DE2729325B2

DE2729325B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung radioaktiv kontaminierter Lösungsmittelabfälle

Info

Publication number: DE2729325B2
Application number: DE2729325A
Authority: DE
Inventors: Werner Jablonski; Heinz Mallek; Willi 5190 Stolberg Plum
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1977-06-29
Filing date: 1977-06-29
Publication date: 1980-01-17
Also published as: NL7805302A; SE433148B; US4277362A; JPS6138438B2; GB2001795B; FR2396391A1; DE2729325A1; DE2729325C3; IT1097122B; SE7807336L; IT7824995A0; BE867892A; JPS5412100A; FR2396391B1; GB2001795A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren /ur Aufbereitung radioaktiv kontaminierter Lösungsmittelabfälle, bei dem die Lösungsmittelabfälle in einen saugfähigen, die radioaktiven Bestandteile in den Lösungsmittelabfällen absorbierenden Stoff mit großer innerer Oberfläche, wie Torf oder Vermiculit eingegeben werden.

In der angewandten Kerntechnik entstehen radioaktiv kontaminierte Lösungsmittelablälle, die in geeigneter Weise verarbeitet werden müssen, um die radioaktiven Stoffe sicher einlagern zu können.

Aus der DE-AS !6 42 980 ist bekannt, die Lösungsmittelabfälle in Ofenanlagen gegebenenfalls als Zusatzstoffe zu verbrennen. Hierbei ist jedoch von Nachteil, daß die Brennräume durch die radioaktiven Stoffe großflächig kontaminiert werden. Von Nachteil ist ferner, daß Teile der radioaktiven Stoffe infolge der hohen Verbrennungstemperaturen in den gasförmigen Zustand übergehen, so daß sie - wenn sie sich nicht in kälteren Abgasleiiungen niederschlagen - in dieser Form in die Atmosphäre gelangen. Hinzu kommt, daß das Verbrennen von Lösungsmitteln mit Fremdstoffanteilen wegen einer dadurch bedingten schlechten reuerungsführung problematisch ist.

Aus der DE-AS 10 78 248 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Aufbereitung radioaktiver Flüssigkeiten bekannt, bei dem die Flüssigkeiten in geeigneten absorbierenden Stoffen, wie Vermiculit aufgesaugt werden. Hierbei ist jedoch von Nachteil, daß das dabei entstellende und für die Endlagerung vorgesehene Produkt ein vergrößertes Volumen aufweist, da die gesamte radioaktive Flüssigkeit in dem absorbierenden Stoff verbleibt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, auch bei Anfall unterschiedlicher Lösungsmittelabfälle die radioaktiven Stoffe auf sichere Weise, ohne Gefährdung der Umwelt durch radioaktive Stoffe von den Lösungsmiitelanicilcn zu trennen und die radioaktiven Stoffe auf ein relativ kleines Volumen zu konzentrieren. Das Verfahren soll dabei in einem vollautomatischen Betrieb durchführbar sein. Es ist ferner Aufgabe ι'-.τ Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Durchführung des Verfahrens ermöglicht, ohne daß dabei eine Kontamination großflächiger Anlagenteile eintreten könnte.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der saugfähige Stoff mit Luft oder einem Inertgas durchströmt wird und daß das dabei gebildete, aus Luft oder Inertgas und Lösungsmiitelanteilen bestehende Gasgemisch durch thermische, elektrische oder katalytische Verbrennung von den Lösungsmittelanteilen gereinigt wird.

/.ur Aufnahme der radioaktiv kontaminierten Lövingsmittelabfällc sind alle Stoffe verwendbar, die dem Lösungsmittel eine stark vergrößerte Verdampfungsoberfläche bieten und zudem eine Dochtwirkung entfalten. Dadurch wird gewährleistet, daß sich der das Material durchströmende Luft- oder Inertgasstrom weitgehend mit Lösungsmitteldämpfen sättigt und somit ein hoher Lösungsmittelanteil mitgenommen wird. Dabei kann es, um den Dampfdruck des Lösungsmittels zu erhöhen, zweckmäßig sein, den saugfähigen Stoff auf 30 bis 50"C zu erwärmen.

Da im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei denen die kontaminierten Lösungsmittelabfällc direkt verbrannt werden, bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die zur Verdampfung des Lösungsmittels vorgesehene Temperatur sehr niedrig ist, ist eine vorteilhafte Weilcraiisgestaltung des Verfahrens gemäß

der Erfindung bei einer Reihe von Lösungsmitteln, wie bei Alkoholen, Estern und Ketonen möglich, die darin besteht, daO dem saugfähigen Stoff zur Bindung der radioaktiven Bestandteile Ionenaustauscher zugegeben werden. Dadurch läßt sieh der Dekontaminationsfaktor noch erhöhen.

Da das gebildete Gasgemisch weitgehend mit Lösungsmitieldämpfen gesättigt ist, ist es zweckmäßig, diesem Gasgemisch vor seiner Reinigung durch Verbrennung der Lösungsmittelanteile zur Vermeidung von Explosionen Luft beizumischen. Die Luftzufuhr wird dabei zweckmäßigerweise, insbesondere bei vollautomatischem Beirieb so geregelt, daß die Konzentration des Lösungsmittelanteils im Gasgemisch nicht mehr als die Hälfte der unteren Grenzkonzentration des brennbaren Gases oder Dampfes im Gasgemisch beträgt, bei der das Gasgemisch durch Erhitzen zur Explosion gebracht werden könnte.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in vorteilhafter Weise mittels einer Vorrichtung durchführbar, bei der ein den saugfähigen Stoff enthaltender Behälter vorgesehen ist mit einer Abfallcitung für die Zuführung der Lösungsmittelabfälle, einer Spülgaslek^ng für die Zuführung von Luft oder Inertgas in den unteren, den saugfähigen Stoff enthaltenden Teil des Behälters und mit einer Gemischleitung für die Abführung des Gasgemisches aus dem oberen Teil des Behälters sowie eine über die Gemischleitung mit dem Behälter in Verbindung stehende Nachverbrennungsanlage zur Reinigung des Gasgemisches. Zur Erwärmung des im Behälter befindlichen, saugfähigen Stoffes ist zweckmäßigerweisc eine Heizeinrichtung vorgesehen, die beispielsweise an«; einem weiteren, mit Wasser gefüllten Behälter mit einer Heizvorrichtung besteh- η kann, in dem sich der erste Behälter befindet.

Eine Weiterausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Spülgasleitung von oben in den Behälter ragt und am Boden des Behalters mündet. Dabei kann für den Fall, daß am unteren Ende der Spülgasleitung ein Verteilerkopf vorgeseher· ist und daß die St. Jlgasleitung drehbar gelagert ist und einen Antrieb zum Drehen aufweist, das Absorbermaterial für die Lösungsmittelabfälle umgewälzt werd.-n. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung der radioaktiven Fremdstoffe in dem saugfähigen Stoff erzielt.

Zur Zumischung von Luft in das den saugfähigen Stoff verlassende Gasgemisch ist ferner ein mit der Gcmischleiiiing in Verbindung stehende Leitung vorgesehen, in der sich /.weckmäßigerweise ein Ventil zur Dosierung der Menge der /uzumischenden Luft befindet. Dieses Ventil wird über eine Einrichtung zur Regelung der /ugemischten Luftmenge gesteuert, so daß die Konzentration des Lösungsmittelsanteils in dem für die Verbrennung vorgesehenen Gasgemisch unterhalb der vorgesehenen Konzentralion gehalten werden kann.

Zweckmäßig kann es sein, daß in der Spülgas.leitung für die Zuführung von Luft oder Inertgas ein Ventil vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, durch entsprechende Dosierung der in den saiigfähigen Stoff eingeleiteten Luft oder des Inertgases die Lösungsmiltelkonzentration in dem der Mnclwerbrennungsanlage ztigeführten Gasgemisch auf einen für eine einwandfreie Verbrennung geeigneten Wert einzuregeln, wobei in einem solchen Falle zweckmäßigerweise dem Gasgemisch vor dessen Eintritt in die Nachverbrennungsanla ge noch zusätzlich eine konstante Luftmenge beigemischt wird.

Nach Kühlung des bei der Verbrennung der Lösungsmiitelanteile entstehenden Abgases wird dieses vor Abgabe an die Atmosphäre zusätzlich gere.nigt. Hierzu kann das bekannte Verfahren der Naßwäsche eingesetzt oder auch Filter, beispielsweise Aktivkohlefilter, verwendet werden. Der saugfähige Stoff wird zweckmäßigerweise, nachdem in ihm die radioaktiven Fremdstoffe aufkonzentriert worden sind, in bekannter Weise für die Endlagerung vorgesehen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist zur Aufnahme des die Verteilung der Lösungsmittelabfälle bewirkenden, saugfähigen Stoffes 1 ein mit einem Deckel 2 verschließbarer Behälter 3 vorgesehen. Zur Zuführung der in einem Speicherbehälter 4 gespeicherten Lösungsmittelabfälle ist eine Dosierpumpe 5 und eine durch den Behälterdeckel 2 geführte und bis /um Boden des Behälters 1 ragende Abfalleitung 6 vorgesehen. Zur Zuführung von Luft oder Inertgas ::gt ferner von oben λ..-..u A.-.r* ^ehälierdcckc! eine S"u! 'uⁱ-!eitun" 7 die in ihrem unteren Ende in einen Verteilerkopf 8 mündet, der aus einem parallel zum Boden des Behälters verlaufenden, mit nach unten gerichteten Ölmungen versehenen Leitungsstück besteht. Der v'erteiierkopf ist auf der dem Boden des Behälters 3 zugewandten Seite mit Öffnungen versehen, über die die Luft oder das Inertgas in den Behälter gepreßt wird. Die Spülgasieitung 7 ist im Deckel drehbar gelager¹. und mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb verbunden. Durch Drehen der Spülgasleitung 7 und somit auch des Verteilerkopfes 8 wird der saugfähige Sw,ff w.ihrend des Betriebes umgeschichtet. Zur Dosien. e der in den saugfähigen Stoff eingeleiteten Luft oder ;es Inertgases ist ferner ein Ventil 9 vorgesehen.

Wie aus der Zeichnung ferner hervorgeht, befindet sich der Behälter 3 in einem mit Wasser gefüllten Behälter 10, in dessen unterem Teil eine Hei."Vorrichtung 11 zur Erwärmung des Wassers vorgesehen :st.

Zum Absaugen des aus Luft oder Inertgas und L'".sungsniittelanteilen bestehenden Gasgemisches ist außerdem im Deckel 2 eine Gemischleitung 12 für die Ableitung des Gasgemisches vorgesehen. Dem abgeleiteten Gasgemisch wird über ein Ventil 13 Luft zugemischt. Die Stellung der Ventile 9 und 13 wird wahlweise über eine Regeleinhcit 14 gesteuert, wobei die Regeleinheit ihrerseits mit einem über eine Meßleitung mit der Gemischleitung verbundenen Detektor 15. der der Bestimmung der Kon/entration des Lösungsmittelanteils im Gasgemisch dient, in Verbindung steht. Das so gebildete, verdünnte Gasgemisch wird einer elektrischen Nachverbrennungsanlage 16 zur Verbrennung der brennbaren Anteile im Gasgemisch zugeführt, dem ein Gaskühler 17 nachgeschaltet ist. Üb"r einen Abgasventilator IS. '.'ine Einrichtung 19 zum Waschen der Gase und ub':r Absoliitfilter 20 werden die Abgase sodann in einen Kamin 21 geleitet.

Mit einer Anh.ge der in der Zeichnung dargestellten Art wurde mit I4< kontaminiertes Toluol verarbciet. wobei der Behälter bis zu etwa drei Viertel seiner Hohe mit Torf angefüllt war, in den Luft eingeleitet wurde. Während das dabei gebildete Gasgemisch einen Lösungsmittelanteil von 6000 ppm aufwies, lag der l.osungsmittelantci! im Abgas bei I ppm. Die Temperatur des Wasserbades, in dem sich der Behälter \ bef.nd. wurde auf etwa JO C gehalten.

I Iier/ti I Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung radioaktiv kontaminierter Lösungsmittelabfälle, bei dem die Lösungsmittelabfälle in einen saugfähigen, die radioaktiven Bestandteile in den Lösungsmittelabfällen absorbierenden Stoff mit großer innerer Oberfläche, wie Torf oder Vermiculit eingegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der saugfähige Stoff mit Luft oder einem Inertgas durchströmt wird und daß das dabei gebildete, aus Luft oder Inertgas und Lösungsmittelanteilen bestehende Gasgemisch durch thermische, elektrische oder katalyiische Verbrennung von den Lösungsmittelanteilen gereinigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der saugfähige Stoff auf 30 bis 50⁰C erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem saugfähigen Stoff zur Bindung d^: radioaktiven Bestandteile Ionenaustauscher zugegeben werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasgemisch vor der Verbrennung Luft zugemischt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem den saugfähigen Stoff (I) enthaltenden Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) mit einer Abfall-Leitung (6) für die Zuführung der Lösungsmittelabfälle, einer Spülgasleitung (7) für die Zuführung von Luft oder Inertgas in den untere/, den saugfähigen Stoff (1) enthaltenden Teil des Behälters (3) sowie mit einer Gemischleitung (12) für die Auführung des Gasgemisches aus dem oberen Teil des Behälters (3) und durch eine über die GemischLitung (12) mit dem Behälter (3) in Verbindung stehende Nachverbrennungsanlage (18) /ur Reinigung des Gasgemisches versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizeinrichtung (10, II) /ur Erwärmung des im Behälter (3) enthaltenen, saugfähigen Stoffes(I) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die .Spülgasleitung (7) von oben in den Behälter (3) ragt und am Boden des Behälters (3) mündet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Spülgasleitiing (7) ein Verteilerkopf (8) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8. dadurch gekennzeichnet, daß die .Spülgasleitung (7) drehbar gelagert ist und einen Antrieb zum Drehen aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Gcmisehleitung (12) in Verbindung stehende Leitung mit einem Ventil (13) zur dosierten Zumischung von Luft vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spülgasieitung (7) für die Zuführung von Luft oder Inertgas ein Ventil (9) vorgesehen ist.