DE2508401C2

DE2508401C2 - Verfahren zur Kalzinierung einer radioaktiven Abfallflüssigkeit in Gegenwart von Glasteilen und Kalziniereinrichtung hierfür

Info

Publication number: DE2508401C2
Application number: DE2508401A
Authority: DE
Inventors: Roger Fontenay-aux-Roses Bonniaud; Antoine Gif-sur-Yvette Jouan; Claude Orange 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: 1985-06-27
Also published as: JPS6137598B2; DE2508401A1; FR2262854A1; FR2262854B1; US4009990A; GB1464316A; JPS50124100A; BE825920A; SU738508A3; IT1030239B

Description

so — Durch die Bewegung des Betts bildet das entstehende Kalzinat keinen Bodensatz, der die Kalziniereinrichtung verstopfen könnte, sie bewirkt die Entleerung der Kalziniereinrichtung, ohne daß es notwendig wäre, hierfür mechanische Einrichtungen zu benutzen;

— das heiße Kalzinat, das aus der Kalziniereinrichtung austritt, ist homogen und schmilzt schneller als eine Mischung aus einer Glasteilchenmasse und einer getrennt für sich kalzinierten radioaktiven Abfallflüssigkeit.

Im Falle der Verwendung eines Brennofens mit einer Drehtrommel wird die Drehzahl zweckmäßig so niedrig gewählt, daß die Glasteilchen des Betts nicht gegen die Wand der Drehtrommel schlagen. Sie ist jedoch selbstverständlich so hoch, daß eine Verstopfung vermieden wird. Erst damit ist die Kalziniereinrichtung kontinuierlich betreibbar.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Die einzige Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Kalziniereinrichtung.

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 Drehtrommel 3 aus rostfreiem Stahl, deren Achse leicht gegen die Horizontale geneigt ist Die Drehtromn· el 3 ist an ihren Enden mit zwei Flanschen 4 ι ο und 5 versehen, an denen ein erster eingangsseitiger Ring 6 bzw. ein erster ausgangsseitiger Ring 7 angeordnet ist Eine mit einem für die Glasteilchen vorgesehenen Versorgungsbunker verbundene Zuführleitung 8 und eine Gasabzugsleitung 9 münden in ein Abschlußstück 10, das um den ersten eingangsseitigen Ring 6 eingepaßt ist Dichtungen 11 erreichen die Dichtheit zwischen diesem Ring 6 und dem Abschlußstück 10. Der eingangsseitige Flansch 4 weist einen zweiten Ring 12 auf, der auf einem ersten Laufring 13 abgestützt ist Eine Eintrittsleitung J 4 zur Versorgung mit der radioaktiven Abfallflüssigkeit, die an verschiedenen Stellen nahe ihrem Ende mit Löchern versehen ist, durchtritt das Abschlußstück 10 axial Die Gasabzugleitung 9 ist an ihrem Austritt mit einer Filtersäule 15 verbunden.

In gleicher Weise ruht ein dritter Ring 16 des ausgangsseitigen Flansches 5 auf einem zweiten Laufring 13', der mit dem ersten Laufring 13 zusammenwirkt, um die Dichttrommel 3 abzustützen.

Der erste ausgangsseitige Ring 7 ist nach außerhalb der Drehtrommel 3 um eine kegelstumpfförmige Wand 17 verlängert, in der eine öffnung 18 ausgebrochen ist, um einen Abzug des Kalzinats 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 insbesondere einen Teil der Welle 21 und den ersten ausgangsseitigen Ring 7 umhüllt, durch Dichtungen 23, 24 abgedichtet und ihr kegeistumpfförmiger Boden bildet einen Abführtrichter 25 für das zu einem Schmelzofen zu befördernde Kalzinat

Der Brennofen 1 wird durch einen (nicht dargestellten) Motor in Drehung versetzt, der die Welle 21 dreht. Der zweite Laufring 13' ist in einer Höhe etwas unterhalb der des ersten Lauf rings 13 angeordnet, damit die Drehachse der Welle 21 etwa um 3 bis 5% geneigt ist.

Die Glasteilchen in Form von Körnern oder Plättchen werden durch die Zuführleitung 8 in Jen oberen oder höheren Teil des Brennofens 1 eingeführt, in dem eine Temperatur von etwa 120°C herrscht; sie vermischt sich mit der radioaktiven Abfallflüssigkeit, die durch die Eintrittsleitung 14 in Form eines Regens eingeführt wird.

Durch die Neigung des Brennofens 1 und seine Drehung treffen die radioaktive Abfallflüssigkeit und die zugeführten Glasteilchen ab ihrem Eintritt in den Brennofen 1 auf ein Bett aus Glasteilchen, das sich konstant zum Ausgang des Brennofens 1 be'vegt, an dem eine Temperatur von etwa 400° C herrscht.

Am Ausgang des Brennofens 1 umschließt das Kalzinat regelmäßig die Glasteilchen, und die Mischung, die vollständig homogen ist und aus diesem Grund gut geeignet für das Schmelzen ist, fließt über den dritten Ring 16 und fällt durch die Öffnung 18, wenn diese nach unten weist und durchtritt schließlich den Abführtrichter 25, um anschließend kontinuierlich zu dem Schmelzofen zu gelangen.

Ein ausgeführter Brennofen 1 mit besonders guten Ergebnissen hat folgende Abmessungen:

Drehtrommel-Länge 800 mm

Drehtrommel-Durchmesser 300 mm

Gewicht des Bettmaterials 10 kg

und hat folgende Betriebsbedingungen:

Heizleistung 8 kW Durchsatz an radioaktiver

Abfallfüssigkeit 5 l/h.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kalzinierung einer radioaktiven Abfallflüssigkeit in Gegenwart von Glasteilchen in einer Kalziniereinrichtung, dadurch gekennzeichnet,

— daß die zugegebenen Glasteilchen als fließendes Bett durch die Kalziniereinrichtung hindurchbewegt werden,

— daß die radioaktive Abfallflüssigkeit in das Bett eingeführt wird und von diesem miibewegt wird und

— daß die Temperatur des sich bewegenden Bettes vom Eintritt zum Austritt der Kalziniereinrichtung zunimmt.

2. Verjähren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur am Eintritt der Kalziniereinrichtung etwa 120⁰C und am Austritt der Kalziniereinrichtung etwa 400⁰C beträgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasteilchen in Form kleiner Kugeln und Bruchstücke verwendet werden.

4. Kalziniereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1—3, bestehend aus einem Brennofen mit einer Drehtrommel, deren Achse gegen die Horizontale geneigt ist, und die an ihren Enden mit zwei Flanschen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eingangsseitige Flansch (4) einen ersten eingangsseitigen Ring (6) trägt, in den eine Eintrittsleitung (14) der radioaktiven Flüssigkeiten, eine mit einem Versorgungsbunker für die Glasteilchen verbundene Zuführleitung

(8) und eine Gasabzugsleitung (9) mündet, während der ausgangsseitige Flansch (5) einen ersten ausgangsseitigen Ring (7) trägt, dessen Verlängerung nach außerhalb der Drehtrommel (3) eine öffnung (18) zum Abführen des gebildeten Kalzinats und dessen Oberführung zu einem Schmelzofen aufweist.

5. Kalziniereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehtrommel (3) aus rostfreiem Stahl besteht und auf Laufringen (13, 13') über einen zweiten Ring (12) und einen dritten Ring (16), welche die ersten Ringe (6,7) jeweils umgeben, ruht.

6. Kalziniereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein dichtendes Abschlußstück (10), das den ersten eingangsseitigen Ring (6) umgibt und das die Zuführleitung (8), die Gasabzugsleitung

(9) und die Eintrittsleitung (14) aufnimmt.

7. Kalziniereinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste ausgangsseitige Ring (7) nach außerhalb der Drehtrommel (3) in einer kegelstumpfförmigen Wand (17) fortsetzt, die die Öffnung (18) aufweist.

8. Kalziniereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die kegelstumpfförmige Wand (17) anschließend ein gerader Zylinder (19), ein scheibenförmiges Teil (20) und eine Welle (21) angesetzt ist.

9. Kalziniereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Welle (21) und der erste ausgangsseitige Ring (7) von einer Kammer (22) umfaßt ist, die mittels Dichtungen (23,24) abgedichtet ist und deren Boden kegelstumpfförmig geöffnet ist und einen Abl'ührtriehter(25) für das Kalzinat bildet.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalzinierung einer radioaktiven Abfallflüssigkeit in Gegenwart von Glasteilen in einer Kalziniereinrxhtung. Sie betrifft außerdem eine Kalziniereinrichtung zur Durchführung dieses Verfahren.

Ein Verfahren zur Erschmelzung eines die radioaktiven Abfälle einschließenden Glases betrifft die DE-OS 20 33 074. Es hat sich gezeigt, daß das portionsweise Kalzinieren und Einschmelzen von Spaltprodukten in

ίο eine Glasmasse in einem Tiegel einen hohen Energieaufwand bedingt.

Man hat deshalb schon vorgesehen, einen besonderen Schritt zur Kalzinierung einer radioaktiven Abfallflüssigkeit in Gegenwart von Glasteilen dem eigentlichen Einschmelzvorgang in die Glasmasse vorzuschalten. In dem Jahresbericht !970,KFKlSOO, des Kernforschungszentrums Karlsruhe vom Juni 1972, aus dem das Verfahren der eingangs genannten Art bekannt ist, wird die primäre Beimengung von Glasbildern zu einer denitrierten Abfallösung beschrieben, wobei die Glasbildner als Granulat oder als Gemenge pulverisierter Bestandteile eingebracht werden. Die hochaktiven Abfälle werden mit dem Grundglas in einem bestimmten Gewichtsverhitltnis gemischt.

Ausgehend von einem solchen Stand der Technik hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, die Kalzinierung dahingehend zu verbessern, daß ein homogenes Kalzhat geschaffen wird, das schneller und damit mit geringerem Energiebedarf schmilzt und das einen kontinuierlichen Betrieb bei einfachem Verfahrensgang gewährleistet

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angeführten Merkmalen. Die Unteransprüche 2 und 3 kennzeichnen zweckmäßige weitere Ausbildüngen des Kalzinierverfahrens.

Geeignete Kalzinierungseinrichtungen sind an sich bekannt und lassen sich nach entsprechender Adaptierung gemäß den Vorrichtungsansprüchen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzen.

So zeigt der Aufsatz »Calcination of High-Level Wastes for Ultimate Disposal« in der Zeitschrift »Nucleonics«, 1959, S. 76 bis 79, eine Kalzinierungseinrichtung in Gestalt eines geneigten Drehrohrofens.

Die Ansprüche 4 bis 9 betreffen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßige Kalziniereinrichtungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat die folgenden Vorteile: