DE2911272A1

DE2911272A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten eines in einem kernkraftwerk anfallenden radioaktiven abwassers

Info

Publication number: DE2911272A1
Application number: DE19792911272
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr Ambros; Norbert Brenner; Juergen Ing Grad Fischer
Original assignee: Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: RWE Energie AG
Priority date: 1979-03-22
Filing date: 1979-03-22
Publication date: 1980-10-02
Also published as: US4440673A; NL8001663A; BR8001732A; IT8020841A0; IT1150012B; FI800847A; ES8102756A1; ES489807A0; BE882349A; FR2452160A1; IT8020841A1; DE2911272C2; CA1159761A; SE8002216L

Description

Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung

Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG Kruppstraße 5, 4300 Essen 1

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten eines in einem Kernkraftwerk anfallenden radioaktiven Abwassers

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zum Aufbereiten eines in einem Kernkraftwerk anfallenden radioaktiven Abwassers, das wenigstens einen Feststoff, insbesondere Borsäure, in Lösung enthält, wobei das Abwasser in einer Verdampferstufe bis zu einer Feststoffkonzentration, die bei einer über Raumtemperatur liegen-

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den Temperatur unter der Sättigungskonzentration der Feststoffe liegt, konzentriert wird und das anfallende Abwasserkonzentrat mit noch über Raumtemperatur liegender Temperatur einer Lagerstufe zugeführt wird, in der man das Abwasserkonzentrat auf Raumtemperatur abkühlen läßt und aus der das abgekühlte Abwasserkonzentrat entsorgt wird, und andererseits eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der ein Abwasserstrang an einen Verdampfer und der Verdampfer über eine Verbindungsleitung an einen Lagerbehälter angeschlossen ist.

Bei den aus der Praxis bekannten Maßnahmen der genannten Art wird das aus der Kühlanlage stammende, die Borsäure in Lösung enthaltende Abwasser in der Verdampferstufe bis zu einer bei Raumtemperatur unter der Sättigungskonzentration der Borsäure liegenden Borsäurekonzentration konzentriert, so daß die Borsäure auch beim Abkühlen und bei der Lagerung des Abwasserkonzentrates in der Lagerstufe nicht ausfällt. Durch die ausschließlich flüssige Konsistenz des Abwasserkonzentrates wird die Handhabung des Abwasserkonzentrates erleichtert, insbesondere wenn das Abwasserkonzentrat vor seiner Entsorgung im Kernkraftwerk noch konditioniert wird, worunter man eine Verfestigung des Abwasserkonzentrates durch Einbettung des Abwasserkonzentrates in eine Matrix beispielsweise aus Beton, Bitumen oder Kunststoff versteht. Diesem handhabungstechnischen Vorteil steht aber der Nachteil gegenüber, daß eine verhältnismäßig hohe Lagerkapazität für das Abwasserkonzentrat zur Verfügung stehen muß. So benötigt man in den derzeit in Betrieb befindlichen Kernkraftwerken für die Lagerung des beschriebenen Abwasserkonzentrates, welches in halbbis dreivierteljährlichen Abständen entsorgt wird, Lagerbehälter

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mit einem Fassungsvermögen von etwa 60 m . Entsprechend hoch sind die Investitions- und Betriebskosten für die Zwischenlagerung des Abwasserkonzentrates im Kernkraftwerk bis zur Entsorgung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anzugeben, wie man das für die Lagerung des Abwasserkonzentrates erforderliche Lagerbehältervolumen bezogen auf das Abwasservolumen verringern kann, so daß bereits bei bestehenden Kernkraftwerken die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Entsorgungen beachtlich vergrößert werden kann bzw. bei zukünftigen Kernkraftwerken ein wesentlich kleineres Lagerbehältervolumen als bisher erforderlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung in verfahrensmäßiger Hinsicht, daß das Abwasser in der Verdampferstufe bis zu einer bei Raumtemperatur über der Sättigungskonzentration der Feststoffe liegenden Feststoffkonzentration konzentriert wird, daß man die in der Lagerstufe aus dem Abwasserkonzentrat ausfallenden Feststoffe sedimentieren läßt, und daß anschließend die obenstehende Konzentratlösung aus der Lagerstufe in die Verdampferstufe zurückgeführt und als Abwasser weiterbehandelt wird.

Die Erfindung nutzt hierbei die Erkenntnis, daß der Gedanke, zur spezifischen Erhöhung der Abwasserkonzentrat-Lagerkapazität das Abwasser mit Hilfe des Verdampfers wesentlich stärker als bisher zu konzentrieren, durch eine naheliegende, gleichsam einstufige Verdampfüngskonzentrierung des Abwassers in der Praxis nicht

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durchgeführt werden kann, weil dabei die im Abwasser gelösten Feststoffe infolge Überschreitung der Sättigungskonzentration im Verdampfer ausfallen und zu Anbackungen sowie damit keinesfalls tolerierbaren Betriebsstörungen führen können, daß dieser Gedanke durch einen eleganten Trick gleichwohl verwirklicht werden kann. Dieser Trick besteht darin, daß das Abwasser in der Verdampferstufe zunächst nur bis zu einer Feststoffkonzentration konzentriert wird, die bei Raumtemperatur über der Sättigungskonzentration der Feststoffe liegt, so daß bis zur Überführung des Abwasserkonzentrates in die Lagerstufe die Feststoffe nicht ausfallen können. Das Ausfallen der Feststoffe erfolgt aber in der Lagerstufe im Züge der Abkühlung des Abwasserkonzentrates. Die nach Sedimentation dieser ausgefallenen Feststoffe über dem Bodenkörper gebildete Konzentratlösung wird nun in die Verdampferstufe zurückgeführt und abermals konzentriert. Obwohl die zurückgeführte Konzentratlösung bezüglich der Feststoffe gesättigt ist, fallen auch hier bis zur Überführung des erzeugten Konzentrates in die Lagerstufe keine Feststoffe aus, weil die zurückgeführte Konzentratlösung in der Verdampferstufe erwärmt wird, wobei die Sättigungskonzentrationsgrenze heraufgesetzt wird, und ansonsten in der selben Weise wie ein unmittelbar zugeführtes Abwasser behandelt wird. Im Ergebnis erhält man in der beschriebenen Weise in der Lagerstufe nur noch einen Sedimentschlamm.

Nach bevorzugter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Abwasserkonzentrat bis zum Eintritt in die Lagerstufe auf einer Temperatur von wenigstens 50 ⁰C gehalten. Zusätzlich anfallender radioaktiver Feststoff-, insbesondere "Kieselgurschlamm, der beispielsweise in Anschwemmfiltern für die Aufbereitung von Abwässern aus einem Sumpfwasserstrang des Kernkraft-

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Werkes anfällt und bisher separat von den durch Verdampfung erzeugten Abwasserkonzentraten gelagert sowie entsorgt wird, wird vorzugsweise in der Lagerstufe mit dem Abwasserkonzentrat vereinigt, weil hierdurch eine weitere spezifische Lagerkapazitätserhöhung erreichtvird. Hinzukommt, daß die dann im Sedimentschlamm vorhandenen Feststoffteilchen einerseits einen Auflockerungsbzw. Sprengeffekt auf den Sedimentschlamm ausüben, so daß letzterer leichter aus der Lagerstufe entfernt werden kann, und andererseits im Zuge einer nachfolgenden Konditionierung einen günstigeren Wasserzementwert sowie damit geringere Entsorgungskosten ergeben.

In vorrichtungsmäßiger Hinsicht sind die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Maßnahmen besonders einfach. Hierzu lehrt die Erfindung, daß der Lagerbehälter im Bereich seiner Oberhälfte mit einer Rückführleitung versehen ist, die an einen Eingang des Verdampfers angeschlossen ist. Der im Lagerbehälter angesammelte Sedimentschlamm wird zweckmäßigerweise möglichst homogen der Konditionierung bzw. Entsorgung zugefühit. In diesem Zusammenhang empfiehlt die Erfindung, daß der Lagerbehälter eine Tauchpumpe oder Wirbellanze für die Entfernung des Sedimentschlammes aufweist. Außerdem kann an den Kopf des Lagerbehälters eine Zuführleitung für Feststoffschlamm angeschlossen sein.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen in einer beachtlichen spezifischen Erhöhung der Abwasserkonzentrat- und ggf. Feststoffschlammlagerkapazität. Eine für das bekannte Verfahren der eingangs genannten Art ausgelegte Lagerbehälterkapazität erlaubt bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens

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mehr als doppelt solange Entsorgungsintervalle. Entsprechend kann bei neu zu errichtenden Kernkraftwerken die Lagerkapazität verringert werden. Da die Verweilzeit des Abwasserkonzentrates bzw. Sedimentschlammes in den Lagerbehältern verlängert ist, ist auch bezogen auf die Abwassermenge die Aktivität der zu entsorgenden Abfälle geringer, so daß auch die Entsorgungskosten niedriger sind.

Im folgenden wird die Erfindung einer Zeichnung erläutert, deren einzige Figur schematisch eine Vorrichtung zur. Durchführung des Verfahrens zeigt.

Die Vorrichtung dient zum Aufbereiten eines in einem Kernkraftwerk anfallenden radioaktiven Abwassers , das wenigstens einen Feststoff, insbesondere Borsäure in Lösung enthält. In ihrem grundsätzlichen Aufbau besteht die Vorrichtung aus einem Verdampfer 1 und einem Lagerbehälter 2. Eingangsseitig ist an den Verdampfer 1 ein Abwasserstrang 3 angeschlossen. Ausgangsseitig ist der Verdampfer 1 über eine Verbindungsleitung 4 mit dem Kopf 5 des Lagerbehälters 2 verbunden. Darüber hinaus ist der Lagerbehälter 2 im Bereich seiner Oberhälfte 6 mit einer Rückführleitung 7 versehen, die an einen Eingang 8 des Verdampfers 1 angeschlossen ist. Für die Entfernung des Sedimentschlammes ist im Lagerbehälter 2 eine Tauchpumpe 9 angeordnet. An den Kopf 5 des Lagerbehälters 2 ist noch eine Zuführleitung 10 für zusätzlich anfallenden radioaktiven Feststoff-, Kieselgurschlamm angeschlossen.

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Das aufzubereitende radioaktive Abwasser wird über den Abwasserstrang 3 in den Verdampfer 1 eingeführt. Im Verdampfer 1 wird das Abwasser bis zu einer Feststoffkonzentration konzentriert, die bei Raumtemperatur über der Sättigungskonzentration der im Abwasser gelösten Feststoffe liegt. Das anfallende Abwasserkonzentrat wird in den Lagerbehälter 2 überführt. Die Temperatur des Abwasserkonzentrates soll nicht unter 50 ⁰C absinken, so daß im Verdampfer 1 und in der Verbindungsleitung 4 keine Feststoffe ausfallen. Im Lagerbehälter 2 läßt man das Abwasserkonzentrat bis auf Raumtemperatur abkühlen. Im Züge dieses Abkühlens wird die Sättigungskonzentration der Feststoffe unterschritten, so daß letztere zum Teil ausfallen. Die ausfallenden Feststoffe läßt man sedimentieren. Nach der vollständigen Sedimentation wird die obenstehende Konzentratlösung über die Rückführleitung 7 in den Verdampfer 1 zurückgeführt und alsdann in der gleichen Weise wie das über den Abwasserstrang 3 zugeführte Abwasser weiterbehandelt. Die beschriebene Rückführung und erneute Konzentrierung wird im allgemeinen mehrere Male vorgenommen. Ist der Lagerbehälter 2 mit Sedimentschlamm mehr oder weniger gefüllt, kann die Entsorgung durchgeführt werden, indem der Sedimentschlamm mit Hilfe der Tauchpumpe 9 aus dem Lagerbehälter 2 entfernt wird.

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Leerseite

Claims

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Ansprüche :

1., Verfahren zum Aufbereiten eines in einem Kernkraftwerk anfallenden radioaktiven Abwassers, das wenigstens einen Feststoff, insbesondere Borsäure, in Lösung enthält, wobei das Abwasser in einer Verdampferstufe bis zu einer Feststoffkonzentration, die bei einer über Raumtemperatur liegenden Temperatur unter der Sättigungskonzentration der Feststoffe liegt, konzentriert wird und das anfallende Abwasserkonzentrat mit noch über Raumtemperatur liegender Temperatur einer Lagerstufe zugeführt wird, in der man das Abwasserkonzentrat auf Raumtemperatur abkühlen läßt und aus der das abgekühlte Abwasserkonzentrat entsorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser in der Verdampferstufe bis zu einer bei Raumtemperatur über der Sättigungskonzentration der Feststoffe liegenden Feststoffkonzentration konzentriert wird, daß man die in der Lagerstufe aus dem Abwasserkonzentrat ausfallenden Feststoffe sedimentieren läßt, und daß anschließend die obenstehende Konzentratlösung aus der Lagerstufe in die Verdampferstufe zurückgeführt sowie als Abwasser weiterbehandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasserkonzentrat bis zum Eintritt in die Lagerstufe auf einer Temperatur von wenigstens 5O C gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlich anfallender radioaktiver Feststoff-, insbesondere Kieselgurschlamm in der Lagerstufe mit dem Abwasserkonzentrat vereinigt wird.

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4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Abwasserstrang an einen Verdampfer und der Verdampfer über eine Verbindungsleitung an einen Lagerbehälter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbehälter (2) im Bereich seiner Oberhälfte (6) mit einer Rückführleitung (7) versehen ist, die an einen Eingang (8) des Verdampfers (1) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbehälter (2) eine Tauchpumpe (9) oder Wirbellanze für die Entfernung des Sedimentschlammes aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kopf (5) des Lagerbehälters (6) eine Zufuhrleitung (10) für Feststoffschlamm angeschlossen ist.

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