DE2035925A1 - Method for the treatment of radioactive concentrates - Google Patents

Method for the treatment of radioactive concentrates

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DE2035925A1 DE19702035925 DE2035925A DE2035925A1 DE 2035925 A1 DE2035925 A1 DE 2035925A1 DE 19702035925 DE19702035925 DE 19702035925 DE 2035925 A DE2035925 A DE 2035925A DE 2035925 A1 DE2035925 A1 DE 2035925A1
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LICENTIA
Patent-Verwaltungs-G.m.b.H.
6 Frankfurt/M.,Theodor-Stern-Kai 1LICENTIA
Patent-Verwaltungs-GmbH
6 Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1

Schn/lz F 7o/62Schn / lz F 7o / 62

8.7.7ο8.7.7ο

Verfahren zur Behandlung radioaktiver
KonzentrateMethod of treatment of radioactive
Concentrates

In kerntechnischen Anlagen, beispielsweise Kernkraftwerken, wird,wie in dem Aufsatz "Abfallbehandlung11 aus Atomwirtschaft Nov. 1965 Seite 624 ff beschrieben ist, die Aufbereitung flüssiger Abfäll· aus Kernkraftwerken aus wirtschaftlichen Gründen
meist in drei Aufbereitungsstraßen vorgenommen:
1. Filtration über mechanische Filter und nachgeschalteten Ionenaustauschern,
2· Aufkonzentration in Verdampfern,
3. Filtration nur über mechanische FilterIn nuclear plants, for example nuclear power plants, as is described in the article "Waste treatment 11 from Atomwirtschaft Nov. 1965, page 624 ff, the processing of liquid waste from nuclear power plants is for economic reasons
mostly carried out in three processing lines:
1. Filtration through mechanical filters and downstream ion exchangers,
2 concentration in evaporators,
3. Filtration only through mechanical filters

Di· erste Aufbereitungsstraße dient den Abwässern aus den nuklearen Kühlsystemen und dem Kondensatkreislauf (etwa 6o $> bis 7o $> des gesamten Wasseranfalls). Diethylene first treatment line serves the effluents from the nuclear cooling systems and the condensate circuit (about 6o $> to 7o $> of the total water attack).

109885/1562109885/1562

- 2 - . F 7o/62- 2 -. F 7o / 62

Die zweite Aufbereitungsstraße ist für Sumpfwässer, Laborabwässer und Dekonterminierabwässer aus dem gesamten Kontrollbereich vorgesehen (etwa 2o $ bis 3o $> des Gesamtwasseranfalls.The second treatment line is intended for swamp water, laboratory wastewater and decontamination wastewater from the entire control area (about $ 2o to $ 3o> of the total water volume.

Die dritte Aufbereitungsstraße dient der Reinigung von Waschwässern aus Waschmaschinen, Due.chen und Handwaschbecken sowie inaktiven Laborabwässern aus dem Kontrollbereich (etwa 5 i» bis 1o $ des Gesamtwasseranfalls). The third treatment line is used for cleaning of wash water from washing machines, Due.chen and hand basin and inactive laboratory waste water from the controlled area (about 5 i "to 1o $ of the total water attack).

Aus diesen Wasseraufbereitungsverfahren und anderen Reinigungsanlagen fallen größere Mengen radioaktiver Konzentrate an. Leistungsfähige Dienstleistungsorganisationen zur Abholung und Aufarbeitung dieser Konzentrate bestehen nicht. Eine flüssige Endlagerung ist gegenwärtig nicht möglich. Die für die Aufarbeitung in Europa angewendeten Verfahren arbeiten daher mit Zuschlagsstoffen (Bitumen, Beton, Ölschieferasche, Knochenleim und anderen), was eine Vermehrung des Abfalls bedeutet oder waren in den Investitionskosten zu aufwendig.Large amounts of radioactive material fall from these water treatment processes and other cleaning systems Concentrates. Efficient service organizations for the collection and processing of these concentrates do not exist. Liquid disposal is currently not possible. The one for the work-up The processes used in Europe therefore work with aggregates (bitumen, concrete, oil shale ash, Bone glue and others), which means an increase in the waste or were in the investment costs too expensive.

Die Lagerung dieser Konzentrate zum Zwecke des Abklingens verursacht aber bei größerem Abfallvolumen, zum Beispiel bei Großkraftwerken erhebliche Investitionskosten, so daß es erstrebenswert ist, diese weiter zu entwässern und zu verfestigen. .The storage of these concentrates for the purpose of decay causes, however, with a larger volume of waste, For example, in large power plants, considerable investment costs, so that it is desirable to reduce these to further drain and solidify. .

Hierbei treten eine Reihe von Problemen auf, die bisher den umfassenden Einsatz von Aufkonzentrierungsanlagen verhindert haben.A number of problems arise here, which previously involved the extensive use of concentration systems have prevented.

1. Die anfallenden Konzentrate sind sehr variabel in ihrer Zusammensetzung. In der Hauptsache besteht dabei das Problem, daß sich die Abwässer1. The resulting concentrates are very variable in their composition. In the main there is the problem that the sewage

109885/156 2109885/156 2

- 3 - . ■ ■ . P 7o/62- 3 -. ■ ■. P 7o / 62

der Kugelharzionen-Austauschfilter nicht mit einem üblichen Rückstandsfilter entwässern lassen, da die Kugelharze infolge ihrer Form nicht auf den Filterplatten liegenbleiben, sobald ihre Feuchtigkeit unter ein bestimmtes Maß gesunken ist, sodaß die Anwendung eines derartigen Filters an sich nicht infrage kommt.Do not allow the spherical resin ion exchange filter to drain with a conventional residue filter, because Due to their shape, the spherical resins do not remain on the filter plates as soon as their moisture has sunk below a certain level, so that the application of such a filter on is out of the question.

2. Die anfallenden Konzentrate haben sehr unterschiedliche Aktivitätsbeladungen.2. The resulting concentrates have very different levels of activity.

3. Das mit dem Aufbereitungsverfahren erzeugte Gut muß den vorläufigen Endlagerbedingungen der Bundesstelle für radioaktive Abfälle genügen.3. The goods produced with the treatment process must meet the federal agency's provisional final storage conditions suffice for radioactive waste.

4. Die Verpackung muß den Transportvorschriften für gefährliche Güter des Internationalen Eisenbahnfrachtverkehrs entsprechen.4. The packaging must comply with the transport regulations for dangerous goods in international freight transport by rail correspond.

Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, ein einfaches Verfahren zur Behandlung radioaktiver Konzentrate aus den vorgenannten Verfahrensstufen zu entwickeln, daS ohne" Zuschlagstoffe ein Minimum an Konzentratvolumen ergibt und mit dem unter besonders geringen Anlagen- und Betriebskosten ein weitgehend trockener Rückstand erzeugt werden kann, der in Fässern billig zu transportieren und aufzubewahren ist.The inventors set themselves the task of creating a simple To develop processes for the treatment of radioactive concentrates from the aforementioned process stages, that without "additives" a minimum of concentrate volume results and with the particularly low system and operating costs a largely dry residue can be produced that is cheap to transport and store in barrels.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate mit flüssiger Komponente, die in einer Aufbereitungsanlage getrennt· voneinander in einer Eindampfanlage.in Kügelharzionenaustauschfiltern und in mindestens einer weite-This task is performed in a method of treatment different types of radioactive concentrates with liquid Components that are separated in a processing plant from each other in an evaporation plant. in bead resin ion exchange filters and in at least one wide

109 885/156 2. ' "- 4 -109 885/156 2. '"- 4 -

- 4 - P 7o/62- 4 - P 7o / 62

ren Trennstufe mit beispielsweise mechanischen Filtern, Absetzbehältern und/oder Pulverharzionenaustauschfiltern anfallen,dadurch gelöst, daß die Konzentrate der Kugelharzionenaustauschfilter mit denen der weiteren Trennstufe in einem bestimmten Verhältnis miteinander vermischt und in einem .Rückstandfilter (gg$ entwässert und getrocknet werden, während die Konzentrate der Eindampfanlage unmittelbar in Transport- und Lagerfässern 2^^ auf die zur Lagerung erforderliche Trockenheit entwässert werden.ren separation stage with, for example, mechanical filters, settling tanks and / or powder resin ion exchange filters incurred, solved in that the concentrates of the spherical resin ion exchange filter with those of the further separation stage mixed with each other in a certain ratio and put in a residue filter (gg $ dewatered and dried, while the concentrates of the evaporation plant are placed directly in transport and storage drums 2 ^^ dehydrated to the drought required for storage will.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch ein Vermischen der Konzentrate der Kugelharzionenaustauschfilter mit denen der weiteren Trennstufe die Kugelharze derart in den Pestkörpern der anderen Konzentrate eingebettet werden können, daß ihre Trocknung auf Rückstandsfiltern möglich wird. Dadurch brauchen nur noch die anteilsmäßig geringen Volumenströme der Verdampferstufe durch weitere Eindampfung unter Zufuhr von Wärme mit dem damit verbundenen Energiekosten behandelt zu werden. Eine Aufgabe dieses . Volumenstromes auf das Rückstandsfilter ist wegen des . hohen Salzgehaltes dieser Konzentrate nicht zweckmäßig, da sonst das Wasser der übrigen Aufbereitungsverfahren versalzt würde und nicht mehr ohne kostspielige weitere .Aufbereitung dem Prozeß zurückgeführt werden könnte. Ohne die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis müßte man die Kugelharze in einem speziellen Filter separat behandeln.The solution according to the invention is based on the knowledge that by mixing the concentrates of the spherical resin ion exchange filter with those of the other Separation stage the spherical resins can be embedded in the plague bodies of the other concentrates, that it is possible to dry them on residue filters. As a result, only the proportionally low volume flows of the evaporator stage need through further evaporation to be treated with the addition of heat with the associated energy costs. A job of this. Volume flow to the residue filter is because of the. high salt content of these concentrates is not advisable, otherwise the water of the other treatment processes would be salinated and could no longer be returned to the process without costly further processing. Without the knowledge on which the invention is based, the spherical resins would have to be placed in a special filter treat separately.

Anhand der Zeichnung wird nun das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben. Dargestellt ist eine Konsentrataufbereitungsanlage für ©in großes Kernkraftwerk. The method according to the invention will now be described with reference to the drawing described in more detail. A consume preparation system is shown for © in large nuclear power plant.

** und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens** and a device for carrying out the process

1 0 9 8 8 5/15621 0 9 8 8 5/1562

- 5 - P 7o/62- 5 - P 7o / 62

Das Schaltschema zeigt die ^'ilterkonzentratbehälter 1,4 und 5» in denen die Konzentrate der Aufbereitungsstraße für die Abwasser aus den nuklearen Kühlsystemen und dem Kondensatkreislauf gesammelt werden. Ein gleicher Filterkonzentratbehälter 2 ist für die Konzentrate der Aufbereitungsstraße für Waschwässer aus dem gesamten Kontrollbereich vorgesehen.The circuit diagram shows the filter concentrate container 1,4 and 5 »in which the concentrates of the treatment line for the waste water from the nuclear cooling systems and the condensate circuit are collected. An identical filter concentrate container 2 is for the concentrates the treatment line for washing water from all over Control area provided.

Ein Filterkonzentratbehälter 3 dient der Aufnahme der Konzentrate der Aufbereitungsstraße mit Mischbettfiltern, während ein Filterkonzentratbehälter 6 die Konzentrate der Verdampferstufe sammelt. Die Konzentrate der Filterkonzentratbehälter 1 bis 5 können mittels Konzentratpumpen 7 und 8 einem Vorlagebehälter zugeführt werden. Die Behälter sind dabei derart gestaltet und mit nicht dargestellten Ventilen in Rohrleitungen versehen, daß in dem Vorlagebehälter 9 beliebige Mischungen aus den Filterkonzentratbehältern 1 bis 5 eingebracht werden können.A filter concentrate container 3 is used to accommodate the Concentrates of the processing line with mixed-bed filters, while a filter concentrate container 6 stores the concentrates the evaporator stage collects. The concentrates of the filter concentrate container 1 to 5 can by means of Concentrate pumps 7 and 8 are fed to a storage tank. The containers are designed in this way and provided with valves (not shown) in pipelines that in the storage tank 9 any mixtures can be introduced from the filter concentrate containers 1 to 5.

Zur Mischung der zugeführten Konzentrate im Vorlagebehälter 9 dient ein Rührwerk 1o. Vom Vorlagebhälter 9 wird das Konzentrat einem Rückstandfilter 11 zugeführt. Dieses Filter besteht aus mehreren durch eine vertikale Hohlwelle 12 getragenen tellerförmigen Elementen 13, .auf deren Oberseite das Konzentrat aufgegeben wird. Das Filtrat wird über die Hohlwelle abgezogen und in entsprechende Speicherbehälter zurückgegeben. Um zu verhindern, daß das Filtrat radioaktive Stoffe aus den Konzentraten mitführt, wird vor Beginn des Filtriervorganges eine Grundanschwemmschicht faserigen Materials dem Rückstandsfilter 11 aufgegeben. Hierzu dient ein Anschwemmgefäß 14, welches in einem .Nebenkreislauf geschaltet ist.. Unterhalb des Rückstandsfilters 11 befindet sich ein Konzentratbunker 15, durch den die getrockneten Rückstände des Konzentrate in Fässer 16 eingeführt werden. - 6 -For mixing the supplied concentrates in the storage tank 9 is used an agitator 1o. The concentrate is fed from the storage container 9 to a residue filter 11. This filter consists of several plate-shaped elements 13 carried by a vertical hollow shaft 12, .on the top of which the concentrate is applied. The filtrate is drawn off through the hollow shaft and returned to the appropriate storage container. In order to prevent the filtrate from leaving the radioactive substances Carrying out concentrates, a primer layer of fibrous material is created before the start of the filtering process abandoned the residue filter 11. A precoat vessel 14, which is in a secondary circuit is switched .. Below the residue filter 11 is a concentrate hopper 15 through which the dried residues of the concentrates are introduced into barrels 16. - 6 -

109885/156 2109885/156 2

- 6 - P 7o/b2- 6 - P 7o / b2

Die mengenmäßig geringen Volumenströme aus der Verdampferstufe werden von dem Verdampferkonzentratbehälter unmittelbar in Passer 17 zum Transport und zur Aufbewahrung der Rückstände geführt und unter einer Haube 18 mit einer Infrarotheizung getrocknet. Die dabei entstehenden Brüden werden mittels eines Ventilators über einem Abscheider und Filter der Reaktorabluft zugeführt, während die mengenmäßig weit größeren Volumenströme des Abwassers aus dem Rückstandsfilter 11 zur weiteren Wasseraufbereitung abgeführt und dem Prozeß wieder zurückgegeben werden.The small volume flows from the evaporator stage are taken from the evaporator concentrate container directly in register 17 for the transport and storage of the residues and under a hood 18 dried with an infrared heater. The resulting vapors are ventilated fed to the reactor exhaust air via a separator and filter, while the much larger volume flows of the waste water from the residue filter 11 to further water treatment can be discharged and returned to the process.

Da die Konzentrate der Reaktorwasserreinigung oftmals höhere Radioaktivitäten aufweisen, werden diese nach der Erfindung in separaten Behältern aufgefangen. Dabei sind mindestens zwei Behälter 4 und 5 vorgesehen, so daß wechselnd immer ein Behälter gefüllt, während aus dem anderen das bereits ausreichend abgelagerte Konzentrat abgezogen werden kann«Since the concentrates of the reactor water purification often have higher radioactivities, these are after of the invention collected in separate containers. At least two containers 4 and 5 are provided, so that alternately one container is always filled, while the other is that which has already been sufficiently deposited Concentrate can be withdrawn «

Hervorzuheben ist noch, daß die Filterkonzentratbehälter 1 bis 5 derart gestaltet sind, daß in ihnen eine Sedimentation von Festkörpern aus dem Konzentrat stattfinden kann, so daß ein Teil des Ausspülwassers der Konzentrate unmittelbar zur Wasseraufbereitung zurückgeführt werden kann und nicht mehr das Rückstandsfilter 11 belasten muß. It should also be emphasized that the filter concentrate container 1 to 5 are designed in such a way that sedimentation of solids from the concentrate takes place in them can, so that part of the rinsing water Concentrates can be returned directly to the water treatment and no longer has to pollute the residue filter 11.

Durch die Aufbringung einer Grundanschwemmschicht faserigen Materials auf das Rückstandsfilter 11 bietet sich weiterhin die Möglichkeit an, diese Schicht beim Trocknungsvorgang zur Herausfilterung der Aerosol® zu verwenden. Hierzu ist die Schicht in einer entsprechenden Dicke und mit der notwendigen Dichte aufzubringen.By applying a basic precoat layer of fibrous material to the residue filter 11 There is also the option of filtering out this layer of the Aerosol® during the drying process use. For this purpose, the layer is to be applied in an appropriate thickness and with the necessary density.

109885/1562109885/1562

Claims (1)

- 7 - ' -.P 7o/62- 7- '-.P 7o / 62 IICEJTIA
Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. 6 Frankfurt/M.,Theodor-Stern-Kai 1IICEJTIA
Patent-Verwaltungs-GmbH 6 Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1 Schn/lz P 7o/62Schn / lz P 7o / 62 6.7.7ο6.7.7ο PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate mit flüssiger Komponente, die in einer Aufbereitungsanlage getrennt voneinander in einer Eindampfanlage.in Kugelharz-Ionenaustauschfiltern und in mindestens einer weiteren Trennstufe mit beispielsweise mechanischen Filtern, Absetzbehältern und/oder Pulverharz-Ionenaustauschfiltern anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrate der Kugelharz-Ionenaustauschfiltern mit denen der weiteren Trennstufe in einem bestimmten Verhältnis miteinander vermischt und in einem RuckstandsfLlter (11) entwässert und getrocknet werden, während die Konzentrate der Eindampfanlage unmittelbar^Transport- und Lagerfässern (18) auf die zur Lagerung erforderliche Trockenheit entwässert werden.1. A method for the treatment of different types of radioactive concentrates with liquid components, which occur separately from each other in a processing plant in an evaporation system.in spherical resin ion exchange filters and in at least one further separation stage with, for example, mechanical filters, settling tanks and / or powder resin ion exchange filters, characterized in that the concentrates of the spherical resin ion exchange filters are mixed with one another in a certain ratio with those of the further separation stage and dewatered and dried in a residue filter (11), while the concentrates of the evaporation plant are dehydrated directly to the dryness required for storage in the transport and storage barrels (18) will. 109 88 5/1562109 88 5/1562 - 8 - P 7o/62- 8 - P 7o / 62 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem an sich bekannten Rückstandsfilter mit mehreren durch eine vertikale Hohlwelle getragenen tellerförmigen Elementen auf- dessen Oberseite das Konzentrat aufgeschwemmt wird und in die über die Hohlwelle das Filtrat abgezogen wird, vor Beginn des Pilterns eine Grundanschwemmschicht faserigen Materials aufgegeben wird, die aus dem Piltrat radioaktive Feststoffe herauaültert,2. The method according to claim 1, characterized in that the residue filter known per se with several plate-shaped elements carried by a vertical hollow shaft on the top of the Concentrate is floated and into which the filtrate is drawn off via the hollow shaft, before the start of the pilterning a fibrous base precoat Material is abandoned that removes radioactive solids from the piltrate, 3. Verfahren zur Behandlung von verschiedenartigen radioaktiven Konzentraten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material Zellulose ist,3. A method for the treatment of various types of radioactive concentrates according to claim 1 or 2, characterized in that the fibrous material is cellulose, 4. Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate nach Anspruch 1 oder einem der folgenden dadurch gekennzeichnet, daß die Grundanschwemmschicht eine solche Dichte und Dicke hat, daß beim Trocknungsvorgang die Aerosole zurückgehalten werden.4. A method for treating different types of radioactive concentrates according to claim 1 or one of the the following characterized in that the base precoat has such a density and thickness that the aerosols are retained during the drying process will. 5» Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Behandlung der Konzentrate in dem Rückstandfilter in Pilterkonzentratbehältern! die gleichzeitig als Pufferbehälter di®nen„ ein Teil der Peststoffe durch Sedimentation abgetrennt werden«, 5 »A method for treating different types of radioactive concentrates according to claim 1 or one of the following, characterized in that before the concentrates are treated in the residue filter in pilter concentrate containers! which at the same time serve as a buffer tank, "a part of the pesticides are separated by sedimentation", 6. Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Pilterkonzentratbehältern und dem Rückstandsfilter (11) ein Vorlagebehälter (9) mit Rührwerk (io) zur Mischung6. Method of treating various types of radioactive Concentrates according to claim 1 or one of the following, characterized in that between the Pilter concentrate containers and the residue filter (11) a storage container (9) with agitator (io) for mixing ». 9 „ 109885/15 6 2». 9 " 109885/15 6 2 - 9 - F 7o/62- 9 - F 7o / 62 der zügeführten Konzentrate verschiedener Aufbereitungsverfahren vorgesehen ist, .of the supplied concentrates from various processing methods is provided, . 7. Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate mit .Konzentraten höherer Radioaktivität, aus der weiteren Trennstufe, dadurch gekennzeichnet, daß diese Konzentrate vor der Mischung separat alternierend in mindestens zwei Konzentratsammelbehältern (4, 5) aufgefangen werden und jeweils nur aus dem Behälter, in dem das Konzentrat ausreichend abgelagert wurde, das Konzentrat entnommen wird.7. Process for the treatment of different types of radioactive concentrates with concentrates of higher radioactivity, from the further separation stage, characterized in that these concentrates are prior to mixing be collected separately alternating in at least two concentrate collection containers (4, 5) and each the concentrate is only removed from the container in which the concentrate has been sufficiently deposited. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden dadurch gekennzeichnet, daß ITilterkonzentratbehälter vorgesehen sind, denen ein gemeinsamer Vorlagebehälter (9) nachgeschaltet ist, der ausgangsseitig das ■Rückstandsfilter (11),das aus mehreren, durch eine Hohlwelle (12) getragenen tellerförmigen Elementen (13) besteht, speist. ■8. Device for performing the method according to claim 1 or one of the following, characterized in that that ITilter concentrate container provided which are followed by a common storage container (9), which on the output side is the ■ residue filter (11), which consists of several through a hollow shaft (12) supported plate-shaped elements (13), feeds. ■ 10988 5/15 6 210988 5/15 6 2 LeerseiteBlank page
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4118317A (en) * 1976-02-23 1978-10-03 Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Method of purifying ion exchanger resins spent in the operation of a nuclear reactor
EP0000181A1 (en) * 1977-06-24 1979-01-10 Ingenieurbüro Stecker Process and apparatus for solidifying toxic and waste materials, in particular radioactive materials.

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