DE2731548A1

DE2731548A1 - Radioactive waste solidified and embedded in metal matrix - solidification carried out in hot cell but embedding in disposal coffin

Info

Publication number: DE2731548A1
Application number: DE19772731548
Authority: DE
Inventors: Henning Dr Baatz; Dieter Rittscher
Original assignee: Steag Kernenergie GmbH
Current assignee: Steag Kernenergie GmbH
Priority date: 1977-07-13
Filing date: 1977-07-13
Publication date: 1979-01-25

Abstract

A method of handling radioactive waste in processing it for engineered storage consists of converting it into the form of vitrified or calcined solid blocks or lumps. These are then embedded in a metal matrix for transference to the engineered storage. A hot cell is used onl for the prodn. of the solid vitrified or calcined blocks, these are then discharged from the hot cell into a shielded storage vessel, temporarily connected to the cell through a lock. In the shielded storage vessel, designed to be virtually indestructible to modern standards, the lumps are then embedded in molten metal, which cools there to form the matrix. The only equipment required inside the hot cell is that for processing the waste into the form of solid blocks. The stringent engineering design requirements imposed upon the shielded storage vesseles make them eminently suitable as casting vessels in which the molten metal can be poured to form the solid matrix.

Description

Verfahren und Anlage zur Manipulation von radio- Process and system for the manipulation of radio

aktiven Abfällen. active waste.

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß zunächst auf ein Verfahren zur Manipulation von radioaktiven Abfällen im Rahmen der Vorbereitung der radioaktiven Abfälle für ein engineered storage, - wobei die radioaktiven Abfälle in einer heißen Zelle durch Verglasung oder Kalzinierung stückig verfestigt, die stückig verfestigten Abfälle in eine Metallmatrix eingebettet und danach dem engineered storage zugeführt werden. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens. - engineered storage steht im Gegensatz zur gleicllsam verlorenen Endlaqerune radioaktiver Abfälle in geologischen Formationen derart, daß die Abfälle mit vertretbareir Aufwand nicht wiedergewonnen werden können. engineered stcrage meint Einbringen der radioaktiven Abfälle in ein Zwischenlager, in dem die radioaktiven Abfälle für einen Zeitraum von z. 13. 50 bis loo Jahren lagern. In diesem Zeitraum will man sich im Rahmen der möglichen Option für eine Weiterführung der Beseitigung entscheiden, sei es durch Verwertung der radioaktiven Abfälle für einen heute noch unbekannten Zweck, sei es für deren Beseitigung nach einer heute noch unbekannten 1methode, sei es endlich für deren Beseitigung nach einer heute zwar bereits grundsätzlichen bekannten, jedoch verbesserungsbedürftigen Methode. Der Ausdruck heiße Zelle steht im Rahmen dieser Technoloyie für Laboratorien mit Strahlenschutz, in denen bestimmte Arbeiten mehr oder weniger automatisch durchgeführt werden.The invention initially relates to a method for the manipulation of radioactive waste as part of the preparation of the radioactive Waste for an engineered storage, the radioactive waste in a hot Cell solidified in pieces by vitrification or calcination, the solidified in pieces Waste is embedded in a metal matrix and then fed to the engineered storage will. The invention also relates to an installation for implementation one such procedure. - engineered storage is in contrast to what is lost at the same time Final storage of radioactive waste in geological formations such that the waste cannot be recovered at a reasonable cost. engineered stcrage means placing the radioactive waste in an interim storage facility in which the radioactive Waste for a period of e.g. 13. Store for 50 to 100 years. During this period one wants to look within the possible option for a continuation of the elimination decide, be it by recycling the radioactive waste for you today unknown purpose, be it for their elimination after one that is still unknown today 1 method, be it finally for their elimination after a method that is already fundamental today well-known, but in need of improvement method. The term hot cell stands as part of this technology for laboratories with radiation protection, in which certain Work can be carried out more or less automatically.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren erfolgen nicht nur stückige Verfestigung durch Kalzinierung oder Verglasung in der heißen Zelle sondern vielmehr auch das Einbetten der stückig verfestigten Abfälle in eine Metallmatrix, die erst nach dem Erkalten aus der heißen Zelle ausgeschleust wird. Der apparative Aufwand in der heißen Zelle, einschließlich Wartung und Pflege der Apparate in der heißen Zelle, sind folglich sehr erheblich.In the known generic method, not only lumpy ones take place Solidification through calcination or vitrification in the hot cell, but rather also embedding the solidified pieces of waste in a metal matrix, which only is discharged from the hot cell after cooling. The expenditure on equipment in the hot cell, including maintenance and servicing of the apparatus in the hot Cell, are therefore very significant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß in der heißen Zelle mit wesentlich geringerem apparativen Aufwand gearbeitet werden kann. Der Erfindung liegt fernerhin die Aufgabe zugrunde, den Aufbau einer entsprechenden Anlage anzugeben.The invention is based on the object of the generic method so lead that in the hot cell with essential lesser Apparative effort can be worked. The invention also has the object based on specifying the structure of a corresponding system.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung in verfahrensmäßiger Hinsicht, daß die stückig verfestigten radioaktiven Abfälle außerhalb der heißen Zelle in einem an die heiße Zelle lediglich angeschlossenen Strahlenschutzbehälter in die roetal matrix eingebettet werden, der gegenüber den nach herrschender Sicherheitslehre angenommenen äußeren Einflüssen als unzerstörbar gilt, und daß danach dieser Strahlenschutzbehälter hochdicht verschlossen sowie dem engineered storage zugeführt wird.To solve this problem, the invention teaches in a procedural manner Respect that the lump solidified radioactive waste outside of the hot Cell in a radiation protection container only connected to the hot cell be embedded in the roetal matrix, the opposite of the prevailing safety theory assumed external influences are considered indestructible, and that afterwards this radiation protection container hermetically sealed and fed to the engineered storage.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird mit Strahlenschutzbehältern aus sphärolithischem Gußeisen gearbeitet, obwohl auch andere Werkstoffe, z. B. Stahl eingesetzt werden können. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei rinsatz der beschriebenen Strahlenschutzbehälter diejenigen Apparate in heißen Zellen nicht mehr erforderlich sind, die nach dem Stand der Technik zum Einbetten der stückig verfestigten radioaktiven Abfälle in die Metallmatrix notwendig sind. f.s wird also ein erheblicher Teil des apparativen Aufwandes verzichtbar. Das Einbetten der stückig verfestigten radioaktiven Abfälle in die Metallmatrix kann dabei auf beliebige, bewährte Weise erfolgen. Insbes. wenn die Strahlenschutzbehälter aus sphärolithischem Gußeisen aufgebaut sind, reichen die Wanddicken, die für den Strahlenschutz erforderlich sind, überraschenderweise ohne weiteres auch aus, um die Strahlenschutzbehälter im Sinne der obigen Ausführungen unzerstörbar zu machen, - und umgekehrt.According to a preferred embodiment of the invention, radiation protection containers are used made of spherulitic cast iron, although other materials such. B. steel can be used. The invention is based on the knowledge that when rinsatz the radiation protection container described does not apply to those devices in hot cells more are required according to the prior art for embedding the lumpy solidified radioactive waste in the metal matrix are necessary. f.s will be a considerable part of the expenditure on equipment can be dispensed with. Embedding the lumpy solidified radioactive waste in the metal matrix can be proven way. Esp. if the source container is made of spherulitic Cast iron are built up, the wall thicknesses required for radiation protection are sufficient are, surprisingly enough, also made to use the radiation protection container to make indestructible in the sense of the above - and vice versa.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Strahlenschutzbehälter mit äußeren Kühlrippen od. dgl. zu versehen. Die hochdicht verschlossenen Behälter können unmittelbar in geologische Formationen eingebracht werden, so sie den Schutz des Inhaltes über eine längere Periode auch im Falle des Versagens anderer Schutzn-,aßnahmen wahrnehmen. Sie können aber auch in vergleicksweise einfachen Cebiuden gelagert werden, da sie den Schutz gegen äußere Einflüsse gleichzeitig mit der Aufgabe erfüllen, die radioaktive Strahlung ihres Inhaltes abzuschirmen. Sollte Wdrmeproduktion der radioaktiven Abfälle auftreten, so kann die entstehende lB,ärne unschwer abgeführt werden.It is within the scope of the invention, the radiation protection container with outer To provide cooling fins or the like. The tightly sealed container can be used immediately are introduced into geological formations, so they protect the content above perceive a longer period even in the event of the failure of other protective measures. But they can also be stored in comparatively simple cebuests, since they fulfill the protection against external influences at the same time with the task of radioactive Shield radiation from their contents. Should heat production of the radioactive waste occur, the resulting LB can easily be removed.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung, die eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch darstellt, ausführlicher erläutert.In the following the invention is based on a drawing that shows a system represents schematically for carrying out the method according to the invention, in more detail explained.

Die in der Zeichnung dargestellte Anlage mag einem Kraftwerk zuyeordnet sein und besitzt eine heiße Zelle 1. In der heißen Zelle 1 befinden sich die Einrichtungen 2, die erforderlich sind, um radioaktive Abfälle 3 durch Verglasung oder Kalzinierung zu übertrieben groß gezeichneten Stücken 4 zu verfestigen. Das geschieht im Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Drehtellers, dem einerseits das Verfestigungsmittel und andererseits die radioaktiven Abfälle aufgegeben werden, wobei praktisch eine Pelletierung zu kugelförmigen Stücken 4 erfolgt. Die heiße Zelle 1 enthält aber lediglich diese Apparaturen 2. Zugeordnet ist der heißen Zelle 2 eine einrichtung 5 für die Ausschleusung der stückig verfestigten radioaktiven Abfälle. An diese Einrichtung 5 sind die Strahlenschutzbehälter 6 anschließbar, die vorzugsweise aus sphärolithischem Gußeisen bestehen und so ausgelegt sind, daß sie gegenüber den nach herrschender Sicherheitslehre anzunehmenden äußeren Einflüssen unzerstörbar sind. Sie dienen gleichzeitic, als Abschirmbehälter, wobei, insbes. bei Einsatz von sphärolitischem Gußeisen, eine Forderung die andere von selbst erfüllt. Die Strahlenschutzbehälter 6 sind im übrigen beheizbar und dadurch so eingerichtet, daß das Metall 7, welches die stückig verfestigten Abfälle als Metallmatrix aufnehmen soll, ohne weiteres eingegossen werden kann. Ein entsprechender Schmelzofen 8 befindet sich außerhalb der radioaktiven Zelle 1. Zur Beheizung der Strahlenschutzbehälter 6 können elektrische lIeizeinrichtungen vorgesehen sein, die in der Strahlenschutzbehälterwandung untergebracht sind und als "verlorene lteizeinrichtung" ausgelegt sind, d. h. in den Strahlenschutzbehältern 6 bleiben.The plant shown in the drawing may be assigned to a power plant his and has a hot cell 1. In the hot cell 1 are the facilities 2 that are required to remove radioactive waste 3 by vitrification or calcination to solidify into exaggeratedly large pieces 4. This happens in the exemplary embodiment with the help of a turntable, on the one hand the solidifying agent and on the other hand the radioactive waste is abandoned, practically pelleting too spherical pieces 4 takes place. However, the hot cell 1 only contains this Apparatus 2. Associated with the hot cell 2 is a device 5 for discharge the solidified radioactive waste in pieces. The radiation protection containers are attached to this device 5 6 can be connected, which are preferably made of spherulitic cast iron and so designed are that they are to be assumed in relation to the prevailing safety theory Influences are indestructible. They also serve as shielding containers, whereby, especially when using spherical cast iron, one requirement is the other of self fulfilled. The radiation protection containers 6 can also be heated and thereby set up so that the metal 7, which the lump solidified waste to take up as a metal matrix, can be poured in easily. A corresponding one Melting furnace 8 is located outside of the radioactive cell 1. To heat the Radiation protection container 6 electrical heating devices can be provided, which are housed in the wall of the source container and as "lost heating equipment" are designed, d. H. remain in the radiation protection containers 6.

Sie halten das Metall 7 beim Einfüllen der verfestigten radioaktiven Abfälle 4 flüssig. Es versteht sich von selbst, daß die Strahlenschutzbehälter 6, bevor sie weitertransportiert werden, auf geeignete Weise hochdicht verschlossen werden müssen, z. B.They hold the metal 7 when filling the solidified radioactive Waste 4 liquid. It goes without saying that the radiation protection container 6, before they are transported further, sealed in a suitable manner in a high-tight manner have to be, e.g. B.

durch Einschweißen entsprechender Stopfen 9. - Im allgemeinen wird zunächst das geschmolzene Metall 7 in die Strahlenschutzbehälter 6 eingebracht. Die stückig verfestigten radioaktiven Abfälle 4 gelangen über ein verlorenes oder entfernbares Rohr 6a in den Bereich des Behälterbodens. Sie steigen von dort in dem schweren Metall 7 nach oben und bilden so eine sich von oben nach unten aufbauende dichte Packung, deren Zwischenräume von dem Metall ausgefüllt sind.by welding in appropriate plugs 9. - In general First, the molten metal 7 is introduced into the radiation protection container 6. The radioactive waste 4 solidified in pieces pass through a lost or removable tube 6a in the area of the container bottom. You get in from there the heavy metal 7 upwards and thus form a structure that builds up from top to bottom close packing, the interstices of which are filled by the metal.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims: Technique for the manipulation of radioactive waste as part of the preparation of radioactive waste for engineered storage, - taking the radioactive waste in the hot cell by vitrification or calcination solidified in pieces, the solidified pieces of waste embedded in a metal matrix and then fed to the engineered storage system, so that no one can use it e i c h n e t that the lumpy solidified radioactive waste outside of the hot Cell in a metallic radiation protection container simply connected to the hot cell are embedded in the metal matrix, the opposite of the prevailing safety theory assumed external influences is considered indestructible, and that afterwards this radiation protection container hermetically sealed and fed to the engineered storage.

2. The method according to claim 1, characterized in that with radiation protection containers is made of spherulitic cast iron.

3. Plant for carrying out the method according to claims 1 or 2 with a hot cell and devices arranged in the hot cell for the lumpy Solidification of radioactive waste through calcination or vitrification, thereby characterized in that in the hot cell (1) only the apparatus (2) for the lump solidification of the radioactive waste (4) is arranged and that the hot Cell (1) a device (5) for the discharge of the lumpy solidified radioactive Has waste (4) to which the radiation protection container (6) can be connected are, and that the radiation protection container (6) can also be heated and therefore poured into place the solidified pieces of waste (4) are set up in a metal matrix (7), from a melting furnace (8) arranged outside the hot cell (1) into the Radiation protection container (6) can be inserted.

4. Plant according to claim 3, characterized in that the radiation protection container (6) e.g. B. embedded in its wall, have electrical heating devices.