DE2827030C2 - Verfahren zum Einbetten von borsäure- oder borathaltigem radioaktiven Abfall in Zement - Google Patents

Verfahren zum Einbetten von borsäure- oder borathaltigem radioaktiven Abfall in Zement

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Description

20
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.
In Druckwasserreaktoren werden dem Primärkreis normalerweise Borsäure oder Borate zur Regelung der Reaktorleislung zugeführt Die Zufuhr gründet sich darauf, daß Bor als Neutronenabsorber fungiert. Die Leistungsregelung geschieht durch Erhöhung oder Senkung des Borsäure- oder Boratgehaltes mit einer oder mehreren an den Primärkreis angeschlossenen lonenaustauschermassen, in denen die borhaltigen Verbindungen adsorbiert oder desorbiert werden können. Nach einer gewissen Betriebszeit ist es erforderlich, die gebrauchten lonenaustauschermassen durch neue lonenaustauschermassen zu ersetzen. Die gebrauchten borhaltigen und radioaktiven lonenaustauschermassen müssen wie radioaktiver Abfall behandelt und unter sicheren Verhältnissen aufbewahrt werden. Auf gleiche Weise müssen borsäure- oder Borathaläige radioaktive Verdampferkonzentraie von Druckwasserreaktoren wie radioaktiver Abfall behandelt und aufbewahrt werden.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist gemäß der DE-OS 26 03 116 vorgeschlagen worden. Dabei wird gelöschter Kalk zu radioaktiven, wäßrigen Lösungen und Suspensionen und weiterhin Zement zu der erhaltenen Mischung gegeben, um den radiaoakiiven Abfall in feste Blöcke zu binden. Die erstarrten Produkte werden jedoch weich und zerfallen von selbst. Dies hängt damit zusammen, daß gelöschter Kalk eine äußerst begrenzte Reaktion mit dem Borat ergibt, was auf der geringen Löslichkeit des Calciumhydroxids beruht.
Aus Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage. Bd. 8 (1974). Seite 667. ist es an ;ich bekannt, daß die Löslichkeit von Borsäure bei Zugabe von « Calciumchlorid verringert werden kann, und daß Mannit Diolkomplexe mit Borsäure bildet, wobei auf die analytische Chemie hingewiesen wird, nicht aber auf die Behandlung radioaktiver Abfälle.
Aufgabe der Erfindung isi es, borsäure- oder eo borathaltige radioaktive Abfälle so in Zement einzubetten, daß das radioaktive Material fest in den Blöcken gebunden und die Zementblöcke selbst fest bleiben und nicht zerfallen.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren nach dem es Oberbegriff des Patentanspruches dadurch gelöst, daß als Zusatz em Erdalkalichlorid, ein Alkalifluorid oder Mannit verwendet wird.
Durch die Zugabe der genannten Stoffe, die alle gut wasserlöslich sind, erfolgt eine schnelle und wirksame Umsetzung mit der Borsäure oder dem Borat unter Ausbildung von schwer löslichen Verbindungen bzw. Komplexen.
Als Erdalkatichlorid kommt insbesondere Calciumchlorid in Frage und als Alkalifluorid insbesondere Kaliumfluorid oder Natriumfluorid.
Der Zusatz ist vorzugsweise in fester Form, wenn der radioaktive Abfall, was für verbrauchte Ionenaustauscbermassen und Verdampferkonzertrate üblicherweisezutrifft, wasserhaltig isL
Der als Zusatz dienende Stoff liegt vorzugsweise mindestens in einer mit der Borsäure oder Boratmenge ungefähr stöchiometrischen Menge vor. Ein Überschuß von 25% hat keinen negativen Einfluß. Wenn die Borsäure oder das Borat adsorbiert auf einem ionenaustauscher vorliegt, der sowohl einen Anionenteil wi.» einen Kationenteil hat. soll eine weitere Menge des Zusatzes zugegeben werden, die der Menge entspricht, die eventuell von dem Kationenteil adsorbiert wird.
Von den genannten Stoffen ergeben Erdalkalichloride bei der Behandlung des borsäure- oder borathahigen radioaktiven Abfalles schwerlösliche Borate, Alkalifluoride ergeben schwerlösliche Alkalifluorborate und Mannit ergibt einen Komplex.
Vor der Mischung des mit dem Zusatz behandelten radioaktiven Abfalles mit Zement wird der pH-Wert bei der Verwendung von Erdalkalichloriden zweckmäßigerweise auf ca. 11 und in übrigen Fällen auf ca. 8 oder höher eingestellt
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert:
Beispie! 1
Eine lonenaustauschermasse aus mit Divinylbenzol vernetzten! Polystyrol, die eine Mischung von Körnern nut Sulfonsäuregruppen und Körnern mit quartärcn Aminoniumgruppen enthält, wurde im Primärkreis eines Druckwasserreaktors angewendet und adsorbierte dabei Borsäure und Natriuniboratc. so daß der Gehalt derselben gerechnet als Borsäure 12 Gew-% beträgt, und außerdem radioaktive Stoffe. Die Masse enthält 35 Gew.-% Trockensubstanz und 65 Gew.-% Wasser. 1000 Gewichtsteilen dieser lonenaustauschermasse werden 125 Gewichtsteile pulverförmiges Calciumchlorid zugesetzt. Nach der Mischung der Komponenten wird der pH-Wert durch Zusatz von Natriumhydroxid auf ungefähr 11 erhöht. Die so erhaltene Mischung, die ungefähr 1125 Gewichtsteile umfaßt, wird mit 1600 Gewichtsteilen Zement und ferner mit 32 Gewichtsteilen Wasserglas, da^ aus gleichen Teilen Silicat und Wasser besteht, ais wasserdichtender Zusatz zum Zement gemischt. Nach einigen Tagen ist die Masse erstarr! und verbleibt fest.
In der vorgenannten lonenaustauschermasse ist das Äquivalentverhältnis zwischen dem Kationenteil und dem Anionenieil J : 1. Von dem Calciumchlorid werden ungefähr 35 Gewichtsteile auf die lonenaustauschermasse adsorbiert, während der Rest für die Reaktion mit Borsäure und Boraten genügt.
BeispieI2
1000 Gewichtsteile einer Jonenaustauschermasse derselben Art wie in Beispiel 1 werden mit 460
Gewichtsteilen Kaliumfluoridpulver versetzt, wobei der pH-Wert ungefähr 8 wird. Nach Mischung der Komponenten werden der erhaltenen Mischung 1300 Gewichtsteile Zement und ferner 26 Gewichtsteile eines wasserdichtenden Mittels zugesetzt. bestehL Genau wie im vorstehenden Fall erhält man ein erstarrtes Produkt, das fest ist.
Von dem Kaliumfluorid werden ungefähr 35 Gewichtsteile auf die lonenaustauschermasse adsorbiert, während der Rest für die Reaktion mit Borsäure und Boraten genügt.
Beispiel^
1000 Gewichtsteile eines Verdampferkonzentrates, das aus einer 12 Gew.-% Borsäure enthaltenden Wasserlösung besteht, werden mit 710 Gewichtsteilen Mannit in Pulverform versetzt. Der pH-Wert wird mit Natriumhydroxid auf 8 justiert Die Mischung, die ungefähr 1710 Gewi :htsteile umfaßt, wird mit 2200 Gewichtsteilen Zement und ferner mit 40 Gewichtsteilen Wasserglas das aus gleichen Teilen Silicat und Wasser besteht, versetzt. Genau wie im vorstehenden Fall erhält man ein erstarrtes Produkt, das fest isL
Beispiel 4
Eine Jonenaustauschermasse aus mit Divinylbenzol vernetztem Polystyrol, die Körner mit quartären
ϊ Ammoniumgruppen enthält und die im Primärkreis eines Dmckwasserreaktors verwendet wurde und dabei Borsäure und Natriumborate adsorbiert hat, so daß der Gehalt derselben gerechnet als Borsäure, 14 Gew.-°/o beträgt, und die außerdem radioaktive Stoffe adsorbiert
ι» hat. enthält 35 Gew.-d/o Trockensubstanz und 65 Gcw.-% Wasser. 1000 Gewichtsteilen dieser lonenaustauschermasse werden 130 Gewichtsteile pulverförmiges Calciumchlorid zugeseczt. Nach der Mischung der Komponenten wird der pH-Wert durch Zusatz von.
π Natriumhydroxid auf ungefähr II erhöht. Die so erhaltene Mischung, die ungefähr 1130 Gewichtsteile umfaßl. wird mit 1600 Gewichisteilen Zement und ferner mit 32 Gewichtheben Wasserglas gemischt, Jas aus gleichen Teilen Silicat und Wasser als wasserdich-
2» tender Zusatz zum Zement bestehL Nach einigen Tagen ist die Masse erstarrt und verbleibt fest.
Da die lonenaustauschermasse keinen Kationenteil hat, wird alles Calciumchlorid für die Reaktion mit Borsäure und Boraten verwendeL

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Einbetten von borsäure- oder borathaltigem radioaktiven Abfall in Zement, bei 5 dem der radioaktive Abfall zunächst mit einem Zusatz unter Ausbildung einer in Wasser schwer löslichen oder komplexgebundenen Verbindung der Borsäure oder des Borats behandelt wird, danach mit Zement gemischt wird und die Mischung in einem Behälter zum Erstarren gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz ein Erdalkalichlorid, ein Alkalifluorid oder Manit verwendet wird.
    15
DE2827030A 1977-07-05 1978-06-20 Verfahren zum Einbetten von borsäure- oder borathaltigem radioaktiven Abfall in Zement Expired DE2827030C2 (de)

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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4416810A (en) * 1981-07-30 1983-11-22 Noakes John E Disposal of radioactive aromatic liquid wastes
US4504317A (en) * 1983-03-07 1985-03-12 Westinghouse Electric Corp. Encapsulation of boric acid slurries
US4620947A (en) * 1983-10-17 1986-11-04 Chem-Nuclear Systems, Inc. Solidification of aqueous radioactive waste using insoluble compounds of magnesium oxide
FR2565851B1 (fr) * 1984-06-14 1994-02-11 Innovations Meca Alimentaires Tete de separation mecanique destinee notamment au traitement des carcasses broyees et machine qui en est equipee
JPS6118898A (ja) * 1984-07-06 1986-01-27 株式会社日立製作所 放射性廃棄物固化体及びその製造方法
JPS61239197A (ja) * 1985-04-17 1986-10-24 ウエスチングハウス　エレクトリック　コ−ポレ−ション 固定したセシウム含有放射性廃棄物及びその固定方法
US5143653A (en) * 1987-05-15 1992-09-01 Societe Anonyme: Societe Generale Pour Les Techniques Nouvelles-Sgn Process for immobilizing radioactive ion exchange resins by a hydraulic binder
FR2615315B1 (fr) * 1987-05-15 1989-08-25 Sgn Soc Gen Tech Nouvelle Procede d'immobilisation de resines echangeuses d'ions radioactives, par un liant hydraulique
FR3080112B1 (fr) * 2018-04-17 2020-05-01 Onet Technologies Cn Procede de conditionnement de dechets de borates par cimentation
FI129112B (fi) * 2018-12-16 2021-07-15 Fortum Power & Heat Oy Menetelmä nestemäisten jätteiden käsittelemiseksi ja kiinteyttämiseksi

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2553569C2 (de) * 1975-11-28 1985-09-12 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe Verfahren zur Verfestigung von radioaktiven wäßrigen Abfallstoffen durch Sprühkalzinierung und anschließende Einbettung in eine Matrix aus Glas oder Glaskeramik
DE2603116C2 (de) * 1976-01-28 1983-01-27 Nukem Gmbh, 6450 Hanau Verfahren zur Verfestigung von radioaktiven borathaltigen wäßrigen Lösungen und Suspensionen

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SE7707770L (sv) 1979-01-06
SE412658B (sv) 1980-03-10
JPS6333118B2 (de) 1988-07-04
DE2827030A1 (de) 1979-01-11
FI781993A (fi) 1979-01-06
FI66095B (fi) 1984-04-30
CH638922A5 (en) 1983-10-14
JPS5434000A (en) 1979-03-13

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