DE2536699C2

DE2536699C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbetten von festen radioaktiven und/oder toxischen Stoffen in ein flüssiges Bindemittel

Info

Publication number: DE2536699C2
Application number: DE19752536699
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. Ternitz Jakusch; Karl Dr. Eisenstadt Knotig; Peter Wien Leichter; Franz Pottschach Stangl
Original assignee: Oesterreichisches Forschungszentrum Seibersdorf GmbH
Current assignee: Oesterreichisches Forschungszentrum Seibersdorf GmbH
Priority date: 1974-08-22
Filing date: 1975-08-18
Publication date: 1984-02-02
Also published as: GB1510494A; FR2289034A1; FR2289034B1; ATA684074A; DE2536699A1; AT336146B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruches 2.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der CH-PS 5 49 265 bekannt. Es wird dabei vorgeschlagen, die radioaktiven oder toxischen Stoffe vorzugsweise in flüssiges Bitumen einzubringen und die Vermengung mit einem Sedimentiervorgang zu verbinden, was auch bei Unterdruck geschehen kann. Es wird auch eine Vorrichtung zur Aufarbeitung radioaktiver oder toxischer Abwässer beschrieben, die konzentriert und schließlich verdampft werden, worauf die anfallenden Feststoffe in einem beheizten Sammelgefäß mit dem flüssigen Bindemittel vermengt und sedimentiert werden, bis das vorgesehene Füllniveau erreicht ist. Zum Auswechseln des Sammelgefäßes muß der Vorgang unter Aufhebung des Unterdruckes unterbrochen werden.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, den Behälterwechsel zu beschleunigen, den zur Schaffung des Unterdruckes nötigen Energieaufwand zu verringern und die Gefahr einer Umgebungskontamination etwa durch radioaktive Schwebstoffe auszuschalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß während des Füllens des einen Behälters in einem diesen umgebenden unter Unterdruck stehenden Rezipienten ein weiterer Behälter in einen weiteren Rezipienten eingebracht und darin evakuiert wird und daß nach dem Füllen des einen Behälters der Rezipient mit dem gefüllten Behälter durch den weiteren Rezipienten mit dem weiteren Behälter unter Aufrechterhaltung des Unterdrucks ersetzt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem unter Unterdruck stehenden Abfüllschacht für die Stoffe, an dessen Unterrand ein zu füllender Behälter dicht

-'" anzuschließen ist, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der Abfüllschacht von oben an eine Gehäuseplatte anschließt, daß unter der Gehäuseplatte eine Aufnehmerplatte drehbar und gegen die Gehäusepiatte abgedichtet gelagert ist, daß an Durch-

-■> brechungen der Aufnehmerplatte von unten mehrere Rezipienten angesetzt sind, wobei sich einer der Rezipienten unter dem Abfüllschacht befindet, wenn ein weiterer Rezipient mit einer Unterdruckleitung verbunden ist.

i<> Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 3 bis 5.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine zu seiner Ausführung geeignete

^ Vorrichtung wird nun anhand der F i g. 1 bis 4 näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Eindampfanlage zur Herstellung radioaktiver und/oder toxischer Feststoffe und eine Vorrichtung zur Ausführung des

■"» erfindungsgemäßen Einbettungsverfahren,

Fig.2 Details einer Ausführungsform der Vorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 3 wesentliche Teile der Abfüllvorrichtung gemäß F i g. 1, jedoch verkleinert im Grundriß, und

t^r' F i g. 4 in der F i g. 3 entsprechenden Darstellung eine Variante der Abfüllvorrichtung, die auch für die Einbettung anderer disperser Feststoffe ais Verdampfungsrückstände geeignet ist.
Wie in F i g. 1 dargestellt, wird das wäßrige Konzentrat, das in einer Eindampfanlage 1 üblicher Bauweise erzeugt wird, mit der Konzentratspeisepumpe 2 in den Trockner 3 eingebracht, der ein motorgetriebener Dünnschichtverdampfer bekannter Ausführung sein kann. Im Trockner 3 wird das Konzentrat durch

^S5 Eindampfen entwässert, wobei Feststoffe in einem rieselfähigen Zustand anfallen. Diese Feststoffe fallen direkt in den darunter befindlichen Verpackungsbehälter 4, der eine vorbereitete Schicht des flüssigen Bindemittels, im vorliegenden Fall dünnflüssigen Bitu-

^w) mens 5 enthält, sinken darin ab und bilden ein dichtgepacktes Sediment 6. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit, während der laufend weiter Feststoffe eingestreut und der Behälter 4 allmählich gefüllt wird, oder aber auch kontinuierlich und gleichzeitig mit dem

^M Einstreuen, wird weiteres dünnflüssiges Bitumen über die Bitumenförderpumpe 7 zugegeben, bis schließlich der Verpackungsbehälter 4 ganz mit dem Bitumen-Feststoff-Gemisch gefüllt ist. Ein Bitumenvorwärmbehälter

8 mit der Heizwicklung 9 ist vorgesehen, um das Bitumen auf die hierfür erforderliche Verfahrenstemperatur zu bringen. Bei kontinuierlicher Bitumenzufuhr kann es für das Verfahren nützlich sein, wenn kein scharfer Bitumenstrahl sondern ein weicher und flächenhaft wirkender Sprühregen in den Verpackungsbehälter 4, der vorzugsweise ein Endlagerfaß in Form eines genormten Standardfasses für Verpackungszwekke ist, gerichtet wird. Damit kann bereits vor dem Auf treffen der Feststoffteilchen auf die Bitumenoberfläehe im Behälter eine teilweise Benetzung bzw. Umhüllung erzielt werden. In diesem Falle ist die Mündung 10 der Bitumenspeiseleitung als Sprühdüse ausgebildet Die bei der Trocknung entstehenden Brüdendämpfe werden mittels der Vakuumpumpe 11 über den Kondensator 12 geführt, wo sie niedergeschlagen werden. Von der Abluft mitgerissene Staubteilchen werden vom Staubfilter 13 zurückgehalten. Das Kondensat aus dem Kondensator 12 stellt nur einen Bruchteil der Menge dar, die als Abwasser der Eindampfanlage 1 zugeführt worden war; man kann es deshalb ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Wirtschaftlichkeit erneut der Eindampfung zuführen. Die Vakuumpumpe 11 sorgt neben der Brüdenabsaugung für einen Unterdruck in der Anlage, der ein Austreten von radioaktiven Stoffen durch Leckstellen verhindert

Der Behälteraufnehmer 14 besteht im wesentlichen aus der kreisförmigen Aufnehmerplatte 18 und den beiden Rezipienten 15 und erfüllt mehrere Aufgaben, Zunächst dient er zur Positionierung des eii:en Verpackungsbehälters 4 unter dem am Trockner 3 angeschlossenen Abfüllschacht 27. Durch eine geeignete Isolierung 16 und die Eigenwärme des flüssigen Bitumens oder gegebenenfalls durch eine zusätzliche Heizvorrichtung 17 kann außerdem ein weiterer Verpackungsbehälter 4 auf der für das Verfahren notwendigen Betriebstemperatur gehalten werden. Schließlich sorgt der Behälteraufnehmer 14 für eine Druckentlastung des Behälters 4, wodurch der Einbettungsprozeß bei einem beliebigen Unterdruck durchgeführt werden kann. Mit der staubabweisenden, jedoch gasdurchlässigen Dichtung 23, die den freien Raum oberhalb des Behälterrandes ausfüllt, wird die Kontamination der Behälteraußenseite weitgehend verhindert (siehe F i g. 2). Durch eine zusätzliche Vorrichtung kann außerdem in den Zwischenraum zwischen dem Behälter 4 und dem Rezipienten 15 Heizdampf eingeblasen werden, so daß durch die von außen nach innen gerichtete Strömung ein Austreten radioaktiven Staubes verhindert wird. Der Behälteraufnehmer 14 ist mit seiner Aufnehmerplatte 18, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, um die Achse 19 dreh- bzw. schwenkbar auf dem Rollenkranz 20 gelagert, wobei zwei Fixpositionen die Endstellung darstellen, die nachstehend als Arbeits- und Wechselposition bezeichnet werden.

Fig.3 zeigt deshalb den Behälteraufnehmer 14 im Grundriß. In der Arbeitsposition 32 befindet sich ein Behälter 4 unter dem Abfüllschacht 27, wo seine Füllung mit Bitumen und den radioaktiven und/oder toxischen Feststoffen erfolgt. In der gegenüberliegenden Stellung, der Wechselposition 33, wird der Austausch des gefüllten gegen einen leeren Behälter vorgenommen. Die dazu notwendige Belüftung erfolgt über das Ventil 28. Der Behälteraustausch kann vorzugsweise durch Absenken des Bodens 21 des Rezipienten 15 mit einer Hubvorrichtung 22 nach unten vorgenommen werden. Grundsätzlich wäre auch das Herausheben des vollen Behälters und das Einbringen des Leerbehälters von oben möglich. In diesem Fall isi es zweckmäßig, in der Gehäuseplatte 29 eine verschließbare Öffnung anzubringen.

In. des· Wechselposiüon werden folgende Vorbereitungen für den folgenden Einsatz des Leerbehälters getroffen:

1. Austausch eines gefüllten mit einem zu füllenden ίο Behälter 4;

2. Einstellung des Unterdruck« über das in der Leitung30 angeordnete Ventil;

3. Vorwärmen des Behälters 4 durch die von der Isolierung 16 umgebene Heizwicklung 17;

4. Einfüllen einer als Vorlage dienenden Schicht flüssigen Bitumens über die Zuleitung 24.

Bei Durchführung dieser Maßnahmen wird der Betriebsablauf nicht gestört Während des Austausches durch den offenen Boden 21 des Rezipienten 15 in der Wechselpositioh 33 wird durch die bewegliche Dichtung 31 eine druckmäßige Trennung des unter dem Abfüllschacht befindlichen Rezipienten 15 von der Außenatmosphäre erreicht und der Unterdruck in der Arbeitsposition 32 bleibt erhalten. Bei geschlossenem Boden 21 wird über die Leitung 30 der Unterdruck in der Wechselposiüon 33 wieder hergestellt und die Dichtung 31 kehrt wieder in ihre Ausgangslage zurück.

Auch während der Rezipientendrehung läuft der

j» Trockner weiter. Es ist dabei jedoch vorgesehen, die Bitumenzufuhr zu unterbrechen und die Bitumenförderpumpe 7 stillzusetzen. Während dieser Zeit wird auch die Klappe 25 geschlossen, um den Strom der Feststoffteilchen aus dem Trockner aufzufangen. In

j"> dieser Zeit bleibt der Unterdruck im Trockner 3 bzw. im nachgeschalteten Kondensator 12 und Abluftfilter 13 erhalten. Sind diese Vorkehrungen beendet, wird nach dem öffnen der Klappe 25 die in der Zwischenzeit angesammelte Feststoffmenge auf einmal eingestreut

*o und der Füllvorgang läuft normal weiter. Der Behälteraufnehmer 14 ist in seinem oberen Teil durch die Dichtung 26 vom Außenraum getrennt, wobei sowohl eine druckmäßige Abdichtung bewirkt als auch ein Austritt radioaktiven Staubes verhindert wird. Für

■*'■> Wartungsarbeiten kann eine Dekontamination des Innenraumes durchgeführt werden, indem wahlweise Heißdampf, Wasser oder ein Lösungsmittel in das Innere gesprüht werden. Es ist auch möglich, den Behälteraufnehmer ganz unter Wasser zu setzen.

'" Für die Einbettung radioaktiver Verbrennungsaschen oder von aus anderen Prozessen anfallenden pulverförmigen oder granulierten Rückständen wird eine Variante der Vorrichtung gemäß F i g. 4 vorgeschlagen. Gezeigt ist ein Behälteraufnehmer 35 zur kombinierten

>"· Einbettung von Verbrennungsaschen und von wäßrigen Konzentraten im Grundriß, wobei zusätzlich zu den bereits beschriebenen Komponenten noch eine Fördervorrichtung 34 für Feststoffgranulate vorhanden ist. Mit dieser Fördervorrichtung 34, die beispielsweise eine

w Förderschnecke sein kann, erfolgt der Transport vom Ort der Herstellung, beispielsweise vom Aschenraum einer Verbrennungsanlage für brennbare Abfälle, zur Abfüllanlage und gleichzeitig die dosierte Einspeisung. Der Behälteraufnehmer 35 hat zwei Abfüllpositionen,

^i wobei wahlweise in der Arbeitsposition 36 wie zuvor beschrieben die aus wäßrigen Konzentraten gebildeten Feststoffe und in der Arbeitsposition 37 die Aschen eingestreut werden. Für beide Vorgänge ist eine

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Wechselposition 38 ausreichend, so daß eine Platzein- ähnliche Materialien, wie geschmolzene Asphalte, Teer, sparung gegenüber mehreren Einzelanlagen erreicht Thermoplaste oder aushärtbare Bindemittel in einer wird und verschiedene notwendige Nebenkomponen- flüssigen Vorstufe, wie Kunstharzkomponenten. Bituten, wie Abluftfilier, Raumfilier, Faßmanipuliervorrich- menemulsionen sowie auch Zementmilch, nach entsprelung usw. nur einfach vorhanden sein müssen. ^r> chender Adaptierung der Anlage verwendet werden.
Anstelle von geschmolzenem Bitumen können auch

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einbetten von festen radioaktiven und/oder toxischen Stoffen in ein flüssiges Bindemittel, wobei die Stoffe unter Unterdruck mit dem in einem Behälter befindlichen Bindemittel gemischt und sedimentiert werden, worauf das Bindemittel im Behälter verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Füllens des einen Behälters in einem diesen umgebenden unter Unterdruck stehenden Rezipienten ein weiterer Behälter in einen weiteren Rezipienten eingebracht und darin evakuiert wird und daß nach dem Füllen des einen Behälters der Rezipient mit dem gefüllten Behälter durch den weiteren Rezipienten mit dem weiteren Behälter unter Aufrechterhaltung des Unterdrucks ersetzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem unter Unterdruck stehenden Abfüllschaft für die Stoffe, an dessen Unterrand ein zu füllender Behälter (4) dicht anzuschließen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfüllschacht von oben an eine Gehäuseplatte (29) anschließt, daß unter der Gehäuseplatte (29) eine Aufnehmerplatte (18) drehbar und gegen die Gehäuseplatte (29) abgedichtet gelagert ist, daß an Durchbrechungen der Aufnehmerplatte (18) von unten mehrere Rezipienten (15) angesetzt sind, wobei sich einer der Rezipienten (15) unter dem Abfüllschacht befindet, wenn ein weiterer Rezipient (15) mit einer Unterdruckleitung (30) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden (21) der Rezipienten (15) zum Ein- und Ausbringen der Behälter (4) nach unten absenkbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (4) mit den Rezipienten (15) über staubabweisende, gasdurchlässige Dichtungen (23) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewegliche Dichtung (31) vorgesehen ist, die während des Austauschens der Behälter (4) bei offenem Boden (21) des Rezipienten (15) eine druckmäßige Trennung des unter dem Abfüllschacht befindlichen Rezipienten (15) von der Außenatmosphäre bewirkt.