DE2607292A1 - Verfahren zur reinigung von im kernreaktorbetrieb verbrauchten ionenaustauscherharzen - Google Patents

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeiCHenV * 9 2

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Verfahren zur Reinigung von im Kernreaktorbetrieb verbrauchten Ionenaustauscherharzen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von im Kernreaktorbetrieb verbrauchten Ionenaustauscherharzen von radioaktiven Korrosionsprodukten und aus dem Kühlmittelkreislauf stammenden Konditionierungsstoffen. Solche Ionenaustauscherharze stammen aus der Kühlmittelreinigung, z.B. wassergekühlter Leistungsreaktoren und werden im Laufe ihrer Einsatzzeit mit beträchtlichen Aktivitätsmengen an radioaktiven Spalt- und Korrosionsprodukten beladen. Bisher war es üblich, diese Harze nach ihrer Erschöpfung zum radioaktiven Abfall zu geben.

Die rasch ansteigende Anzahl von Kernkraftwerken bedingt eine außerordentliche Steigerung dieser verbrauchten Ionenaustauscherharze, deren Beseitigung als mittelaktiver Abfall nicht nur finanzielle Probleme mit sich bringt, sondern aus sicherheitstechnischen Gründen auch spezielle technische Maßnahmen bei der Verfestigung zur Entlagerung mit sich bringt.

Die insbesondere bei Druckwasserreaktoren im Kühlmittel enthaltenen Konditionierungsstoffe, wie z.B. das Alkalisierungsmittel Lithium 7 erscheinen mit wachsender Anzahl von Kernkraftwerken ebenfalls zu wertvoll, als mit hohem finanziellen Aufwand weggeworfen zu werden.

Es stellte sich daher die Aufgabe, die verbrauchten Ionenaustauscherharze von ihrer Aktivitätsbeladung zu befreien und außerdem die Konditionierungsstoffe aus dem Kühlmittelkreislauf zurückzugewinnen.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Harz zunächst gründlich mit Deionat gespült und die dadurch vom Harzbett abgelösten radioaktiven Schwebstoffe in einem mechanischen Filter,vorzugsweise aus anorganische» Filtermaterial, abgeschieden werden und daß das Harz anschließend sit verdünnter Mineralsäure, wie z.B. Salpetersäure gespült und die dabei abgelösten radioaktiven Kationen und Anionen an einer auf einem anorganischen Träger fixierten speziellen Adsorbersubstanz, wie z.B. die an sich bekannten gemischten Ferroferri-cyanide oder Ag-Verbindungen gebunden werden sowie dann die in der Mineralsäurelösung verbliebenen Konditionierungsstoffe wie Bor und Lithium durch an sich bekannte Technik zur evtl. Wiederverwendung abgeschieden und in gewünschte chemische Verbindungsformen gebracht werden.

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Die durch die Kühlmittelreinigungsanlage eines Kernreaktors dem Kühlmittelkreislauf entnommenen Korrosionsprodukte liegen größtenteils in Form von Schwebstoffpartikeln vor, die mechanisch oder über Oberflächenkräfte von den Harzkugeln zurückgehalten werden. Diese Korrosionsprodukte enthalten u. a. die Radionuklide Cobalt 60, Cobalt 58, Mangan 54; zu diesen gammastrahlenden Radionukliden kommen weitere langlebige Nuklide, wie z.B. die reinen beta-Emitter Nickel 63, Eisen 55. Außerdem liegen auf dem verbrauchten Ionenaustauscher Spaltprodukte in je nach dem Brennelementzustand unterschiedlicher Menge vor, die weitestgehend austauschbar an die reaktiven Gruppen des Harzes gebunden sind (z.B. Cäsium 137, Cäsium 134, Jod 129). Diese kurze Aufzählung von auf verbrauchten Ionenaustauschern vorliegenden radioaktiven Nukliden erhebt selbstverständlich keinen Anspruch auf Vollständigkeit, gibt aber andererseits doch einen Hinweis auf die hohe Radioaktivität verbrauchter Ionenaustauscherharze, wenn diese einfach als Abfall behandelt werden sollen.

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Das vorliegende Verfahren gibt sum die Möglichkeit» diese radioaktiven Korrosionsprodukte zn einem hohen Grade von Ionenaustauscherharze!! abzulösen und auf speziellen Filtern zu konzentrieren, die selbstverständlich ebenfalls als radioaktiver Abfall behandelt werden müssen, ;fedoeh wesentlich weniger Raum beanspruchen,

Zur näheren Erläuterung dieses Verfahrens sei nun auf die Figur verwiesen, in der der Ablauf des Verfahrens rein schematisch dargestellt ist. Das verbrachte lonenaustauscherharz befindet sich im Abfallbehälter 1 und wird nach dem ersten Schritt dieses Verfahrens iait Hilfe von Deionat aus dean Vorratsbehälter gespült. Dieses Deionat gelangt zu diesem Zweck über das Mehrwegventil 24 in den Behälter 1 und anschließend tieer das Hehrwegventil 35 und den Filter 3 in den Vorratsbehälter 2 zurück. Im Filter 3 werden auf einem anorganischen Filtermaterial vorzugsweise die vom Harz abgelösten» in der Hauptsache radioaktives Cobalt enthaltenden Verbindungen, wie 2.B. Oxide, abgeschieden. Durch diese Operation soll eine evtl. störende Beladung des Filters 5 im zweiten Verfahrensschritt mit ungelösten OxidpartikeljQ vermieden werden.

Für den zweiten Verfahrensschritt werden die Mehrwegventile 24 und 35 uageschaltet und verdünnte Mineralsäure, z.B. Salpetersäure aus de© Vorratsbehälter 4 im Kreislauf über den Harzabfallbehälter 1 und das Filter 5 geführt. Die durch die verdünnte Säure abgelösten Verbindungen, die z.B. Cäsium- und Cobaltisotope enthalten, werden auf einer im Filter 5 befindlichen Adsorbersubstanz, z.B. aus gemischten Ferro-ferri-cyaniden oder Ag-Verbindungen gebunden.

Nach Beendigung dieses Verfahrensschrittes - dieser Zeitpunkt ergibt sich nach Erreichung eines Minimums an radioaktiver Strahlung aus der umgewälzten verdünnten Mineralsäure - wird diese über einen Abscheider 6 umgewälzt, in dem mit Hilfe an

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sich bekannter Verfahren, Konditionierungsstoffe, wie z.B. Bor und Lithium abgeschieden werden. Diese Stoffe werden dann in einer Aufbereitungseinrichtung 7 in eine solche chemische Form gebracht, wie z.B. Li OH, daß sie wieder dem Kühlkreislauf 8 der Kernreaktoranlage zugeführt werden können.

Auf diese Weise wird es also ermöglicht, die Abfallbeseitigung der verbrauchten Ionenaustauscherharze zu vereinfadi en, die radioaktiven Korrosionsprodukte aus dem Kühlmittelkreislauf des Kernreaktors auf engem Raum aufzukonzentrieren, damit also für ihre Endlagerung vorzubereiten, und außerdem wertvolle Konditionierungsstoffe für das Reaktorkühlmittel wiederzugewinnen. Eine diesen wiedergewonnenen Stoffen evtl.noch anhaftende geringfügige Radioaktivität stört praktisch nicht, da diese mit Sicherheit geringer ist, als jene des im Betrieb befindlichen Kühlmittelkreislaufes.

3 Patentansprüche 1 Figur

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   rerfahren zur Befreiung von im Kernreaktorbetrieb verbrauchten Ionenaustauscherharzen von radioaktiven Korrosionsprodukten und aus dem Kühlmittelkreislauf stammenden Konditionierungsstoff en, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz zunächst gründlich mit Deionat gespült und die dadurch vom Harzbett abgelösten radioaktiven Schwebstoffe in einem mechanischen Filter, vorzugsweise aus anorganischem Filtermaterial, abgeschieden werden, daß das Harz anschließend mit verdünnter Mineralsäure, wie z.B. Salpetersäure gespült und die dabei abgelösten radioaktiven Kationen und Anionen an einer auf einem anorganischen Träger fixierten speziellen Adsorbersubstanz, wie z.B. die an sich bekannten gemischten Ferro-ferri-cyanide oder Ag-Verbindungen gebunden werden sowie dann die in der Mineralsäurelösung enthaltenen Konditionierungsstoffe wie Bor und Lithium durch an sich bekannte Techniken zur evtl. Wiederverwendung abgeschieden und in gewünschte chemische Verbindungsformen gebracht werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Spülschri. tte mit Hilfe eines im Kreislauf umgewälzten Spülmittels durchgeführt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgetrennte Lithium zur Wiederverwendung in Li OH umgewandelt wird.

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   ORIGINAL INSPECTED