DE2228938A1 - Radio-active slurry disposal - by solidification and drum containment - Google Patents

Radio-active slurry disposal - by solidification and drum containment

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Abstract

Drum filling of active wast slurries, typically filter and ion exchange bed washings and similar effluents in which the homogenised slurry is mixed in precise proportions with water glass and bentonite prior to discharge into the drum where subsequent ion exchange and solidification provide a drum sealed solid waste suitable for safe deep storage. The screw conveyor type mixer is housed within a shielded cell together with the drum roller conveyor and the drum filling and air extraction hood. Shielding and mechanical handling facilities are thus simple and economical.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Verfestigung von festen und flüssigen radioaktiven Abfallstoffen, insbesondere von Naßschlämmen Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von zu beseitigenden radioaktiven Abfallstoffen in Form von Verdampferkonzentraten, Fällschlämmen, Abschlämmungen aus Anschwemmfiltern, verbrauchten Ionentauschermassen und anderen Naßschlämmen, wie sie aus dem Betrieb von Kernreaktoren, Kernbrennstoff-Wiederaufarbeitungsanlagen und arderen kerntechnischen Anlagen anfallen.Method and device for solidifying solid and liquid radioactive waste, particularly from wet sludge The invention relates on the treatment of radioactive waste to be disposed of in the form of evaporator concentrates, precipitation sludge, blowdown from precoat filters, spent ion exchange masses and other wet sludges such as those from operation of nuclear reactors, nuclear fuel reprocessing plants and other nuclear technology Investments.

Es besteht bei diesel Abfall stoffen die Aufgabe., sie entweder, bei sehr niedriger spezifischer Aktivität, in feste, trockene Form zu überfüiren oder, bei Überschreiten einer gewissen spezifischen Aktivität, an in Wasser oder Salzlauge schwer- oder unlösliche Materialien zu fixieren. Diese Forderung ergibt sich aus den sicherheitstechnischen Bedingungen für eine lange Lagerung dieser Abfallstoffe.In the case of diesel waste, there is the task., Either, at very low specific activity, to be converted into solid, dry form or, when a certain specific activity is exceeded, in water or brine To fix difficult or insoluble materials. This requirement arises from the safety requirements for long-term storage of these waste materials.

Zur Fixierung der. Abfallstoffe werden heute Zementierungs-oder Bituminierungsprozesse angewandt.To fix the. Waste materials are now cementing or bituminizing processes applied.

Bei der Fixierung von Abfallschlämmen an Zerrent wird das Volumen des cinzulagernden Äbfalls in unwirtschaftlicher Weise vergrößert. Auch unter dem Gesichtspunkt einer möglichst rationellen Nutzung der vorhandenen Einlagerungsmöglichkeiten bedeutet di mit der einfachen Zementi-erung verbundene Volumenvergrößerung einen Nachteil.When fixing waste sludge to Zerrent, the volume becomes of the cinzulagernden waste increased in an uneconomical manner. Even under the Consideration of the most efficient possible use of the available storage options the volume increase associated with the simple cementation means one Disadvantage.

Bei Verwendung von Bitumen wird die flüssige Asphaltmasse mit den Naßschlämmen vermischt. Aus dem Gemisch wird dann das Wasser abgedampft. Von Nachteil ist dabei, daß dieses Verfahren relativ -aufwendige maschinentechnische Einrichtungen crfordert, daß das abgedampfte Wasser radioaktiv kontaminiert ist und erneut einer Aufbereitungsanlage zugeführt werden muß, und daß schließlich die Anwendbarkeit des Bituminierverfahrens nicht ohne weiteres auf alle der oben angeführten Arten von Abfallstoffen gegeben ist.When using bitumen, the liquid asphalt mass is mixed with the Mixed wet sludge. The water is then evaporated from the mixture. A disadvantage is that this process is relatively expensive mechanical equipment crrequires that the evaporated water be radioactively contaminated and again one Processing plant must be supplied, and that finally the applicability of the bituminizing process does not readily work in all of the above-mentioned ways of waste materials is given.

Diese Nachteile der beiden Prozesse werden durch die vorliegende Erfindung vermieden.These disadvantages of both processes are addressed by the present invention avoided.

Gegenstand der Erfinctungr ist ein Verfahren mit dazugehöriger Einrichtung zur Überführung radioaktiver Abfallstoffe, insbesondere pumpfähiger Art, in einen festen Zustand bei gleichzeitiger Fixierung der in den Abfallstoffen enthaltenen radioaktiven Bestandteile.The subject matter of the invention is a method with an associated facility for the transfer of radioactive waste materials, especially those of a pumpable type, into a solid state with simultaneous fixation of those contained in the waste materials radioactive components.

Dies wird dadurch erreicht, daß der Abfallstoff zunächst homogenisiert und in pumpfähigen Zustand gebracht wird.This is achieved by first homogenizing the waste material and brought into pumpable condition.

Anschließend werden gegebenenfalls spezifische Kationen, vorzugsweise Alkaliionen und Erdalkaliionen wie zum Beispiel Cäsium, durch Zusatz geeigneter Chemikalien gefällt und ausgeflockt. Der derart vorbehandelte Abfallstoff wird in die Fixierungsanlage eingepumpt, die entweder fahrbar ist und jeweils bei Bedarf zum Abfallerzeuger gebracht wird oder, bei Erzeugung ausreichend großer Abfallmengen, ortsfest beim Abfallerzeuger aufgestellt wird. Der Abfallstoff wird in der Fixierungsanlage mit vorzugsweise Zwei Zusätzen, zum Beispiel Wasserglas und einem hydraulischen Bindemittel, gegebenenfalls auch unter weiterem Zusatz von Silikaten, wie zum Beispiel Bentonit, anderen Absorptionsmitteln oder von organischen Bindemitteln, zur Reaktion gebracht und dann in noch flüssigen Zustand in die vorgeschriebenen Endlagerfässer gepumpt. Dort geliert das Material und erstarrt wenig später.Then, if appropriate, specific cations are added, preferably Alkali ions and alkaline earth ions such as, for example, cesium, by adding more suitable ones Chemicals precipitated and flocculated. The waste material pretreated in this way is used in the fixation system is pumped in, which is either mobile and in each case as required is brought to the waste producer or, if sufficiently large amounts of waste are generated, is set up permanently at the waste producer. The waste material is in the fixation plant with preferably two additives, for example water glass and a hydraulic one Binders, optionally with the further addition of silicates, such as, for example Bentonite, other absorbents or organic binders to react brought and then in the still liquid state in the prescribed repository drums pumped. There the material gels and solidifies a little later.

Die Fixierung von im Abfallstoff vorhandenen suspendierten Feststoffen oder auch emulgierten Flüssigkeiten beruht auf dem Einschluß in und der Adsorption an der sich im Verlauf der Ersterrung aus Wasserglas und dem hydraulischen Bindemittel bild enden zeolithischen Matrix. Hydrolysierbare Kationen, insbesondere Schwermetallionen, werden während der Fixierungsreaktion in unlösliche Oxide bzw. Hydroxide überführt und ebenfalls an das Zoelithgitter angelagert.The fixation of suspended solids present in the waste or emulsified liquids are based on inclusion in and adsorption in the course of the first hardening from water glass and the hydraulic binder forming the zeolitic matrix. Hydrolyzable cations, especially heavy metal ions, are converted into insoluble oxides or hydroxides during the fixation reaction and also attached to the zoelite lattice.

Abbildung 1 zeigt das Schema des Prozesses.Figure 1 shows the scheme of the process.

Dic Einrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Behälter für flüssige Zusätze (1) und einem Behalter für feste Zusätze (2), einer Dosierpumpe für den flüssigen Zusatz (3), einer Dosiervorrichtung für den festen Zusatz (4), der Zuleitung und Dosierpumpe für die homogenisierten Abfallstoffe (5), einem Mischer (6), einer Faßhaube mit dem Produktauslauf und einer Abluftabsaugung (7), einer Faßtransporteinrichtung (8), Faßanpreßvorrichtung (10) und einer Vorrichtung zun dichten Verschließen der gefüllten Fässer (9) Der Mischer und aile Vorrichtungen zum Befüllen und Verschließen der Fässer sind hinter einer Abschirmung (11) unt-ergebracht.The facility for carrying out the above-mentioned procedure exists essentially consisting of a container for liquid additives (1) and a container for solid additives (2), a dosing pump for the liquid additive (3), a dosing device for the fixed additive (4), the supply line and metering pump for the homogenized Waste materials (5), a mixer (6), a barrel hood with the product outlet and a Exhaust air extraction (7), a barrel transport device (8), barrel pressure device (10) and a device for sealing the filled barrels (9) The mixer and all the devices for filling and capping the kegs are behind one Shielding (11) undone.

Der Vorteil der genannten Erfindung liegt in der Umwandlung der Abfallstoffe in festes, ausreichend auslaugbeständiges Material, welches z.B. in Salzbergwerken unbedenklich eingelagert werden kann.The advantage of the invention mentioned lies in the conversion of the waste materials in solid, sufficiently leach-resistant material, which e.g. in salt mines can be stored safely.

Dies wird durch folgendes Beispiel erläutert: Ausgangsmaterial: Abschlämmung eines Anschwemmfilters. 20 Gew.% Trockensubstanz, davon >90 % Kieselgur.This is illustrated by the following example: Starting material: blowdown a precoat filter. 20% by weight dry matter, of which> 90% kieselguhr.

Radionuklidgehalt: Cs 134 2,4 µ Ci/g T.S.Radionuclide content: Cs 134 2.4 µ Ci / g T.S.

Cs 137 4,3 µ Ci/g T.S. Cs 137 4.3 µ Ci / g T.S.

Co 58 + Mn 54 0,8 µ Ci/g T.S. Co 58 + Mn 54 0.8 µ Ci / g T.S.

Co 60 1,3 µ Ci/g T.S. Co 60 1.3 µ Ci / g T.S.

insgesamt: 8,8 µ Ci/g T.S. total: 8.8 µ Ci / g T.S.

Behandlung: Homogenisiert mit Zusatz von 5 Gew.% Bentonit.Treatment: Homogenized with the addition of 5% by weight of bentonite.

Anschließend gemischt unter Zusatz von 15 Gew.% Zement und 3 Gew.% Wasserglas. Then mixed with the addition of 15% by weight cement and 3% by weight Water glass.

Erstarrungszeit: 2 min.Solidification time: 2 min.

Produkt: Volumenzunahme, bezogen auf das Volumen des Ausgangsmaterials 5 %.Product: increase in volume, based on the volume of the starting material 5%.

Auslaugrate: Cs: < 10-6 g/cm2 d Mn: < 10-8 g/cm2 d Co: < 10-8 g/cm2 d Weiterhin ist von Vorteil, daß die einrichtung im Gegensatz zu heute bekannten Fixierungseinrichtungen fahrbar gestaltot werden kann Dadurch kann die Fixierung in erheblich wirtschaftlicherer Weise als bei heute bekannten Verfahren durchgeführt werden. Andernfalls müßte entweder jeder Abfallerzeuger eine eigene, ortsfeste Fixierungsanlage errichten oder es müßte ein sicherheitstechnisch aufwendiger Transport radioaktiver Naßschlämme zu einer zentralen Fixicrungsanlage durchgeführt werden.Leaching rate: Cs: <10-6 g / cm2 d Mn: <10-8 g / cm2 d Co: < 10-8 g / cm2 d Another advantage is that the facility is unlike today known fixation devices can be designed to be mobile Fixation in a much more economical way than with methods known today be performed. Otherwise, either each waste producer would have to have its own Erect a stationary fixation system or it would have to be a more expensive one in terms of security Transport of radioactive wet sludge to a central fixation facility carried out will.

Die Gestaltung der Einrichtung zu einer fahrbaren Einheit wird dadurch nöglich, daß das Verfahren mit geringem maschinentechnischem Aufwand durchgeführt werden kann und die Teile der Einrichtung, die abgeschirmt sind, nur kleine Abmessungen aufweisen.The design of the device into a mobile unit is thereby It is possible for the process to be carried out with little mechanical effort can be and the parts of the device that are shielded, only small dimensions exhibit.

Schließlich ist es ein Vorteil des Verfahrens, daß die Zugabe der beschriebenen chemischen Zusätze nur zu einer sehr geringen Erhöhung des Ausgangsvolumens der Abfallstoffe führt.Finally, it is an advantage of the process that the addition of the chemical additives described only to a very small increase in the initial volume which carries waste materials.

Die Erfindung kann u.a. auf folgende radioaktive Abfallstoffe angewandt werden: - Fällschlämme - Ionenaustauschermassen - Ab schlämmungen aus Anschwemmfiltern - Verdampferkonzentrate - Rückstande aus der Verbrennung radioaktiver Abfallstoffe - Konzentrate aus Regenerierungsprozessen - Abfallöle, z. B. aus Vakuumpumpen - organische Lösungs- und Extraktionsmittel - Rückstände aus der Abgasreinigung - Beiæereiabfalle - Stäube und flüssige Rückstände aus Dekontaminationsanl agen. The invention can be applied to the following radioactive waste, among others are: - Precipitation sludge - Ion exchange mass - Sludge from precoat filters - evaporator concentrates - residues from the incineration of radioactive waste - Concentrates from regeneration processes - Waste oils, e.g. B. from vacuum pumps - organic solvents and extraction agents - residues from exhaust gas cleaning - In the case of waste - dust and liquid residues from decontamination systems.

Claims (8)

Patentansprüche Claims Verfahren zur Verfestigung von festen und flüssigen radioaktiven Abfallstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssigen bzw. in pumpfähigen Zustand versetzten Abfallstoffe mit vorzugsweise zwei Chemikalien, insbesondere zu dere Wasserglas und einen hydraulischen Bindemittel, gegebenenfalls unter Zufügung von Bentonit oder organischen Bindemltteln, zur Reaktion gebracht werden und in noch flüssigem Zustand in zur endgültigen Einlagerung geeignete Fässer gefördert werden, dort gelieren und dann erstarren und nach der Erstarrung eine für die sicherheitstechnischen Anforderungen für cine langzeitige Lagerung radioaktiver Abfallstoffe ausreichend niedrige Auslaugbarkeit in Wasser oder Salzlauge aufweisen.Process for the solidification of solid and liquid radioactive waste materials, characterized in that the liquid or pumpable state Waste materials with preferably two chemicals, especially water glass and a hydraulic binder, optionally with the addition of bentonite or organic binders, to be reacted and in still liquid Condition are conveyed into barrels suitable for final storage, where they gel and then solidify and, after solidification, one for the safety requirements sufficiently low leachability for long-term storage of radioactive waste in water or brine. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß feste, insbesondere pulver- oder staubförmige radioaktive Abfallstoffe vor der Behandlung in einen pumpfähigen Zustand versetzt und dann nach Anspruch 1 behandelt werden, 2. The method according to claim 1, characterized in that solid, in particular Powdered or dusty radioactive waste before treatment in a pumpable State and then treated according to claim 1, 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nicht hydrolysierbare Kationen vor der Fixierung durch ein Fällungs-Flockungsverfahren in einen fixierbaren Zustand versetzt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that non-hydrolyzable cations prior to fixation be put into a fixable state by a precipitation-flocculation process. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem nach Anspruch 1 behandelten Abfallstoff die Beweglicfflreit von Ionen durch Einlagerung in eine zeolithische Matrix, bzw. zusätzlich durch Anlagerung an silikatische Schichtmineralien, gegenüber dem Ausgangsmaterial sckr stark herabgesetzt ist.4. The method according to claim 1, characterized in that in the after Claim 1 treated waste material, the mobility of ions through storage in a zeolitic matrix, or additionally by attachment to silicate layer minerals, compared to the starting material sckr is greatly reduced. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangsmaterial enthal-tene Feststoffe fest in die Matrix des nach Anspruch 1 behandelten Materials eingebunden und damit fixiert werden.5. The method according to claim 1, characterized in that in the starting material solids contained in the matrix of the material treated according to claim 1 be integrated and thus fixed. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekerlnzeichnet-, daß im ausgangsmaterial vorhandene feste und flüssige organische Bestandteile fest in die ze@lithische Matrix des nach Anspruch 1 behandelten materials eingebunden und damit fixiert werden.6. The method according to claim 1, characterized in that the starting material existing solid and liquid organic constituents solidly in the ze @ lithic matrix of the material treated according to claim 1 are incorporated and thus fixed. 7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ans,zruch 1, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitstank (1) mit Dosierpumpe (3), einen Behalter für feste Chemikalien (2) mit Förder- und Dosiereinrichtung (4), einen abgeschirmten Mischer (6) mit Pumpaggregaten (5), abgeschirmte tibfüllt (7) (9) (10) und Transporteinrichtung (8) für Endlagerfässer, ein elektronisches Mischpult und eine Abluftreinigungsanlage.7. Device for carrying out the method according to Ans, zruch 1, characterized through a liquid tank (1) with a metering pump (3), a container for solid chemicals (2) with conveying and metering device (4), a shielded mixer (6) with pump units (5), shielded tibfüll (7) (9) (10) and transport device (8) for repository drums, a electronic mixer and an exhaust air purification system. 8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Einrichtung fahrbar auf einem oder mehreren Schwerlastanhänger montiert list.8. Device according to claim 5, characterized in that the entire Device mobile mounted on one or more heavy-duty trailers list. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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