DE2240119C2 - Method and device for removing radioactively contaminated filter materials of medium to high activity that have been rinsed out by means of water - Google Patents
Method and device for removing radioactively contaminated filter materials of medium to high activity that have been rinsed out by means of waterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 2.
b5b5 In der Kerntechnik fallen regelmäßig radioaktiv kontaminierte Filterstoffe an, die es zu beseitigen gilt Sie stammen beispielsweise aus Abluftfiltern und aus Ionenaustauschfiltern, die für die Dekontamination von Abwässern eingesetzt werdea Wenn der Durchflußwiderstand der Filter zu sehr angestiegen ist oder wenn sich die Ionenaustauscherharze wegen Verschmutzung oder aus sonstigen Gründen nicht mehr in sinnvoller Weise regenerieren lassen, muß der Filterstoff beseitigt werden. Die Konzentration von Radionukliden im Filter hat dann im Normalfall zu einer mittleren bis starken Radioaktivität des Filterstoffes geführtIn nuclear technology, radioactively contaminated filter materials are regularly produced and have to be removed They come, for example, from exhaust air filters and from ion exchange filters that are used for the decontamination of Wastewater can be used if the flow resistance of the filter has risen too much or if the ion exchange resins no longer make sense due to contamination or other reasons Let it regenerate, the filter material must be removed. The concentration of radionuclides in the filter then normally led to medium to high levels of radioactivity in the filter material
Der zu beseitigende radioaktiv kontaminierte Filterstoff wird mit Wasser unter Druck aus dem Filter gespült und über eine Rohrleitung zusammen mit dem Wasser zu einem Behälter transportiert Anschließend muß er vom Wasser getrennt und nach Einbetten in eine Verfestigungssubstanz an einem möglichst sicheren Ort, beispielsweise in einem stillgelegten Salzbergwerk, abgelagert werden.The radioactively contaminated filter material to be removed is removed from the filter with water under pressure rinsed and then transported via a pipeline together with the water to a container it must be separated from the water and, after being embedded in a solidifying substance, in the safest possible place, for example in a disused salt mine.
Aus der DT-OS 14 64 859 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art bekannt, wobei einem Einhüllapparat, der aus einem zweiwelligen Schneckenmischer besteht, der radioaktive Schlamm einerseits und als Verfestigungssubstanz dienendes Bitumen andererseits zugeführt werden, wobei die Zuführung durch eine gemeinsame Zugabeöffnung oder durch zwei gesonderte Zugabeöffnungen erfolgt In diesem beheizbar ausgebildeten Schneckenmischer werden der radioaktive Schlamm, dem gegebenenfalls Emulgierhilfsmittel zugesetzt sind, und das Bitumen bei erhöhter Temperatur gemischt. Mittels der mit ihren Schneckenwindungen ineinandergreifenden, gleich- oder gegensinnig antreibbaren Schneckenwellen erfolgt eine innige Durchmischung von Bitumen und radioaktivem Schlamm; der Austrag aus dem Einhüllapparat erfolgt dann gegen einen Gegendruck. Anschließend wird dieses Gemisch aus Bitumen, Schlamm und Emulgierhilfsmittel einer Flüssigkeitsabtrennapparatur zugeführt. Diese Flüssigkeitsabtrennapparatur besteht wiederum aus einem zweiwelligen Schneckenmischer, in dem durch eine entsprechende konstruktive Ausgestaltung am Ende des Mischers ein starker Gegendruck aufgebaut wird, aufgrund dessen ein Teil des Wassers aus der Bitumen-Schlamm-Emulsion ausgepreßt wird.From DT-OS 14 64 859 a method and a Apparatus of the type described above is known, with a wrapping apparatus consisting of a twin-screw screw mixer, the radioactive Sludge on the one hand and bitumen serving as a solidifying substance on the other hand, the feed through a common feed opening or through two separate feed openings The radioactive sludge, the optionally emulsifying aids are added, and the bitumen is mixed at an elevated temperature. Means the screw shafts, which intermesh with their screw turns and can be driven in the same or opposite directions, result in an intimate mixing of bitumen and radioactive sludge; the discharge from the wrapping apparatus then takes place against a counter pressure. This mixture of bitumen, sludge and emulsifying agent is then fed to a liquid separation apparatus. This liquid separation apparatus in turn consists of a twin-shaft Screw mixer, in which a corresponding structural design at the end of the mixer strong counterpressure is built up, due to which part of the water is squeezed out of the bitumen-sludge emulsion.
Diese in ihrem Wassergehalt reduzierte Bitumen-Schlamm-Emulsion wird einer zweiwelligen Verdampfer-Schneckenpresse zugeführt, in der das Restwasser durch Verdampfen entfernt wird. Das Einhüllen, das Flüssigkeitsabtrennen und das Verdampfen des Restwassers können auch in einer einzigen Apparatur vorgenommen werden.This bitumen-sludge emulsion, whose water content is reduced, is fed to a twin-shaft evaporator screw press, in which the residual water removed by evaporation. The encasing, the liquid separation and the evaporation of the residual water can also be carried out in a single apparatus be made.
Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung sind hinsichtlich des erforderlichen apparativen Aufwandes und hinsichtlich des erforderlichen Energieeinsatzes unwirtschaftlich. Außerdem können hiermit nur schlammförmigc radioaktive Abfälle schwacher Aktivität verfestigt werden, ohne daß die Gefahr zu hoher örtlicher Aktivitätskonzentrationen in der verfestigten Endsubstanz auftreten.The known method and the known device are in terms of the equipment required Effort and uneconomical in terms of the amount of energy required. You can also use this only sludge-like radioactive waste of weak activity can be solidified without the danger to it high local activity concentrations occur in the solidified final substance.
Aus der DT-AS 15 89 839 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung radioaktiver oder giftiger Rückstände, die in Form von eingedickten Lösungen oder Schlämmen vorliegen, bekannt, wobei die Rückstände in einem Trockner getrocknet und anschließend in einem Schneckenmischer bei erhöhter Temperatur unter Hinzufügung poröser Körner kontinuierlich inFrom the DT-AS 15 89 839 a method and a device for processing radioactive or toxic Residues, which are present in the form of thickened solutions or slurries, are known, the residues being dried in a dryer and then dried in a screw mixer at elevated temperature with the addition of porous grains continuously in
einem Bindemittel fixiert werden. Die, um dieses Verfahren durchzuführen, erforderlichen Einrichtungen »ind, um allein die in relativ geringen Mengen anfallenden radioaktiv kontaminierten Filterstoffe zu beseitigen, erheblich zu aufwendig und unwirtschaftlich.be fixed with a binder. The facilities required to carry out this procedure »Ind, in order to deal with the radioactively contaminated filter materials, which are produced in relatively small quantities eliminate, considerably too expensive and uneconomical.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß für die Beseitigung der Filterstoffe bereits vorhandene, zum Einbetten von schlammförmigen radioaktiven Abfällen schwacher Aktivität dienende Vorrichtungen eingesetzt werden können.The invention is based on the object, the method and the device of the aforementioned Kind to train so that for the removal of the filter materials already existing, for embedding sludge-shaped radioactive waste of low activity serving devices are used be able.
Diese Aufgabe wird für das Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöstThis object is achieved according to the invention for the method of the type described at the outset by the im characterizing part of claim 1 specified features solved
Für die Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.For the device of the type described above, this task is carried out in the characterizing part of claim 2 specified features solved.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß die radioaktiv kontaminierten Fiiterstoffe mittlerer bis starker Aktivität, die mit Wasser aus den Filtern herausgespült worden sind, einer ganz exakten Dosierung zugeführt werden, wobei in einer ersten Stufe eine Eindickung der Filterstoff-Wasser-Mischung bis zu einem Grad erfolgt, daß diese Mischung gerade noch förderfähig ist. In einer zweiten Stufe wird dann bei gleichzeitiger exakter Dosierung der größte Teil des noch vorhandenen Wassers entzogen, so daß nur noch eine Oberflächenfeuchte aufweisende Filterstoff-Partikein dem Bitumen zugeführt werden. Aufgrund de? feinen Dosierung können die radioaktiv kontaminierten Filterstoffe in feinverteilter Form in Bitumen eingebettet werden, so daß bestimmte vorgegebene Werte für die Aktivitätskonzentration der verfestigten Endsubstanz nicht überschritten werden. Weiterhin können bereits vorhandene Verdampfer-Schneckenpressen zum Einbetten von schwach strahlenden radioaktiven Abfällen in Bitumen zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebaut werden, so daß gleichzeitig die schlammförmigen radioaktiven Abfälle schwacher Aktivität und die Filterstoffe mittlerer bis starker Aktivität, die in verhältnismäßig geringen Mengen anfallen, eingebettet, d. h. beseitigt werden können. Diese Filterstoffe werden, ohne den normalen Betrieb zu unterbrechen, zusätzlich zu den schlammförmigen Abfällen fein dosiert in das Bitumen eingebettet und dort unter Wärmeeinwirkung von der Oberflächenfeuchte befreit. The measures according to the invention ensure that the radioactively contaminated filter materials moderate to high activity that have been flushed out of the filters with water, a very precise one Dosage are supplied, with a thickening of the filter material-water mixture in a first stage occurs to the extent that this mix is just about eligible. Then in a second stage with exact dosing at the same time, most of the water still present is withdrawn, so that only filter material particles exhibiting surface moisture are fed to the bitumen. Because of de? fine dosage can make the radioactively contaminated Filter materials in finely divided form are embedded in bitumen, so that certain predetermined values for the activity concentration of the final solidified substance must not be exceeded. Furthermore you can Existing evaporator screw presses for embedding weakly radiating radioactive substances Waste bitumen to be expanded to the device according to the invention, so that at the same time the sludge-like radioactive waste of low activity and the filter materials of medium to high activity, which occur in relatively small quantities, embedded, d. H. can be eliminated. This Filter fabrics are, without interrupting normal operation, in addition to the sludge-shaped ones Waste finely dosed embedded in the bitumen and freed from surface moisture there under the action of heat.
Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Maßnahmen nach dem Patentanspruch 3 vorgesehen werden, dann wird hierdurch eine hohe Betriebssicherheit und Dosiergenauigkeit erreicht.If the measures according to claim 3 are provided in the device according to the invention then a high level of operational reliability and metering accuracy is achieved as a result.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zum Beseitigen von strahlenden Filterstoffen im Querschnitt undF i g. 1 shows a simplified representation of a device for removing radiating filter materials in Cross section and
F i g. 2 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, gemäß Linie M-II.F i g. 2 shows a partial section through the device according to FIG. 1, along line M-II.
Der mit Druckwasser aus einem in Fig. 1 nicht dargestellten Filter herausgespülte und nach dem Herausspülen in Form von bröckeligen Harzpartikeln vorliegende Filterstoff wird mit dem Wasserstrom über eine Rohrleitung 1 einem Behälter 2 zugeführt. Dieser μ Behälter 2 dient einmal als Vorratsgefäß für den nachfolgenden Dosiervorgang, zum anderen erfolgt in ihm die erste Stufe der Wasserabscheidung. Das Wasser wird dazu über eine Leitung 3 abgezogen, während die Harzpartikeln durch ein Sieb 4 zurückgehalten werden. Es wird in dieser Stufe so viel Wasser abgeschieden, daß eine gerade noch förderfähige Festsioff-Wasser-Mischung verbleibt Um eine Entmischung der beiden Komponenten zu verhindern, ist im Behälter 2 ein Turbulenz erzeugender Rührer 5 angeordnetThe flushed with pressurized water from a filter not shown in Fig. 1 and after The filter material, which is present in the form of crumbly resin particles, is washed out with the flow of water a pipe 1 is fed to a container 2. This μ container 2 serves once as a storage vessel for the subsequent dosing process, on the other hand, the first stage of water separation takes place in it. The water is withdrawn via a line 3, while the resin particles are held back by a sieve 4. So much water is separated out in this stage that a solid-water mixture can just be pumped out remains To prevent the two components from segregating, there is a in container 2 Turbulence generating stirrer 5 arranged
Über eine Leitung 6, und mit einem Überdruckventil 7 abgesichert, wird in dem Behälter 2 ein konstanter Überdruck aufrechterhalten, der eine gleichmäßige Funktion der Vorrichtung, insbesondere der Dosierung, gewährleistet Alle Anschlüsse von Rohrleitungen an den Behälter 2 und der Durchtritt der Welle des Rührers 5 durch den Behälterdeckel sind sorgfältig abgedichtet Über eine am Boden des Behälters 2 angeschlossene Rohrleitung 8 wird die Zweiphasenmischung durch eine schematisch angedeutete Förderpumpe 9 einer Entwässerungs- und Dosiereinrichtung zugeführt Diese Einrichtung besteht aus einer Schneckenmaschine 10 mit zwei parallel angeordneten, ineinandergreifenden, gegenläufig drehenden und von einem Gehäuse 11 umschlossenen Schneckenwellen 12 und 12'. Das Gehäuse 11 weist eine Eingabeöffnung 13 für die zu behandelnde Mischung, eine Ablauföffnung 14 für das abzutrennende Wasser und eine Austragsöffnung 15 auf und ist in Förderrichtung schräg aufwärts angeordnet. Die durch die öffnung 13 eintretende Mischung wird durch die Schneckenwellen 12 und 12' erfaßt. Dabei werden die festen Harzpartikeln durch die dichtend ineinandergreifenden Schneckenwellen 12, 12' zwangläufig aufwärts in Richtung der Austragsöffnung 15 gefördert, während das Wasser durch die vorhandenen Spalte in Gegenrichtung abwärts läuft und aus dem Gehäuse 11 über die Ablauföffnung 14 austritt.Via a line 6 and secured with an overpressure valve 7, a constant pressure is generated in the container 2 Maintain overpressure, which ensures a uniform function of the device, in particular the dosage, ensures all connections of pipelines to the container 2 and the passage of the shaft of the stirrer 5 through the container lid are carefully sealed via a connected to the bottom of the container 2 Pipeline 8 is the two-phase mixture by a schematically indicated feed pump 9 of a drainage and metering device supplied. This device consists of a screw machine 10 with two arranged in parallel, interlocking, rotating in opposite directions and supported by a housing 11 enclosed worm shafts 12 and 12 '. The housing 11 has an input opening 13 for the mixture to be treated, a drain opening 14 for the water to be separated and a discharge opening 15 and is arranged obliquely upwards in the conveying direction. The mixture entering through the opening 13 is detected by the worm shafts 12 and 12 '. The solid resin particles are sealed by the intermeshing screw shafts 12, 12 'necessarily upwards in the direction of the discharge opening 15 promoted, while the water runs down through the existing column in the opposite direction and out of the Housing 11 emerges via the drain opening 14.
Die Neigung der Schneckenmaschine 10 ist so gewählt, daß die Austragsöffnung 15 kurz oberhalb der durch die Ablauföffnung 14 gehenden Horizontalebene (durch eine gestrichelte Linie 16 angedeutet) liegt. Das Wasser kann somit nicht mit den Feststoffpartikeln aus der Austragsöffnung 15 austreten, mit Ausnahme der an den Partikeln haftenden Oberflächenfeuchte, die im weiteren Verlauf des Verfahrens verdampft wird. Größere Mengen Wasser würden die nachfolgende Verdampfereinrichtung überlasten.The inclination of the screw machine 10 is chosen so that the discharge opening 15 is just above the through the drain opening 14 horizontal plane (indicated by a dashed line 16) lies. The Thus, water cannot exit the discharge opening 15 with the solid particles, with the exception of the Surface moisture adhering to the particles, which is evaporated in the further course of the process. Larger amounts of water would overload the downstream evaporator device.
Die Schneckenmaschine 10 erfüllt außer dem Wasserabscheiden auch die Funktion, die Feststoffpartikeln starker Aktivität sehr gleichmäßig dosiert auszutragen. Aus der Austragsöffnung 15 gelangen die Partikeln über ein Fallrohr 17, das mit einer als Abstreifvorrichtung wirkenden Förderschnecke 18 ausgerüstet ist, in eine Verdampfer-Schneckenpresse 20. Die senkrechte Anordnung des Fallrohrs 17 und die zusätzliche Verwendung einer Abstreifvorrichtung 18 ist nötig, weil die nun vom Wasser getrennten Harzpartikeln wegen ihrer Klebrigkeit nicht rieselfähig sind und stark zum Anbacken neigen. Ein Anbacken und Festsitzen an den Wänden würde die Dosiergenauigkeit stark verschlechtern.In addition to separating water, the screw machine 10 also fulfills the function of removing solid particles to be applied very evenly in doses of intense activity. From the discharge opening 15 get the Particles through a downpipe 17, which is connected to a screw conveyor 18 acting as a stripping device is equipped, in an evaporator screw press 20. The vertical arrangement of the downpipe 17 and the additional use of a stripping device 18 is necessary because the now separated from the water Resin particles are not free-flowing because of their stickiness and have a strong tendency to stick. A caking and Getting stuck on the walls would greatly impair the dosing accuracy.
In der Verdampfer-Schneckenpresse 20, die im vorliegenden Fall vier in einem Gehäuse 21 angeordnete und zu zwei ineinandergreifenden Paaren zusammengefaßte Schneckenwellen 22', 22" j 23', 23" aufweist, werden nach einem bekannten Verfahren schlammförmige radioaktive Abfälle schwacher Aktivität bei erhöhter Temperatur in Bitumen eingearbeitet. Das Gehäuse 21 ist dazu mit Heizkanälen 24 versehen. Beim Einmischen in das heiße Bitumen verdampft das Wasser und wird durch eine Entgasungsleitung 25 abgezogenIn the evaporator screw press 20, the four arranged in a housing 21 in the present case and screw shafts 22 ', 22 "j 23', 23" combined to form two intermeshing pairs, are sludge-like radioactive waste with low activity according to a known method incorporated into bitumen at higher temperatures. The housing 21 is provided with heating channels 24 for this purpose. At the Mixing into the hot bitumen evaporates the water and is drawn off through a degassing line 25
(F ig. 2).(Fig. 2).
Das als Binde- und Verfestigungsmittel dienende Bitumen wird, zusammen mit den eingearbeiteten strahlenden Abfällen, am Ende der Verdampfer-Schneckenpresse 20 über eine Leitung 26 ausgetragen und in nicht dargestellte Fässer eingefüllt, in denen es sich verfestigt und damit zur endgültigen Lagerung bereit ist.The bitumen, which is used as a binding and strengthening agent, is used together with the incorporated radiating waste, discharged at the end of the evaporator screw press 20 via a line 26 and into Filled barrels, not shown, in which it solidifies and is therefore ready for final storage.
In F i g. 2 sind eine Zugabeöffnung 27 für das Bitumen und eine Zugabeöffnung 28 für die schlammartigen Abfälle schematisch dargestellt. In die in der Verdampfer-Schneckenpresse 20 aufbereitete Mischung wird nun der Filterstoff über das Fallrohr 17 in geringen Menge! gleichmäßig eindosiert — Pfeile 29 deuten dies an und dann fein verteilt eingearbeitet. Die anfallende! Mengen an Filterstoff sind gering gegenüber den in de Verdampfer-Schneckenpresse 20 ohnehin verarbeitetei Mengen an radioaktiven Fällschlämmen oder Verdamp ferkonzentraten und damit wird die für das Bitumei zulässige Aktivitätskonzentration, unter Berücksichti gung der eingehaltenen Sicherheitsmarge, durch di< zusätzlich eingearbeiteten Abfallstoffe nicht überschrit ten.In Fig. 2 are a feed opening 27 for the bitumen and a feed opening 28 for the sludge-like waste is shown schematically. Into the one in the evaporator screw press 20 prepared mixture is now the filter material via the downpipe 17 in small quantities! evenly dosed - arrows 29 indicate this and then incorporated in a finely divided manner. The accruing! Amounts of filter material are small compared to those processed in de evaporator screw press 20 anyway Amounts of radioactive precipitated sludge or evaporative concentrates and thus the for the bitumen permissible activity concentration, taking into account the observed safety margin, through di < Do not exceed any additional waste materials incorporated.
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DE19722240119 DE2240119C2 (en) | 1972-08-16 | Method and device for removing radioactively contaminated filter materials of medium to high activity that have been rinsed out by means of water |
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