgesetzt werden kann, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein sollen.

Claims (28)

1. Verfahren zur Behandlung elektrisch leitfähigen Abfalls, der mit Kernbrennstoffmaterialien von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung kontaminiert ist, mit folgenden Schritten:
einem Salzschmelzelektrolysevorgang zum Entfernen der Kernbrennstoffmaterialien, die an einer Oberfläche des Abfalls anhaften, durch Eintauchen des Abfalls in eine Salzschmelze, damit eine Oberflächenschicht des Abfalls elektrochemisch in der Salzschmelze gelöst wird; und
einem Filtervorgang zum Filtern der Salzschmelze, die in dem Salzschmelzelektrolysevorgang verwendet wurde, um die Kernbrennstoffmaterialien abzuziehen, die von der Oberfläche des Abfalls entfernt wurden, und sich in der Salzschmelze angesammelt haben, von der Salzschmelze;
wobei die Salzschmelze, die in dem Filtervorgang gefiltert wurde, in dem Salzschmelzelektrolysevorgang wiederverwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Verdampfungsvorgang vorgesehen ist, um die Salzschmelze, die an einer Oberfläche des Abfalls anhaftet, der durch den Salzschmelzelektrolysevorgang behandelt wurde, und aus der Salzschmelze herausgenommen wurde, durch Erhitzung des Abfalls zu entfernen, so daß die anhaftende Salzschmelze verdampft;
wobei die Salzschmelze, die in dem Verdampfungsvorgang zurückgewonnen wurde, in dem Salzschmelzelektrolysevorgang wiederverwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:
einen Reinigungsvorgang zum Entfernen der Salzschmelze, die an dem Abfall anhaftet, der durch den Salzschmelzelektrolysevorgang behandelt wurde, und aus der Salzschmelze herausgenommen wurde, durch eine Reinigungsflüssigkeit; und
einen Verdampfungstrocknungsvorgang zum Trocknen der Salzschmelze, die in der Reinigungsflüssigkeit enthalten ist, durch Verdampfen der in dem Reinigungsvorgang verwendeten Reinigungsflüssigkeit;
wobei die Salzschmelze, die in dem Verdampfungstrocknungsvorgang zurückgewonnen wurde, in dem Salzschmelzelektrolysevorgang wiederverwendet wird, und die Reinigungsflüssigkeit, die in dem Verdampfungstrocknungsvorgang verdampft wurde, in dem Reinigungsvorgang wiederverwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dab die Salzschmelze und der Abfall, der in die Salzschmelze eingetaucht ist, in bezug aufeinander in dem Salzschmelzelektrolysevorgang bewegt werden, um die Kernbrennstoffmaterialien von der Oberfläche des Abfalls zu entfernen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Salzschmelzelektrolysevorgang der Abfall in einem Korb enthalten ist, der als eine Elektrode für die Elektrolyse dient, und der Korb in der Salzschmelze in Schwingungen versetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Salzschmelzelektrolysevorgang der Abfall in einem Korb enthalten ist, der als eine Elektrode für die Elektrolyse dient, und der Korb in der Salzschmelze gedreht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Salzschmelzelektrolysevorgang die Salzschmelze gegen den Abfall gesprüht wird, der in die Salzschmelze eingetaucht ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Metall, welches sich in seiner flüssigen Phase bei einer Temperatur befindet, die ausreichend hoch ist, um die Salzschmelze im geschmolzenen Zustand zu halten, in der Salzschmelze als eine Elektrode für den Salzschmelzelektrolysevorgang angeordnet ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Reduziervorgang zum Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen vorgesehen ist, bevor mit dem Abfall der Salzschmelzelektrolysevorgang durchgeführt wird, wenn die Kernbrennstoffmaterialien Oxide sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reduziervorgang die Kernbrennstoffmaterialien dadurch zu Metallen reduziert werden, daß man die Kernbrennstoffmaterialien mit einem reduzierenden Mittel reagieren läßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduziervorgang umfaßt:
Eintauchen des mit den Kernbrennstoffmaterialien kontaminierten Abfalls in eine reduzierende Salzschmelze;
Zufuhr eines reduzierenden Mittels zu der reduzierenden Salzschmelze; und
Anlegen einer Spannung, die keine Zersetzung der reduzierenden Salzschmelze hervorruft, über einer Anode und einer Kathode, die in die reduzierende Salzschmelze eingetaucht sind, um das reduzierende Mittel zu regenerieren, das mit den Kernbrennstoffmaterialien reagiert hat.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduziervorgang umfaßt:
Eintauchen des mit den Kernbrennstoffoxiden kontaminierten Abfalls in eine reduzierende Salzschmelze; und
Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen durch Anlegen einer Spannung über eine Anode und eine Kathode, die in die reduzierende Salzschmelze eingetaucht sind, für eine elektrolytische reduzierende Reaktion.

13. Verfahren zur Behandlung eines elektrisch leitfähigen Abfalls, der mit Kernbrennstoffmaterialien von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung kontaminiert ist, mit folgenden Schritten:
einem Reduziervorgang zum Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen;
einem Wärmeschmelzvorgang zur Erzeugung einer Salzschmelze, durch Erhitzung und Schmelzen der Metalle, die durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt werden, und des Abfalls; und
einem Salzschmelzelektrolysevorgang zur Zurückgewinnung der Metalle, die durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt und in der Salzschmelze enthalten sind, durch Anlegen einer Spannung über einer Anode und einer Kathode, die in die Salzschmelze eingetaucht sind, so daß die Metalle, die durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt wurden, sich an der Kathode ablagern.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Chlorid oder Hydrid, welches die selbe Art eines Kations aufweist wie die Salzschmelze, der Salzschmelze hinzugefügt wird, um den Schmelzpunkt der Salzschmelze zu verringern, so daß die Betriebstemperatur der Salzschmelze in dem Salzschmelzeelektrolysevorgang abgesenkt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:
ein Reinigungsvorgang zum Abtrennen der Kernbrennstoffmaterialien von dem Abfall durch Reinigung der Kernbrennstoffmaterialien, die sich auf der Kathode in dem Salzschmelzelektrolysevorgang abgelagert haben, und des Abfalls, mit einer Reinigungsflüssigkeit, damit sich der Abfall in der Reinigungsflüssigkeit auflöst; und
ein Oxidationsvorgang zur Umwandlung der Kernbrennstoffmaterialien, die von dem Abfall durch den Reinigungsvorgang abgetrennt wurden, in Oxide durch Oxidieren der Kernbrennstoffmaterialien;
wobei der Abfall ein Adsorptionsmittel ist, welches in der Kernbrennstoffmaterialhandhabungseinrichtung verwendet wurde.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Verdampfungstrocknungsvorgang zum Trocknen des Adsorptionsmittels vorgesehen ist, das in der Reinigungsflüssigkeit enthalten ist, durch Verdampfen der Reinigungsflüssigkeit, die in dem Reinigungsvorgang verwendet wurde; wobei die Reinigungsflüssigkeit, die durch den Verdampfungstrocknungsvorgang verdampft wurde, in dem Reinigungsvorgang wiederverwendet wird.

17. Einrichtung zur Behandlung eines elektrischen leitfähigen Abfalls, der mit Kernbrennstoffmaterialien von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung kontaminiert ist, wobei die Einrichtung aufweist:
eine Salzschmelzelektrolyseeinheit zum Entfernen der Kernbrennstoffmaterialien, die an einer Oberfläche des Abfalls anhaften, durch Eintauchen des Abfalls in eine Salzschmelze, damit eine Oberflächenschicht des Abfalls elektrochemisch in der Salzschmelze aufgelöst wird;
eine Filtereinheit zum Filtern der Salzschmelze, die in der Salzschmelzelektrolyseeinheit verwendet wird, um von der Salzschmelze die Kernbrennstoffmaterialien abzuziehen, die von der Oberfläche des Abfalls entfernt wurden, und sich in der Salzschmelze angesammelt haben; und
eine Rückführleitung für die Salzschmelze zum Zurückführen der Salzschmelze, die von der Filtereinheit gefiltert wurde, zur Salzschmelzelektrolyseeinheit.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:
eine Verdampfungseinheit zum Entfernen der Salzschmelze, die an einer Oberfläche des Abfalls anhaftet, durch Erhitzung des Abfalls, der von der Salzschmelzelektrolyseeinheit behandelt wurde, und aus der Salzschmelze herausgenommen wurde, so daß die am Abfall anhaftende Salzschmelze verdampft; und
eine Rückführleitung für die Salzschmelze zum Zurückführen der Salzschmelze, die von der Oberfläche des Abfalls durch die Verdampfungseinheit entfernt wurde, zu der Salzschmelzelektrolyseeinheit.

19. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:
eine Reinigungseinheit zum Entfernen der Salzschmelze, die an dem Abfall anhaftet, der von der Salzschmelzelektrolyseeinheit bearbeitet wurde, und aus der Salzschmelze herausgenommen wurde, durch eine Reinigungsflüssigkeit;
eine Verdampfungstrocknungseinheit zum Trocknen der Salzschmelze, die in der Reinigungsflüssigkeit enthalten ist, durch Verdampfen der Reinigungsflüssigkeit, die in der Reinigungseinheit eingesetzt wurde;
eine Rückführleitung für die Salzschmelze zum Zurückführen der Salzschmelze, die durch die Verdampfungstrocknungseinheit zurückgewonnen wurde, zu der Salzschmelzelektrolyseeinheit; und
eine Rückführleitung für die Reinigungsflüssigkeit zum Zurückführen der Reinigungsflüssigkeit, die von der Verdampfungstrocknungseinheit verdampft wurde, zu der Reinigungseinheit.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzschmelzelektrolyseeinheit mit einem Antriebsmechanismus zur Durchführung einer Relativbewegung der Salzschmelze und des in die Salzschmelze eingetauchten Abfalls versehen ist.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzschmelzelektrolyseeinheit weiterhin mit einem Korb versehen ist, der den Abfall aufnehmen kann, und als eine Elektrode für die Elektrolyse dient, und der Antriebsmechanismus den Korb in der Salzschmelze in Schwingungen versetzt.

22. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzschmelzelektrolyseeinheit weiterhin mit einem Korb versehen ist, der den Abfall aufnehmen kann, und als eine Elektrode für die Elektrolyse dient, und der Antriebsmechanismus den Korb in der Salzschmelze dreht.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dab der Antriebsmechanismus eine Spritzvorrichtung zum Spritzen der Salzschmelze gegen den Abfall aufweist, der in die Salzschmelze eingetaucht ist.

24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Salzschmelzelektrolyseeinheit mit einer Elektrode versehen ist, die aus einem flüssigen Metall besteht, welches in die Salzschmelze eingetaucht ist und sich in der flüssigen Phase bei einer Temperatur befindet, die ausreichend hoch ist, um die Salzschmelze im geschmolzenen Zustand zu halten.

25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Reduziereinheit zum Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen vorgesehen ist, wenn die Kernbrennstoffmaterialien Oxide sind.

26. Einrichtung zur Behandlung eines elektrisch leitfähigen Abfalls, der mit Kernbrennstoffmaterialien von einer Kernbrennstoffhandhabungseinrichtung kontaminiert ist, wobei die Einrichtung aufweist:
eine Reduziereinheit zum Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien zu Metallen;
eine Wärmeschmelzeinheit zur Erzeugung einer Salzschmelze durch Erhitzen und Schmelzen der Metalle, die durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt wurden, und des Abfalls; und
eine Salzschmelzelektrolyseeinheit zur Zurückgewinnung der Metalle, die durch Reduzieren der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt und in der Salzschmelze enthalten sind, durch Anlegen einer Spannung über eine Anode und eine Kathode, die in die Salzschmelze eingetaucht sind, so daß sich die Metalle, die sich reduzieren, der Kernbrennstoffmaterialien erzeugt wurden, auf der Kathode ablagern.

27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daa weiterhin vorgesehen sind:
eine Reinigungseinheit zum Abtrennen der Kernbrennstoffmaterialien von dem Abfall durch Reinigung der Kernbrennstoffmaterialien, die sich auf der Kathode der Salzschmelzelektrolyseeinheit abgelagert haben, und des Abfalls durch eine Reinigungsflüssigkeit, damit sich der Abfall in der Reinigungsflüssigkeit auflöst; und
eine Oxidationseinheit zur Umwandlung der Kernbrennstoffmaterialien, die von dem Abfall durch die Reinigungseinheit abgetrennt wurden, in Oxide durch Oxidieren der Kernbrennstoffmaterialien;
wobei der Abfall ein Adsorptionsmittel ist, welches in der Kernbrennstoffmaterialhandhabungseinrichtung eingesetzt wurde.

28. Einrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:
eine Verdampfungstrocknungseinheit zum Trocknen des Adsorptionsmittels, das in der Reinigungsflüssigkeit enthalten ist, durch Verdampfung der Reinigungsflüssigkeit, die in der Reinigungseinheit eingesetzt wird; und
eine Rückführleitung für Reinigungsflüssigkeit zum Zurückführen der Reinigungsflüssigkeit, die durch die Verdampfungstrocknungseinheit zurückgewonnen wurde, zu der Reinigungseinheit.