DE2453404C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verfestigung von radioaktiven Abfallstoffen - Google Patents

Abstract

Zur Isolierung radioaktiver Abfallstoffe von der Biosphaere werden diese nach bekannten Verfahren in Glas uebergefuehrt und grundwassersicher gelagert. Bisher war allgemein vorgesehen, das Glas in Form von kompakten Glasbloecken zu lagern, oder das Glas in Form von Partikeln in eine Metallmatrix einzubetten. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das die Herstellung geeigneter Glaspartikel gestattet. Der Abfall wird kontinuierlich in einem Arbeitsgang getrocknet, wenn er als Suspension vorliegt, geschmolzen und die Glasschmelze gelaeutert. Das fluessige Glas wird in Tropfenform ueberfuehrt, wofuer Duesen gebraucht werden, aus denen die Schmelze in Tropfen austritt. Diese fallen noch fluessig oder plastisch auf eine Unterlage, auf der sie zu einseitig abgeplatteten halbkugelfoermigen Partikeln erstarren.

Description

3 .4

fen zu erhöhen, ist die Ausbildung gemäß Anspruch 3 Dies ist z. B. durch Verwendung eines beheizten Tunvorgesehen, nels 12 (F i g. 2) oder 15 (F i g. 3) möglich, der das Trans-

Zum Auffangen und Weitertransport der erzeugten portband 11 bzw. die Scheibe 14 wenigstens teilweise Glastropfen sind die Weiterbildungen nach den Ansprö- umgibt
chen 4 und 5 vorgesehen. 5 Die aus den Tropfdüsen 7 austretenden Giastropfcn

Um die spannungsfreie Abkühlung weiter zu verbes- fallen bei der Ausführungsform nach F i g. 2 auf das vorsern. ist die weitere Ausgestaltung gemäß Ansprüche geheizte Transportband 11, das die Giastropfcn in Pfeilvorgesehen. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Glas- richtung durch den beheizten Tunnel IZ in dem die tropfen sehr langsam abkühlen. Temperatur in der Zeichnung von rechts nach links hin

Um die Glastropfen von der Ringscheibe zu entfer- io abnimmt, bewegt Nach dem Austritt aus dem Tunnel 12 nen. ist die Ausbildung gemäß Anspruch 7 vorgesehen. fallen die Kugeln vom Transportband 11 in ein Sammel-

Die Tropfgeschwindigkeit kann durch die weitere gefäß 13.
Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 verändert werden. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3, die eine Drauf-

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nachfol- sieht zeigt, fallen die Glastropfen auf die Ringscheibe 14 gend anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es 15 im Bereich der kreisförmig angeordneten Tropfdüsen 7 zeigt und werden von der Ringscheibe 14 durch den Tunnel

F i g. I einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Er- 15 bewegt in dem die Temperatur ebenfalls vom Einzeugung von radioaktive Abfallstoffe enthaltenden gang bis zum Ausgang abnimmt wodurch die Glasparti-Glastropfen. kei langsam abgekühlt werden. Nach dem Austritt aus

Fig.2 und 3 Ausführungsformen von Vorrichtungen 20 dem Tunnel 15 werden die Glastrcfi^n von dem Abzum Auffangen und Abkühlen der durch die Vorrich- streifer 16 in das Sammeigefäß Ϊ3 befordet tungnach Fig. 1 erzeugten Glastropfen. Die Temperatur soll, je nach Glasart am Tunnelein-

Die F i g. 1 zeigt einen Schmelzofen 10, in deift sich ein gang 500—700"C und am Tunnelausgang 25—100° C Schmelzrohr befindet das einen ersten Schmelzrohrab- betragen.

schnitt 1 aufweist, an den sich koaxial nach unten ein 25 Andere als beschrieben und dargestellt, können die zweiter, etwas engerer Schmelzrohrabschnitt 3 an- Tropfen auch mit Hilfe einer schnell rotierenden Scheischließt. Der zweite Schmelzrohrabschnitt 3 wird von be gebildet werden.

einem Steigrohr 2 koaxial mit Abstand umgeben. Am Das Verfestigen der Tropfen kann auch dadurch eroberen Ende des Steigrohres 2 sind Tropfdüsen 7 kranz- folgen, daß sie eine gekühlte Fallstrecke durchfallen, so förmig angeordnet. Am unteren Ende des Steigrohres 2 30 daß sie bereits erstarrt auf eine Unterlage oder in ein befindet sich ein mit einem Gefrierverschluß versehenes Auffanggefäß fallen.

Ablaßrohr 8. Der untere, das Steigrohr 2 aufweisende Bei der oben anhand der Zeichnung, insbesondere

Teil des Schmelzrohres ist von einem Schutzrohr 9 aus F i g. 2 und 3 beschriebenen Abkühlmethode fallen die einem vorzugsweise nichtleitenden Material, z. B. ICera- Tropfen in plastischem Zus'and auf die Unterlage, also mik. umgeben. Der erste Schmelzrohrabschnitt 1 weist 35 das Förderband 11 oder die Ringscheibe 14. wodurch sie ein Einfüllrohr 4 für die in Glaspartikel zu überführende abgeplattet werden. Durch das Bewegen der Unterlage Suspension bzw. für das entsprechende Kalzinat auf, wird erreicht, daß die auf die Unterlage gefallenen Glassowie ein Führungsrohr 5 für Thermoelemente und ein tropfen von der Auffangstelle weg bewegt werdey. wo-Abgasrohr 6. Das Einfüllrohr 4 ist dicht an der Wandung durch ein Zusammenbacken verhindert wird.

des Schmelzrohrabschnittes 1 angebracht Das Ablaß- 40

rohr 8 ist normalerweise geschlossen und dient lediglich Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

zum vollständigen Ablassen des Glases aus dem

Schmelzrohr.

Die Vorrichtung nach F i g. 1 arbeitet wie folgt. Die in
eine Glasschmelze überführte Suspension oder das in 45
eine Glasschmelze überführte Kalzinat tritt am Boden
des ersten Schmelzrohrabschnittes 1 in den engeren
Schmelzrohrabschnitt 3 ein, steigt in dem Steigrohr 2
•α ieder auf und tritt danr in Form von Tropfen aus den
kranzförmig angeordneten Tropfdüsen 7 aus. 50

Die Tropfdüsen 7 liegen etwa in der Mitte der Heizzone des Schmelzofens 10 und damit in einem heißeren-Bereich als am Rande. Diese Lage der Tropfdüsen 7 ist
günstig, weil die Temperatur für optimale Tropfenbildung an den Tropfdüsen 7 möglichst hoch sein sollt:. 55
Die Glastropfen fallen durch eine zwischen Schutzrohr
9 und Steigrohr 2 befindliche beheizte Strecke, wodurch
Fadenbildung vermieden bzw. beseitigt wird.

Die Größe der Glastropfen kann durch entsprechende Auslegung der Tropfdüsen 7 hinsichtlich Form und μ
Größe bestimmt werden.

Die aus den Tropfdüsen 7 austretenden Glastropfen
fallen auf eine Unterlage, wie sie beispielsweise in den
F i g. 2 und 3 dargestellt ist. Die Unterlage gemäß F i g. 2
ist ein Förderband Ii und gemäß F i g. 3 eine Ringschei- 05
be 14.

Um ein spannungsfreies Erstarren sicherzustellen, ist
es vorteilhaft, die Glastropfen langsam abzukühlen.

Claims (8)

1 2 heit von Glasbildnern in Glasschmelze übergeführt Patentansprüche: Ober ein Bodenauslaufrohr wird die Glasschmelze dann in Kokillen gefüllt und in diesen zu massiven Blöcken

1. Verfahren zur Verfestigung von radiaktiven Ab- durch Abkühlen verfestigt Nachteilig ist, daß wegen der fallstoffen, bei dem die Abfallstoffe in phosphorsau- 5 Größe der Glasblöcke eine spannungsfreie Abkühlung re Suspensionen oder in Kalzinate übergeführt wer- nicht möglich ist und ferner, daß die Nachzerfallswärme den und danach die getrockneten Suspensionen oder nur schlecht abgeführt werden kann. Hierdurch besteht die Kalzinate unter Anwesenheit von Glasbildnern die Gefahr, daß thermisch bedingte Risse auftreten.

in eine Glasschmelze übergeführt werden, da- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung begeht dar-

durch gekennzeichnet, daß aus der Glas- io in, das eingangs genannte Verfahren und die eingangs

schmelze Glastropfen gebildet werden und die Glas- genannte Vorrichtung so zu verbessern, daß zur Verfe-

tropfen anschließend gekühlt werden. stigung von radioaktiven Abfallstoffen aus der Glas-

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens schmelze ein Produkt gebildet wird, durch das eine nach Anspruch 1 mit einem Schmelzrohr, das ein spannungsfreie Abkühlung gesichert ist und das eine Einfüllrohr, ein Abgasrohr sowie ein Ablaßrohr auf- is. verbesserte Abfuhr der Nachzerfallswärme ermöglicht, weist dadurch gekennzeichnet daß das Schmelzrohr ohne daß thermisch bedingte Risse auftreten.

einen ersten Schmelzrohrabschnitt (1) aufweist, an Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung nach dem

den sich koaxial nach unten ein zweiter etwas enge- Kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelösi.

rer Schmelzrohrabschnitt (3) anschließt, daß der Durch die erfindungsgemäße Aufgabenlösung wer-

zweite Scämelzrohrabschnitt (3) von einem Steig- 20 den Glastropfen gebildet die sich wegen ihrer geringen

rohr (2) koaxiai und mit Abstand umgeben ist, and Größe spannungsfrei zu einem Verfestigungsprodukt

daß Tropfdüsen (Jf) für den Austritt der Glastropfen abkühlen lassen. Die in den Glastropfen eingebetteten

vorgesehen sind. radioaktiven Abfallstoffe erzeugen Nachzerfallswärme.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- die wegen der relativ geringen Ausdehnung der Tropfen zeichnet, daß die Tropfdüsen (7) kranzförmig ange- 25 auch aus dem Zentrum der Tropfen gut abgeleitet werordnet sind. den kann. Hierdurch können thermisch bedingte Risse

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch nicht mehr auftreten. Die erzeugten Glastropfen braugekennzeichnet, daß unterhalb der Tropfdüsen (7) chen nur wenige Minuten, bis sie durch Abkühlen verfeeine bewegte Unterlage angeordnet ist stigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 30 Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des zeichnet <hß die Unterlage eine drehbar gelagerte Verfahrens nach Anspruch 1 ist im Anspruch 2 angege-Ringscheibe (14) oder ein Förderband (11) ist ben. Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist es möglich, die

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Glastropfen kontinuierlich herzustellen. Es lassen sich zeichnet, daß die Ringscheibe (14) oder das Förder- leicht Proben zur Prozeßsteuerung und zur Qualitätsband (11) einen beheizten Tunnel (12) als Abkühlzo- 35 überwachung entnehmen. Das durch die Erfindung erne durchlaufen. zeugte Produkt in Form von Glastropfen erleichtert den

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch Transport und die Lagerung. Die erfindungsgemäße gekennzeichnet, daß an der Ringscheibe (14) eine Vorrichtung ist so ausgebildet, daß das Niveau der Glas-Abstreifvorrichtung (16) für die Glastropfen ange- schmelze im Schmelzrohr sslbstt&<£ geregelt wird, weil ordnet ist 40 bei einer Erhöhung des Niveaus durch erhöhte Zudosie-

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- rung von Glasschmelze der Flüssigkeitsdruck an den zeichnet daß an den ersten Schmelzrohrabschnit· (1) Tropfdüsen wächst so daß mehr Glas austritt und das zur Druckbeaufschlagung der Oberfläche der Glas- Niveau sinkt und umgekehrt

schmelze eine Druckquelle angeschlossen ist. Die US-PS 37 44 983 zeigt ein Verfahren und eine

45 Vorrichtung zur Herstellung von Tropfen bzw. Kugeln

aus Glas, insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Projektionswänden, reflektierenden Zeichen usw. Die Glastropfen werden durch ein Tropfrohr

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verfestigung gebildet, das im Boden eines Schmelzenvorratsbehälters von radioaktiven Abfallstoffen, bei dem die Abfallstoffe 50 angeordnet ist Zur Herstellung von Glaskugeln mögin phosphorsaure Suspensionen oder in Kalzinate über- liehst gleicher Größe wird die Schmelzensäule im Tropgeführt werden und danach die getrockneten Suspen- frohr und im Vorratsbehälter regelmäßigen Störungen sionen oder die Kalzinate unter Anwesenheit von Glas- unterworfen durch Anlegen einer elektrischen Spanbildnern in eine Glasschmelze übergeführt werden. Die nung geeigneter Stärke und Frequenz, wodurch eine Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durch- 55 gleichmäßige Tropfenbildung erreicht werdensoll,
führung dieses Verfahrens mit einem Schmelzrohr, das Durch die GB-PS 1013 414 sind ein Verfahren und ein Einfüllrohr, ein Abgasrohr sowie ein Ablaßrohr auf- eine Vorrichtung zur Herstellung kugelförmiger Partiweist kel aus Glas bekannt. Geschmolzenes Glas fließt aus

Durch die DE-OS 22 45 149 ist ein Verfahren zur Ver- einem Schmelzenvorrat in einen birnenförmigen, nach

festigung von radioaktiven Abfallstoffen bekannt. Die 60 unten verjüngt ausgebildeten Ofen mit veränderbarem.

radioaktiven Abfallstoffe werden zunächst in phosphor- ringförmigem Bodenauslauf. Das in Tropfen austreten-

saure Suspensionen oder in Kalzinate übergeführt. Da- de Glas durchfällt eine Kaskade von Kühlstreifen in

nach werden die Suspensionen getrocknet und kalzi- einer Kühlzone, bevor die Tropfen gesammelt werden,

niert. Die Trocknung und das Kalzinieren erfolgt an der Beide Druckschriften betreffen ganz spezielle Ver-

Wandung eines rohrförmigen Schmelztiegels, der ein 65 fahren zur Herstellung von Glastropfen an sich, jedoch

Einfüllrohr und ein Abgasrohr aufweist. Die getrockne- nicht die Herstellung von Glastropfen unter Einbettung

ten Suspensionen oder die Kalzinate werden dann in von radioaktiven Abfallstoffen,

einem unteren Teil des Schmelztiegels unter Anwesen- Um die pro Zeiteinheit erzeugte Menge an Glastrop-