DE2508401A1

DE2508401A1 - Einschliess-verfahren radioaktiver abfaelle in eine glasartige masse und brennofen dazu

Info

Publication number: DE2508401A1
Application number: DE19752508401
Authority: DE
Inventors: Roger Bonniaud; Antoine Jouan; Claude Sombret
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1974-02-28
Filing date: 1975-02-26
Publication date: 1975-09-04
Also published as: FR2262854A1; GB1464316A; JPS50124100A; US4009990A; SU738508A3; IT1030239B; JPS6137598B2; BE825920A; DE2508401C2; FR2262854B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einschließen von zu beseitigenden radioaktiven Produkten in eine glasartige bzw. glasgesinterte Masse und einen Brennofen dazu.

Die Lagerung oder Entsorgung radioaktiver Abfälle bildet ein Problem, dessen Bedeutung ständig zunimmt. Es wurde bereits angegeben, es durch Einschließen der radioaktiven Abfälle in Glas zu lösen und durch Schmelzen oder Gießen dieser Anordnung, um eine glasartige oder quasi-glasartige Masse zu erhalten, die die radioaktiven Elemente zurückhält und auf diese Weise die Kontamination der Umwelt vermeidet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Behandlung durch Vor schalten eines Brennschritts vor dem eigentlichen Schmelzen in Verbindung mit

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einem dazu geeignetem Brennofen zu verbessern.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Einschließen radioaktiver Abfälle in eine glasartige bzw. glasgesinterte Masse erfindungsgemäß gelöst durch gleichzeitiges und ständiges Einführen der radioaktiven Abfälle und von Glasteilen am Eintritt eines Brennofens, Mischen der radioaktiven Abfälle und der Glasteile, deren Aufheizen, so daß ein Temperaturgradient zwischen dem Eintritt und dem Austritt des Brennofens ent steht und die so erhaltene Mischung ein sich bewegendes Bett aus gesintertem Glas bildet, dessen Konzentration an radioaktiven Abfällen vom Eintritt zum Austritt des Brennofens steigt.

Ein Brennofen zur Durchführung des Verfahrens mit einer Drehtrommel, deren Aeh?e leicht- gegen die Horizontale geneigt ist, zur Anordnung im Inneren eines Schmelzofens, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch :-wvei Flanschen an seinen Enden, an denen ein oberer Ring, in des-τη Hebe eine Eintrittsleitung der radioaktiven Flüssigkeiten, eine mit einem Versorgungs-Bunker der Glasfritten verbundene Leitung und eine Gasabzugsleitung mündet, bzw. ein unterer Ring befestigt sind, dessen Verlängerung nach außerhalb der Trommel eine Öffnung zum Abführen des gebildeten, gebrannten Materials und dessen Überführung zu einem Schmelzofen aufweist, eine Dreh-Einrichtung des Brennofens, und eine Abdichtung des Brennofens»

Durch diese Anordnung hat der erfindungsgemäße Brennofen folgende Vorteile;

- Durch die Bewegung des Materialbetts bilden die Materialien

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keinen Bodensatz, der die Trommel verstopfen könnte, sie bewirken vielmehr die Entstopfung des Brennofens, ohne daß es notwendig wäre, mechanische Einrichtungen zu benutzen5

- die Drehzahl ist ausreichend niedrig, damit das Materialbett nicht gegen die Wände der Trommel schlägt, und noch ausreichend hoch, um eine Bewegung zu erhalten, die eine mögliche Verstopfung vermeidet, weshalb der Brennofen kontinuierlich betreibbar ist,

- das gebrannte und heiße Produkt, das aus dem Brennofen austritt, ist homogen und schmilzt schneller als ein Produkt, das aus einer Fritte oder Glasmasse und einem getrennt gebrannten Produkt besteht.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Brennofen.

Der in der Figur dargestellte Brennofen 1 ist innerhalb eines Elektro-Ofens 2 angeordnet, dessen Außenwände vertikal sind. Der Brennofen 1 enthält im wesentlichen eine rostfreie Stahl-Trommel 3, deren Achse leicht gegen die Horizontale geneigt ist. Die Trommel 3 ist an ihren Enden mit zwei Bunden oder Flanschen 4 und 5 versehen, an denen ein oberer Fing 6 bzw. ein unterer Ring 7 angeordnet ist. Eine mit einem Fritten-Versorgungs-Bunker verbundene Leitung 8 und eine Gasabzugsleitung 9 münden in ein Übergangsstück 10, das eng um den oberen Ring 6 eingepaßt ist. Dichtungen 11 erreichen die Dichtheit zwischen dem oberen Ring 6 und dem Übergangsstück 10.

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Der Flansch 4 weist einen Ring 12 auf, der auf einem Laufring 13 abgestützt ist. Eine Eintritts leitung 14 zur Versorgung mit radioaktiver Lösung, die an verschiedenen Stellen nahe ihrem Ende mit Löchern versehen ist, durchtritt das Übergangsstück 10 axial. Die Gasabzugleitung 9 ist am Austritt mit einer Filtersäule 15 verbunden.

In gleicher Weise ruht ein Ring 16 des anderen Flansches 5 auf einem Laufring 13', der mit dem Laufring 13 zusammenwirkt, um die Trommel 3 abzustützen, wenn sie entweder ruht oder sich dreht.

Der untere Ring 7 ist nach außerhalb der Trommel 3 um eine kegelstumpfförmige Wand 17 verlängert, in der ein Ausschnitt 18 ausgebrochen ist, um einen Abzug des Brennprodukts zu erreichen. Die kegelstumpfförmige Wand 17 ist anschließend um einen geraden Zylinder 19, ein scheibenförmiges Teil 20 und eine Welle 21 verlängert. Schließlich ist eine Kammer 22, die irisbesondere einen Teil der Welle 21 und des unteren Ringes 7 umhüllt, abgedichtet durch Dichtungen 23, 24, und ihr kegelstumpfförmiger Boden 25 bildet einen Abführ-Bunker des gebrannten Produkts zum Schmelzofen.

Der Brennofen wird durch einen (nicht dargestellten) Motor in Drehung versetzt, der die Welle 21 dreht. Der Laufring 13' ist in einer Höhe etwas unterhalb der des Laufrings 13 angeordnet, damit die Drehachse der Welle 21 etwa um 3 bis 5 % geneigt ist.

Die Fritte, die aus Glasstücken in Form von Körnern oder Plättchen gebildet ist, wird durch die Leitung 8 in den oberen oder höheren Teil des Brennofens 1 eingeführt, in dem eine Temperatur von

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etwa 120 C herrscht; sie vermischt sich mit der radioaktiven Flüssigkeit, die durch die Eintrittsleitung 14 in Form eines Regens eingeführt wird.

Durch die Neigung des Brennofens 1 und seine Drehung treffen die radioaktive Flüssigkeit und die Fritte ab ihrem Eintritt in den Brennofen 1 auf ein Materialbett, das sich konstant zum Austritt des Brennofens 1 bewegt, an dem eine Temperatur von etwa 400 C herrscht.

Am Austritt des Brennofens 1 umschließt das gebrannte Material regelmäßig die Körner der Glasfritte, und die Mischung, die vollständig homogen ist und aus diesem Grund gut geeignet für das Schmelzen ist, fließt über den Ring 16 und verschwindet durch den Ausschnitt 18 durch Schwerkraft, wenn dieser in der unteren Lage ist und durchtritt schließlich den Bunker 25, um anschließend kontinuierlich den Schmelzofen zu versorgen.

Ein ausgeführter Brennofen mit besonders guten Ergebnissen hat folgende Abmessungen:

Trommel-Länge Trommel-Durchmesser Gewicht des Materialbetts

und hat folgende Betriebsbedingungen:

800 mm 300 mm 10 kg

Ofen-Leistung 8 kW

Durchsatz der radioaktiven Flüssigkeit 5 l/h.

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Claims

Patentansprüche

..!Verfahren zum Einschließen radioaktiver Abfälle in eine glasartige bzw. glasgesinterte Masse,

gekennzeichnet durch

gleichzeitiges und ständiges Einführen der radioaktiven Abfälle und von Glasteilen am Eintritt eines Brennofens,

Mischen der radioaktiven Abfälle und der Glasteile,

deren Aufheizen, so daß ein Temperaturgradient zwischen dem Eintritt und dem Austritt des Brennofens entsteht und die so erhaltene Mischung ein sich bewegendes Bett aus gesintertem Glas bildet, dessen Konzentration an radioaktiven Abfällen vom Eintritt zum Austritt des Brennofens steigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Temperatur am Eintritt des Brennofens von etwa 120 C und am Austritt des Brennofens von etwa 400 C.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radioaktiven Abfälle flüssig zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Glasteile kleine Kugeln und Bruchstücke verwendet werden.

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5. Brennofen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der

! Ansprüche 1-4 mit einer Drehtrommel, deren Achse leicht gegen

die Horizontale geneigt ist, zur Anordnung im Inneren eines Schmelz- ^; ofens,

ι gekennzeichnet durch

, zwei Flanschen (4, 5) an seinen Enden, an denen ein oberer Ring (6), in dessen Höhe eine Eintxittsleitung (H) der radioaktiven Flüssigkeiten, eine mit einem Versorgungs-Bunker der Glasfritten verbundene Leitung (8) und eine Gas abzug si ei tang (9) mündet, bzw- ein unterer Ring (7) befestigt sind, dessen Verlängerung nach außerhalb der Trom- ; mel (3) eine Öffnung (18) zum Abführen des gebildeten, gebrannten ! Materials und dessen Überführung zu einem Schmelzofen aufweist,

eine Dreh-Einrichtung des Brennofens (1), und eine Abdichtung des Brennofens (l).
6. Brennofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ; Drehtrommel (3) aus rostfreiem Stahl besteht und auf Laufringen ; (13, 13') über zweite Ringe (12, 16), die die ersteren Ringe (6, 7)

j umgeben, ruht.

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7. Brennofen nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch ein

Abschlußstück (lO), das den oberen Ring (6) umgibt und in das die mit einem Versorgungs-Bunker der Glasfritten verbundene Leitung (8), die Gasabzugsleitung (9) und die Eintrittsleitung (14) der radioaktiven Flüssigkeiten münden.

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8. Brennofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsstück (10) und der obere Ring (6) durch Dichtungen (ll)
gegeneinander abgedichtet sind.
9. Brennofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Ring (7) nach außerhalb der Trommel (3) um eine kegelstumpfförmige Wand (17) verlängert ist, in die ein Ausschnitt (18) zum Abführen des gebrannten Materials gebrochen ist.
10. Brennofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Wand (17) anschließend um einen geraden Zylinder (19), ein scheibenförmiges Teil (20) und eine Welle (21) verlängert ist.
11. Brennofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Welle (21) teilweise von einer Kammer (22) umgeben ist, die
mittels Dichtungen (23, 24) abgedichtet ist und deren Boden (25) kegelstumpfförmig geöffnet ist und einen Abführ-Bunker des gebrannten Produkts bildet.

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