DE2515795A1 - Verfahren zur behandlung radioaktiver konzentrate - Google Patents
Verfahren zur behandlung radioaktiver konzentrateInfo
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Description
F 7V61
2. April 1975
Gr /se
Licentia
Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. 6 Frankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai 1
Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. 6 Frankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai 1
Verfahren zur Behandlung radioaktiver Konzentrate
Die Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate mit flüssiger Komponente
(Suspensionen, Salzlösungen), die in einer Aufbereitungsanlage
getrennt voneinander aus Eindampfanlagen, Kugelharz-Ionenaustauschfiltern
und mindestens einer weiteren Trennntufe mit
beispielsweise mechanischen Filtern, Absetzbehältern urvi / o<ior
Pulverharz-Ionenoustauschfiltern anfallen.
Unter Konzentraten sollen hier die Abschlämmungen, die in allen Wasserreinigungssystemen nuklearer Kraftwerk3teile anfallen,
verstanden worden..
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Quellen solcher Abschlämmungen sind die verschiedenen Systeme für die Kühlmittelreinigung, die Lagerbeckenwasserreinigung
und die Abwasseraufbereitung. Sie liegen in Form verbrauchter Filterhilfsmittel und Ionenaustauscher aus den Filtersyatomen
und als Salzlösungen aus Verdampferanlagen vor, in denen die aus dem Wasser abgeschiedenen Verunreinigungen und Radionuklide
enthalten sind. Je nach Größe der Reaktoranlage handelt ea sich
dabei um Mengen von etwa 10 bis 20 nr/Honat.
Für die Behandlung der Konzentrate bis zur endlagerfähigon Form hat sich vielfach die Methode der Verfestigung der
radioaktiven Rückstände im Kraftwerk eingeführt. Beim Siedewasserreaktor zum Beispiel erfolgt die Verfestigung vorwiegend
durch Verfahren zur Entwässerung und Trocknung.
Hierzu ist bereits ein Verfahren bekannt, wonach die verschiedenen
Abschlämmungen zunächst entsprechend ihrer Art und Aktivität in 3 Gruppen eingeteilt und in getrennten Sammelbehältern
für Filterkonzentrate, Primärharze und Verdampferkonzentrnte
aufgenommen werden. Die Abschlämmungen in den Filterkonzentrat- und ■ Primärharzbehältern werden dabei durch Sedimentation der
Feststoffe und Dekantation des Wassers aufkonzentriert, gegebenfalls
gemischt, in einem Filterprozeß vom Wasser getrennt und mit Heißluft getrocknet. Die Filterrückstände werden anschließend
in Fässer abgefüllt. Die im Verdampferkonzentratbehälter gesammelten
hoch salzhaltigen Abschlämmungen der Eindampfanlago worden direkt in das Endlagerfaß eindosiert und durch Heizöl dea Faones
von außen bei gleichzeitigem Zuspeisen getrocknet, bin ein fester Salzblock entsteht. BAD ORIGI1NAL
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Diesem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß alle filtriertaren und salzarmen Abschlämmungen so vorbereitet
werden, daß eine Trocknung der Rückstände mit Hilfe von Rückstandsfiltern möglich wird. Dadurch brauchen nur noch
die anteilmäßig geringen Konzentratmengen der Verdampferstufe
durch weitere Eindampfung unter Zufuhr von Wärme mit den damit verbundenen Energiekosten behandelt zu werden.
Eine Aufgabe dieser Konzentrate auf das Rückstandsfilter ist wegen des hohen Salzgehaltes nicht zweckmäßig, da sonst an
gelöste Stoffe gebundene Radioaktivität nicht entfernt und das Wasser der übrigen Aufbereitungsverfahren versalzt würde
und nicht mehr ohne kostspielige weitere Aufbereitung dem
Prozess zugeführt werden könnte.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren zur Behandlung radioaktiver Konzentrate dahingehend zu verbessern,
(erweitern), daß die Konzentrate und FilterrückPt'^nde auch
direkt im Endlagerfass an ein Bindemittel fixiert werden können bei gleichzeitiger Verdünnung der radioaktiven Stoffe und Abschirmung
der Strahlung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Filterkonzentrate suspendierte Feststoffe in bestimmten Vorhältnissen
vermischt oder unvermischt in einem Rückstandsfilter entwässert werden, und die Konzentrate der Eindampfanlage
(Salzlösungen) ganz oder teilweise unmittelbar in Transport- und Lagerfässern auf die zur Lagerung erforderliche
Trockenheit entwässert werden, und daß die verschiedenen Konzentrate zumindest teilweise direkt in ein Lagerfaos
eingebracht werdefl. uv»o( «™ Ugerüst mit Bindemitteln vor-
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mischt und durch Aushärten in eine· feste Form überführt wer
Neben dem durch die Aufgabenlösung bewirkten technischen Portschritt weist die Erfindung den Vorteil auf, daß zunächst
ein Teil der Konzentrate und/oder Rückstände direkt im Endlagerfass bei gleichzeitiger Verdünnung der radioaktiven
Stoffe an ein Bindemittel fixiert wird. Auch wird eine große innere Abschirmwirkung zur Senkung der Dosisleistung an der
Faßaußenseite erreicht.'
Ausgestaltungen der Erfindung weisen den Vorteil auf, daß die Faßkapazität besser genutzt wird. Auch kann durch Einstollen
des Flüssigkeit-Feststoff-Verhältnisses in den einzelnen Konzentraten, beispielsweise durch Mischung veraclv'."-c^ner
Konzentrate und auch durch Einstellen des Konzontrot-Bind
.ittel-Verhältnisses die gewünschte bzw. die zulässige
Dosisleistung im Lagerfass eingestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand eines in
der Zeichnung dargestellten Schaltschemas im folgenden beschrieben. · ;
Das Schaltschema zeigt die Filterkonzentratbehälter 1 bis 5»
in denen die Abschlämmungen aus den verschiedenen Filtersystemen der Kraftwerksanlage (Reaktorwasserreinigung,Kondensatreinigung,
Lagerbeckenreinigung und Abwasserreinigung) gesammelt werden. Die Behälter 4 un 5 sind dabei vorwiegend zur Aufnahme
der höher aktiven Harze aus der Reaktorwasserreinigung vorge-Behen.
Der im Schemai noch dargestellte Behälter 6 nimmt die hoch salzhaltigen Abschlämmungen der Verdampferanlage der
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Abwasseraufbereitung auf.
Die Konzentrate der Filterkonzentratbehälter 1 bis 5 können
mittels Pumpen 7 und 8 einem Vorlagebehälter 9 zugeführt
werden. Der Vorlagebehälter 9 ist dabei mit nicht dargestellten Ventilen derart auf lie Konzentratbehälter 1 bis 5
schaltbar, daß in ihm beliebige Mschungon aus Konzentraten
der Behälter 1 bis 5 hergestellt werden können.
Zur Mischung der zugeführten Konzentrate im Vorlagebehälter dient ein Rührwerk 10. Vom Vorlagebehälter 9 werden die
Konzentrate einem Rückstandsfilter 11 zugeführt. Dieses Filter besteht aus mehreren durch eine vertikale Hohlwelle Λ? getragenen
tellerförmigen Elementen 13, auf deren Oberseite 3lch die Rückstände der Konzentrate ansammeln. Das Filtrat wird '
über eine Hohlwelle abgezogen und in entsprechende Speicherbehälter zurückgegeben. Um zu verhindern, daß das FiItrat
radioaktive Stoffe au6 dem Rückstand mitführt, wird vor Beginn
des Filtriervorganges ein Filterhilfsmittel auf die Filterelemente 13 aufgebracht. Hierzu dient ein in einem
Nebenkreislauf geschalteter Anschwemmkreislauf mit Anschwemmgefäß 14. Unterhalb des Rückstandsfilters 11 befindet sich
ein Bunker 15» durch den die getrockneten Rückstände in
Fäosor 16 abgefüllt werden. j
Die mengenmäßig geringen jedoch hoch salzhaltigen Abschlöminungon aus
der Verdampferstufe werden von dem VerdampferkonzentratViohülter
6 unmittelbar in über einen elektrischen Anschluß 19 bo-
i. 6 -
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heizte Fässer 17 zum Transport und zur Aufbewahrung der Rückstände
geführt und unter einer Heizhaube 18 mit einer Infrarotheizung getrocknet. Die dabei entstehenden Brüden werden
Mittels eines Ventilators über einen Abscheider und Filter der Reaktorluft zugeführt, während das mengenmäßig weit
größere und gereinigte AbxiraGaer aus dem Rückstandsfilter 11
zur weiteren Wasseraufbereitung abgeführt und danach dem Kühlmittelhaushalt wieder zurückgegeben wird.
Da die Konzentrate der Reaktorwasserreinigung oftmals höhere Radioaktivitäten aufweisen, v/erden diese nach der Erfindung
in separaten Behältern aufgefangen. Dabei sind mindestens zwei Filterrückstandsbehälter 4- und 5 vorgesehen, so daß
abwechselnd immer ein Behälter gefüllt, während aus dom anderen
der bereits ausreichend abgelagerte Rückstand abgezogen worden kann.
Die in den Behältern 4- und 5 verkonzentrierten. Primärharzobschlämmungen
werden, solange sie noch im schwach aktiven Bereich liegen, wie oben beschrieben über Rückstandsfilter
getrocknet und abgefüllt. Liegen sie jedoch im höher nlctivon
Boreich, werden die vorkonzentrierten Primärharzabschlämmungen zwecks Einbindung über einen Dosierbehälter PP direkt in das
zuvor mit einem Bindemittel teilweise gefüllte Endlagorfaß abgelassen. Sie binden dort bei gleichzeitiger Mischung durch
die Mischschleuder ?0 zu einem Block ab. Anstelle der Hischschleudcr
20 kann auch ein Rührwerk, welches boispiclnweino
mit verlorenem Rührer arbeitet, vorgesehen werden.
Vorzugsweise wird das. Bindemittel in einen oder mehrere kl^i-
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nere und leicht zerstörbare Bindemittelbehälter verpackt, in
das Lagerfaß 21 eingebracht, und das Lagerfaß 21 nach Beendigung des Abfüllvorganges verschlossen und zum Zwecke der
Zerstörung der Bindemittelbehälter und der Mischung in Bewegung gesetzt.
Als Bindemittelbehälter können Beutel, Schachteln, Kapseln oder Tüten verwendet werden. Auch hat sich das Einbringen kleiner
Fallkörper in das Lagerfaß 21 vor dem Abfüllen der radioaktiven Rückstände als zweckmäßig erwiesen, da diese sowohl die
mechanische Zerstörung der Bindemittelbehälter als auch den Mischungsprozeß fördern.
Zur Herstellung der optimalen Mischungsverhältnisse im Logerfaß 21 dient neben dem Abmessen der entsprechenden Bindemittel
auch das Einstellen des Wasser-Feststoff-Verhältnisses im Konzentrat.
Hierzu dienen die Konzentratbehälter 4· und 5 und gegebenenfalls
ein diesen nachgeschalteter Dosierbehälter 22. Auch läßt sich das Mischungsverhältnis durch Mischen mit den verschiedenen
Konzentratarten aus den anderen Sammelbehältern über im Schaltschema nicht dargestellte Verbindungen beeinflussen. J
Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Einbringen der Rückstände
und der entsprechenden Bindemittel in das Lagerfaß 21 und das Aushärten abwechselnd schrittweise erfolgt bi.3 das
Lagerfaß 21 weitgehend gefüllt ist. Durch dieses Vorgehen kann das Volumen des Lqgjrfasses 21 besser ausgenutzt werden,
da sich beim Aushärten stets eine Volumenverminderung ergibt. Bei der Verfahronswoiae, bei der das Lngerfnß 21
' 609842/0534 - β - ..
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"bewegt wird muß zu diesem Zwecke nach einem Abfüllvorgang
und Zugabe der entsprechenden Bindemittel des Lagerfasses *21 verschlossen und in Bewegung gesetzt werden. Nach dem
Aushärten wird das Lagerfass, dessen Inhalt nun ein kleineres
Volumen angenommen hat, geöffnet und ein neuer Abfüllvorgang
kann eingeleitet werden.
Durch die Möglichkeit der Beeinflußung des Verhältnisses der Konzentrate aus den verschiedenen Behältern ( 1 bio C )
und des Bindemittels ergibt sich dio Möglichkeit auf einfache
Wuioo die Dosisleistung auf den gewünschten bzw.
zulässigen Grenzwert einzustellen.
Eine besonders günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann sich dadurch ergeben, wenn die einzubindenden
Filtorkonzentrate zunächst durch Filtration vom wiederverwendbaren
Wasseranteil befreit werden und dann die trockenen FiI-terrückstände
zum Abbinden mit den stark salzhaltigen radioaktiven Abschlämmungen aus dem Verdampferkonzentratbehälter 6
vermengt werden. Mit dieser Verfahrensweise kann die 'Infaßtrocknungsanlage
17-19 entlastet oder bei häufiger Anwendung
des Betriebsverfahrens auch eingespart werden.
609842/0534 BADORIGtNAL
Sollen die getrockneten Rückstände aus dem Bunker 15 in das
Lagerfaß 21 eingefüllt werden, so wird dieses über eine Transportvorrichtung von der Konzentratdosierstation zum
Bunker 15 befördert.
Um ein einwandfreies Abfüllen in das Lagerfaß 21 zu gewahrleisten,
besteht bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der "Vorrichtung die Einfüllvorrichtung aus einem bewegbaren
Abfüllrohr. Unterhalb dieses Rohres und neben dor Einfüll öffnung des Fasses ist eine Auffange inrichturi^ vor·"" υ solion,
so daß. beim Bewegen des Abfüllrohres von der EinfüllörCnua;;
des Fasses weg sich die öffnung des Rohres stets über ο or
Auff-'nfTvorrichtung befindet. Zweckmäßig weiot die Auffangvorrichtung
eine Abstreifkante auf, die zwischen der iiinfüllöffnung
des Lagerfasses und einem Sammelbehälter -.'..or
Auffangvorrichtung liegt.
BAD ORlGtNAL
609842/0534
Claims (1)
- 2. April 1975 Gr/scLicentia
Patent-Verwaltungs-G-.m.b .H. 6 Frankfurt/Hain 70, Theodor-Stern-Kai 1PatentansprücheVerfahren zur Behandlung verschiedenartiger radioaktiver Konzentrate in flüssiger Komponente (Suspensionen,Salzlösungen), die in einer Aufbereitungsanlage p;otrennt voneinander aus Eindampfanlagen, Kugelharz-Ionennustauschfiltern und mindestens einer weiteren Trennstufe mit beispielsweise mechanischen Filtern, Absetzbehältern und / oder Pulverharz-Ionenaustouschfiltern anfallen, d η durc'h gekennzeichnet, daß die FiI-konecntrato(suspendierte Feststoffe) in bestimmten V-1X1IiMItnissen vermischt oder unvormischt in einem Rückstand:;-BAD ORiGf'NAL 609842/0534filter entwässert werden, und die Konzentrate der Eindampfanlage (Salzlösungen) ganz oder teilweise unmittolbar in Transport- und Lagerfässern auf die zur Lagerung erforderliche'.Trockenheit entwässert \ircrdeia, und daß die verschiedenen Konzentrate zumindest teilweise direkt in ein Lagerfaß (21) eingebracht werden und im Logerfaß (21) mit Bindemitteln vermischt und durch Aushärten in eine feste Form überführt werden.2. Verfahren nach Anspruch 1, d ι Λ " r c H gekennzeichnet , daß die von ReaktorwasserreinifyuiigG-filtern- und Brennstofflagerbeckenreinigungsfiltern kommenden Konzentrate bei höheren Aktivitätswerten in das Lagerfaß (21) eingebracht, mit Bindemitteln vermischt und durch Aushärten in eine feiite Form überführt worden.3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge~ kennzeichnet , daß das Bindemittel selbst in einen oder mehrere kleinere leicht zerstörbare Bindemittelbehälter verpackt in das Lagerfaß (21) eingebracht und das Lagerfaß (21) nach Beendigung eines Abfüllvorcanr;e3 verschlossen und zum Zwecke der Bindemittelbehälterzorstörung und der Mischung in Bewegung gesetzt wird.4. Vorfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittel Zement ist.- 5609842/05345· Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a durchgekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis durch Becinflußung des Wasser-Feststoff-Verhältnisses in den einzelnen Konzentraten eingestellt wird.6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis der verschiedenen Konzcntrotarten eingestellt wird.7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß als Bindemittelbehälter, Beutel, Schachteln, Kapseln oder Tüten vorwendet werden.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Bindemittelbehälter chemisch zersetzt wird.9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi3 7» dadurch gekennzeichnet , daß der oder die Bindomittölbehälter mechanisch zerstört wird.10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß vor dem Abfüllen der radioaktiven Stoffe in das Lagerfaß (21) zusätzlich kleinere Fallkörpor eingebracht worden, die sowohl die Zerstörung dor Bindend.ttelbehälter als auch den Mischungsprozeß fördern.60984 2/0 5 3411. Vorfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k c η η z e i chne t, daß als Fallkörper Flinteteine verwendet werden.Ir1. Verfahren nach einem_ der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Einbringen der Rückstände und der entsprechenden Bindemittel in das Lagerfaß (?1) und das Aushärten abwechselnd schrittweise erfolgt, bis das Lagerfaß (21) weitgehend gefüllt ist.1J. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß' durch Einstellen des Mischungsverhältnisses eine Einstellung der radioaktiven Dosisleistung auf den ,^o-wünschten bzw. zulässigen Grenzwert erfolgt.l'i. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß getrocknete Filterrückstände mit dem aus dem Verdampferkonzentratbehälter (6) stammenden salzhaltigen Verdampferabschlämmungen gemischt werden.15· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Filterkonzentratbehälter ( 1 bis 5.0 und- Verdampf erkonz entr atbohälter (6) vorgesehen sind, denen ein gemeinsamer V«p?- lagebehälter (9) nachgeschaltet ist. der ausgangssoitig das Eückstandsfilter (.11) speist, und daß die Pilter-— 5 — 609842/0534konzentratbehälter (1bis5) "und der Verdampferkonzentratbehälter (6) über einen Dosierbehälter (22) und eine
Einfüllvorrichtung mit dem Lager faß (21) verbunden sind.16. Vorrichtung nach Anspruch 15 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß das Vermischen durch Bewegen des Lsgerfasses (21) in einer Mischschleuder (20) erfolgt.17· Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch
gekennzeichnet , daß eine Transportvorrichtung für das Lagerfaß (21) vorgesehen ist, um ciio-SGS zum Bunker (15) zu transportieren.18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 171 d:a .durch gekennzeichnet , daß die Einfüllvorrichtung aus einem bewegbaren Rohr besteht und
daß unterhalb des Rohres und neben der Paßeinfüllüffnung eine Auffangeinrichtung angeordnet i3t.19· Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß die Auffangeinrichtung eine Abstreifkante aufweist, die die Einfüllöffnung dos Lagerfasses (Π) von einem Sammelbehälter trennt.20. Vorrichtung nach Anspruch 15 zur Durchführung dos Verfahrens nach Anspruch 2,dadurch gekenn-. zeichnet , daß ein Rührwerk zum Vermischen vorgesehen, ist.0 9 8 4 2/0534— 6 — ßAD21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekenn zeichnet, daß dan Rührwerk mit verlorenem Eühr^r arbeitet.6 0 9 8 4 2/053441οLeerseite
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