DE2915034A1

DE2915034A1 - Verfahren zur behandlung radioaktiver stroemungsmedien

Info

Publication number: DE2915034A1
Application number: DE19792915034
Authority: DE
Inventors: Rene Pierlas; Jean Taponier
Original assignee: TECH NOUVELLES S G N LES QUADR
Current assignee: TECH NOUVELLES S G N LES QUADR
Priority date: 1978-04-13
Filing date: 1979-04-12
Publication date: 1979-10-25
Also published as: ES479571A1; SE7902685L; DE2915034C2; GB2022312A; IT7967777A0; IT1118452B; GB2022312B; US4293437A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein vorzugsweise kontinuierliches Verfahren zur Behandlung von radioaktiven Strömungsmedien bzw. Abfällen geringer und/oder mittlerer Aktivität, mit dem diese in Festform ummantelt werden, um sie lagern zu können.

Das Problem der Behandlung von radioaktiven Strömungsmedien bzw. Abfällen geringer und mittlerer Aktivität wurde seit Jahren untersucht und führte zu sehr verschiedenen Lösungen. Dieses Problem besteht darin, in geeigneter Weise alle radioaktiven Abfälle derart zu behandeln und zu konditionieren, daß ihre Lagerung an geeigneten Orten während einer Zeitdauer ermöglicht wird, die der Lebensdauer der verschiedenen radioaktiven Bestandteile entspricht, die sie enthalten.

Ein allgemein angewandtes Verfahren besteht darin, die radioaktiven Bestandteile in einen inerten und stabilen Feststoff einzuschließen, so daß die Gesamtanordnung eine für die Lagerung dieser Abfälle geeignete Sicherheit hat.

Unter den vorgeschlagenen Lösungen ist es bekannt, insbesondere in einem Verdampfer die verschiedenen radioaktiven Bestandteile geringer und mittlerer Aktivität zu konzentrieren, die in den Strömungsmedien enthalten sind, und dann diese Bestandteile mit Zement, Sand und Granulaten derart zu ndschen, daß ein Beton gebildet wird, der in einen metallischen Behälter gegossen wird. Diese weitverbreitete Technik hat jedoch technische Nachteile, hauptsächlich weil sie zu großen Betonvolumina führt.

Ein weiteres bekanntes Verfahren besteht in der Verwendung von Bitumen zur Ummantelung radioaktiver flüssiger Strömungsmedien, um sie zu verfestigen. Bei einem Verfahren dieser Art wurde jedoch stets vorgeschlagen, das freie Wasser der Lösungen und Suspensionen, das die radioaktiven Produkte

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enthält, zu verdampfen, um in einen Behälter nur ein Bitumengemisch mit Salzen und Ausfällungen gießen zu müssen, das nur eine sehr geringe Wassermenge (im allgemeinen weniger als 1 %) enthält. Außerdem haben bisher Befürchtungen wegen der Gefahr der Entflammbarkeit von Bitumen die Entwicklung dieses ansonsten sehr vielversprechenden Verfahrens begrenzt. Schließlich wurde bereits vorgeschlagen, Bitumengemische mit Beton (Zement und Sand) zu verwenden, um radioaktive Feststoff abfalle zu umhüllen.

Die Erfindung ermöglicht es, diese Schwierigkeiten durch eine Folge technologischer Vorgänge zu beseitigen, durch die die Strömungsmittel vorzugsweise kontinuierlich unter sehr günstigen Bedingungen behandelt und konditioniert werden können, wobei feste Umhüllungen auf der Grundlage von Zement geschaffen werden können, die gute mechanische Eigenschaften und ein verringertes Volumen haben.

Die Erfindung beruht auf einer bestimmten Anzahl von Ideen, die wie folgt erläutert werden können:

Es wurde festgestellt, daß verfestigte Gemische ausgehend von Zement, Wasser und Strömungsmitteln ein mechanisches Verhalten und ein Lagerverhalten haben, die ausreichen, um sie ohne besondere Notwendigkeit zu verwenden, dem Zement Sand und inerte Zusatzstoffe zufügen zu müssen, unter der Bedingung, daß diese Gemische als Verstärkungselement eine bestimmte Menge Fasern enthalten. Diese Fasern sind vorzugsweise Asbestfasern. Das mechanische Verhalten der verfestigten Gemische hängt von der Art des verwendeten Zements ab. Hierzu wird z.B. Portland-Zement mit hohen mechanischen Eigenschaften verwendet.

Weiterhin wurde festgestellt, daß es für die Herstellung der zuvor beschriebenen Gemische weder notwendig noch erwünscht ist(. daß die radioaktiven Substanzen in trockenen Zustand versetzt werden. Es ist vielmehr möglich, ein verfestigbares,

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im gesamten Volumen homogenes Gemisch aus Zement, Wasser und Strömungsmedien unter Verwendung einer konzentrierten Suspension dieser Strömungsmedien herzustellen. Diese Suspension muß homogen sein, eine geringe Sedimentation und ein sehr großes Haltbarkeitsvermögen der festen Partikel in der Suspension haben. Deshalb ist es erwünscht, daß die Suspension wenigstens einen Zusatzstoff von der Art eines Alkalisilikats enthält. Außerdem kann diese Suspension besondere Zusatzstoffe wie Verflüssigungsmittel, Entschäumungsmittel oder Mittel enthalten, die die Vorgänge begünstigen, die an der Suspension durchgeführt werden sollen.

Es wurde festgestellt, daß es erwünscht ist, die verfestigbaren (und verfestigten) Gemische aus Zement, Wasser und Strömungsmedien so, wie sie erhalten werden, nicht in Metallfässern zu lagern, sondern in Behältern, die im wesentlichen aus Asbestzement bestehen. Die bekannten Asbestzementrohre bilden nach dem Zuschneiden und Verschließen eines ihrer Enden die Grundelemente für die Lagerung gemäß der Erfindung. Die Behälter auf der Grundlage von Asbestzement erscheinen insbesondere wegen der festen Verbindung zwischen ihrer Innenfläche und den Gemischen, die darin gelagert werden, als Materialien für die Herstellung lagerbarer Massen geeignet.

Schließlich wurde festgestellt, daß es möglich ist, unter Beibehaltung der wesentlichen Vorteile, die sich durch die Verwendung der zuvor beschriebenen Mittel ergeben, diesen Gemischen aus Zement und Strömungsmedien mit 5 bis 30 Gewichtsprozent bezüglich Zement Bitumen zuzusetzen.

Ausgehend von diesen verschiedenen technischen Elementen ist es möglich., gemäß der Erfindung ein zuverlässiges Verfahren zur Behandlung und ggf. Lagerung von radioaktiven Strömungsmedien mittlerer Aktivität zu schaffen.

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Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt zunächst in einem Vorstadium die Vorbehandlung flüssiger konsistenter Strömungsmedien, nach Analyse die Wahl und Lagerung der zu behandelnden flüssigen Strömungsmedien, die Bildung von Lösungen oder Gemischen, die die radioaktiven Substanzen enthalten, jedoch im entsprechenden Fall von überschüssiger Flüssigkeit und Schlamm, der einer besonderen Behandlung bedarf, und schließlich die Bildung von bezüglich der späteren Behandlungen relativ homogenen Mengen. Diese Mengen werden in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Vorgängen ggf. nach Einführung von Sulfat- oder Nitrationen durch einen alkalinisierenden Stoff, vorzugsweise Baryt behandelt, um ihren pH-Wert fortschreitend auf etwa 8,5 zu bringen und Zusammensetzungen, insbesondere schwere Metalle, mit radioaktivem Charakter auszufällen.

Diese Ausfällung hat als Endzweck die Ausfällung einer stabilen Suspension mit etwa 40 bis 400 g ausgefällten Feststoffen pro Suspensionsliter, die wenigstens 9O % radioaktive Elemente enthält, die anfangs in der Lösung vorhanden sind.

Um eine derartige stabile Suspension zu erhalten, ist es notwendig, daß diese Suspension ein Suspensionsmittel von der Art eines Alkalisilikats enthält.

Man kann somit:

entweder diesen Suspensionsstoff vor der Ausfällung zusetzen, um direkt eine stabile Suspension der ausgefällten Materialien zu erhalten,

oder einen Teil der Ausfällung ohne Suspensionsstoff herstellen und dann den Suspensionsstoff zusetzen, wodurch die ausgefällten Materialien wieder in den Zustand der stabilen Suspension gebracht werden,

oder eine Ausfällung ohne Suspensionsmittel herstellen, dann die ausgefällten Materialien bei Extraktion, des wässrigen

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Anteils, der ggf. behandelt und teilweise wieder in die Anlage eingeleitet wird, dekantieren und dann durch Zusatz des Suspensionsmittels das ausgefällte Material wieder in eine stabile Suspension zurückbringen.

Die erhaltene stabile Suspension umfaßt vorzugsweise wenigstens einen Anteil Asbestfasern, die während der Entmischung mit dem Zement notwendig sind. Diese Suspension kann auch weitere Zusatzstoffe wie einen plastifizierenden Stoff und/ oder einen das Abbinden des Zements verzögernden Stoff von der Art eines Kalziumlignosulfats und ein Antischaummittel enthalten. Diese Zusatzstoffe können entsprechend der zum Erhalt der stabilen Suspension gewählten Arbeitsweise vor oder nach dem Ausfällen zugesetzt werden.

Die Suspension, wie sie zuvor definiert wurde, wird vorteilhafterweise einer Überkonzentration unterworfen, die darin besteht, einen bestimmten Anteil des in der Suspension enthaltenen Wassers zu verdampfen. Diese Verdampfung erfolgt durch eine Erhitzung auf eine Temperatur von etwa 70 bis 13O⁰C^bIs eine dicke, jedoch gießbare Suspension erhalten wird, die als Trockenextrakt 30 bis 75 Gewichtsprozent Feststoff enthält. Danach wird die erhaltene Suspension gekühlt und mit Zement und ggf. mit Wasser ergänzt. Die relativen Mengen von Zement und Suspension liegen zwischen 0,6 und 2 kg Zement pro Kilogramm Suspension, und die Mischdauer beträgt zwischen etwa 1 und 10 Minuten. Danach wird das erhaltene Gemisch in einen Behälter gegossen.

Die wesentlichen Ziele der bei der Erfindung durchgeführten Vorbehandlung sind folgende:

Ausscheiden des größtmöglichen Volumens an ausreichend entgifteten Strömungsmedien;

darauffolgende Konzentration unter ein Minimalvolumen der Anfangsaktivität (je nach Fall um einen Faktor 10 bis 1000);

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Verwendung chemischer Reaktionsmittel von solcher Art und Menge _t daß das Trockenextrakt der im Laufe dieser Behandlungen erhaltenen radioaktiven Lösungen minimal ist;

Bildung relativ homogener Mengen mit genau definierten Eigenschaften unterschiedlicher Arten von auf diese Weise behandelten Strömungsmedien.

Um diese Ziele zu erreichen/ werden bekannte Verfahren angewandt, die der Art der zu behandelnden Strömungsmedien angepaßt sind.

Das Stadium der speziellen Ausfällung von Radioisotopen wird entsprechend bekannten Techniken einwandfrei erreicht. Es ist insbesondere bekannt/ daß die Ausfällung von Radioisotopen in mehreren aufeinanderfolgenden Stadien z.B. mit zunehmenden pH-Werten durchgeführt werden kann. Das Ziel dieser Ausfällung ist es, wenigstens 90 % und vorzugsweise 95 % der in den behandelten Strömungsmedien vorhandenen Radioisotopen in den Zustand fester unlöslicher Partikel zu bringen. Es ist zweckmäßig, diese Ausfällung derart durchzuführen, daß der flüssige Teil der erhaltenen Suspension eine Radioaktivität hat, die als sehr gering angesehen werden kann, wobei insbesondere die Möglichkeit der Wiederzersetzung dieser Flüssigkeit, wenn sie in den Zement eingebracht wird, besteht.

Ein bevorzugtes Suspensionsmittel ist Natronsilikat, das entweder vor jeder Ausfällung oder während der Ausfällung oder am Ende der Ausfällung nach einer möglichen Abtrennung eines Teils der Flüssigkeit zugesetzt wird. Die Menge des verwendeten Natronsilikats beträgt allgemein etwa 0,2 bis 6 g pro Liter Suspension.

Im gleichen Stadium der Erfindung (d.h. vor, während oder nach der Ausfällung) ist es vorteilhaft, alle oder einen Teil der Zusatzstoffe zuzugeben, die für das Endgemisch

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notwendig sind. Zu diesen Zusatzstoffen gehören:

Die notwendigen Asbestfasern, die vorteilhafterweise in diesem Zustand zugesetzt werden, da sie zur Stabilisierung der Suspension beitragen;

ein das spätere Gemisch aus Zementsuspension und/oder Mittel zur Verzögerung des Abbindens des Zements verflüssigendes Mittel; und

ein Antischaummittel.

Als Asbestfasern, die insbesondere als Mittel zur Verstärkung der mechanischen Eigenschaften der Zement-Strömungsmedium-Gemische dienen, werden vorzugsweise Fasern mit einer mittleren Länge zwischen 1 und 8 mm verwendet. Die Gesamtfasermenge liegt in der Größenordnung von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent bezüglich Zement.

Wenn die Asbestfasern nicht zugefügt oder nur teilweise während der Ausfällung zugesetzt werden, ist es möglich, sie während irgendeinem der späteren Verfahrensschritte zuzusetzen.

Als Mittel zur Verzögerung des Abbindens des Zements und als Verflüssigungsmittel für den Zementbrei verwendet man vorzugsweise Kalziumlignosulfat. Dieses Produkt wird mit 0,3 bis 1 Gewichtsprozent bezüglich Zement verwendet, um die Dauer zu steuern, die zwischen der Berührung des Zements mit dem Wasser in dem Gemisch und dem Zeitpunkt abläuft, zu dem die erhaltene homogene Masse abzubinden beginnt«

Durch die Anwendung der Technik des Ausfällens durch Neutralisation ggf. bei Vorhandensein eines Suspensionsmittels und von Asbestfasern sollen stabile Suspensionen erhalten werden, die dem Vorgang der Eochkonzenfcration unterworfen werden. Man bezeichnet hier "stabile Suspensionen'" als Feststoffsuspensionen in wässrigen Lösungen, die praktisch

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während der Dauer nicht dekantieren, die der Handhabungsund Behandlungsdauer dieser Suspensionen beim erf indung<?qemäßen Verfahren entspricht.

Die erhaltene Suspension wird dann in einen Umrühr-Verdampfer zu ihrer Hochkonzentration gegeben. Diese Hochkonzentration wird im allgemeinen durch Verdampfung eines Teils des Wassers der Suspension bewirkt. Am Ende des Vorganges erhält man eine neue, teigige, im heißen Zustand gießbare Suspension, die als Trockenextrakt (d.h. alle erhaltenen Feststoffe, wenn man die Suspension in den trockenen Zustand bringt) 30 -" 75 Gew.-56 Feststoffe enthält. Dieser Feststoffgehalt der hochkonzentrierten Suspension kann außerdem gleichzeitig von dem Hauptbestandteil des radioaktiven Strömungsmediums und dem Anteil an verwendeten Asbestfasern abhängen. Z.B. kann man für einen Gehalt an Asbestfasern von etwa 1 % zulassen, daß der Trockenextrakt der hochkonzentrierten Suspension vorteilhafterweise: etwa 30 bis 45 % beträgt, wenn der Hauptbestandteil des Strömungsmittels ein Borat ist,

etwa 45 bis 60 %, wenn der Hauptbestandteil des Strömungsmediums ein Sulfat ist,

etwa 5O bis 75 %, wenn der Hauptbestandteil des Strömungsmediums ein Nitrat ist.

Das Suspensionsgemisch der Hochkonzentrationsphase mit dem Zement und ggf. komplementärem Wasser wird vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen etwa 10 und 40°C hergestellt. Hierzu kann man einerseits die Suspension der Hochkonzentration kühlen und andererseits die Temperatur des Wassers und des Zements kontrollieren und schließlich die Temperatur des Gemisches während seiner Herstellung verringern- Dies geschieht, weil es zweckmäßig ist, einen Zement mit einer nicht zu hohen Hydrierungswärme und ausreichend niedrigen Abbindgeschwindigkeiten zu verwenden. Es kann auch, erwünscht sein_f daß der Mischer eine Kühleinrichtung enthält.

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Die Betriebssicherheit des Mischers wird durch die Steueruna der Zu- und Abfuhr der Materialien im Mischer und durch kontinuierliche Messung des Moments des Rührwerks im Mischer sichergestellt. Man kann auch einen doppelten Mantel um den Mischer vorsehen, der bis auf etwa 3OO°C erhitzt werden kann, um den Zement zersetzen zu können, der im Inneren des Mischers unzulässig abgebunden ist.

Das Gemisch aus Strömungsmedien, Zusatzstoffen und Zement während des Abbindens wird in Behälter gegossen. Diese Behälter können a priori von beliebiger Art sein, jedoch verwendet man erfindungsgemäß vorzugsweise Behälter, deren Seitenwand aus Asbestzement besteht. Nötigenfalls, z.B. wenn in dem Behälter ein erhöhter Druck auftreten kann, kann die Asbestzementwand durch eine metallische Wand innen oder außen verdoppelt werden, die eine höhere Festigkeit hat. Die Abmessung der Behälter wird unter Berücksichtigung der Radioaktivität des gegossenen Gemisches, der emittierten Strahlungsenergie und des durch den Behälter bewirkten Schutzes gewählt. Man kann auch erfindungsgemäß die Technik konzentrischer zylindrischer Behälter anwenden, die ineinander liegen und von denen der zentrale Behälter das am meisten radioaktive Produkt enthält. Die inneren konzentrischen Behälter können durch eine Hülle gebildet sein oder aus der Zement-Strömungsmedium-Wand eines zuvor eingegossenen und verfestigten Gemisches.

Es ist möglich, wie zuvor angegeben wurde, den Gemischen aus Suspension, Zement und Asbestfasern, wie sie zuvor beschrieben wurden, 5 bis 30 Gewichtsprozent bezüglich Zementbitumen zuzufügen.

Der Bitumenzusatz erfolgt vorzugsweise aufgrund der Verwendung einer wässerigen Bitumenemulsion bei einer Temperatur, die mit der Stabilität der Suspension kompatibel ist, falls nötig.

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Die Bitumenemulsion besteht vorteilhafterweise aus einer gegenüber Alkali und möglichst hohen Temperaturen (von etwa wenigstens 8O⁰C) stabilen Emulsion und umfaßt 45 bis 60 Gewichtsprozent Bitumen (im allgemeinen 55 S) und kann somit kalt gemischt werden:

Sei es mit der aus dem Verdampfer (Hochkonzentration) stammenden Suspension mittels einer volumetrischen Pumpe, die es ermöglicht, die Durchsatzmenge zu kennen,

oder mit der Suspension, die den Verdampfer (Hochkonzentration) speist, jedoch unter der Bedingung, daß deren Arbeitsbedingung (vor allem Temperatur und Druck) es ermöglichen, zu vermeiden, daß die Emulsion beeinträchtigt wird (in diesem Falle ist es notwendig, mit Unterdruck zu arbeiten),

oder mit der anfänglichen dekantierten Suspension, nachdem der größte Teil der geklärten Lösung abgezogen wurde und nach Zusatz des Suspensionsmittels.

Wenn man die Bitumen-emulsion der zu betonierenden radioaktiven Lösung zusetzt, ist der Prozentsatz des Trockenextrakts des Gemische, der in den Betonmischer gelangt, im wesentlichen der gleiche wie der zuvor bestimmte bei einer geringen Erhöhung des Prozentsatzes für Borat (vorher 30 bis 45 %) und einer leichten Verringerung für Nitrat (vorher 50 bis 75 %), und zwar aufgrund des relativ konstanten Gehalts (nahe 55 %) der verwendeten Bitumenemulsionen.

Der Mischer, den den Zementbrei herstellt, kann außer der zuvor beschriebenen Suspension und des Zements eine komplementäre Wassermenge aufnehmen, der man einen Verflüssigungsstoff vom Typ der Hydrocarboxylsäuren oder polymerisierende Kunstharze zusetzen kann, die dazu bestimmt sind, eine bessere Gießbarkeit des Gemisches am Ausgang des Mischers und dadurch die Verwendung einer minimalen Wassermenge sicherzustellen.

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Es ist möglich, zu diversen Stadien der Erfindung in die Suspensionen oder Gemische, die vorhanden sind, radioaktive Produkte einzubringen, die man lagern möchte, die jedoch nicht aus der Ausfällung der aktiven ursprünglich in dem Strömungsmittel enthaltenen Produkte stammen. Derartige aktive Produkte sind z.B. Ionenaustauschharze, zweiatomige Erden, Filterstoffe, Asche oder Teilchen verbrennbarer Elemente. Jedes dieser radioaktiven Produkte muß in einem Stadium des Verfahrens eingebracht werden, in dem es das Verfahren nicht stört. Das Einbringungsstadium hängt von den physikalischen, mechanischen, chemischen Eigenschaften und dem Reaktionsvermögen der Produkte ab, die man einbringen will.

Wenn es sich dabei um vorzugsweise gemahlene Ionenaustauschharze handelt, können diese entsprechend ihrer chemischen Eigenschaft und Ihres Temperaturverhaltens entweder vor dem Verdampfer (insbesondere wenn er mit Unterdruck arbeitet) oder am Eingang des Betonmischers eingebracht werden. Im Falle von kornförmlgen Ionenaustauschharzen kann man sie vorzugsweise am Eingang des Mischers zusetzen.

Wenn es sich um metallische Abfälle geringer Größe (z.B. Partikel, die durch eine Masche mit einem Durchmesser von 15 oder 20 mm passen) handelt, werden sie gesondert in den Lagerbehälter (vor oder unmittelbar nach dem Gießen des Zements) eingebracht, sei es in einem besonderen Behälter, der am Ende des kontinuierlichen Mischers liegt, und zwar nach dem Betrieb der Mischschrauben, um eine Mischung der metallischen Abfälle mit dem Zementbrei vorzugsweise bei deren Einbringen In den Behälter sicherzustellen, ohne jedoch zu riskieren, daß metallische Abfälle in die Zementmischzone zurückgebracht werden.

Wenn es sich um Abfälle großer Abmessungen handelt, werden sie vorzugsweise bei jedem Einbringen verfestigbarer Mischungen in den Lagerbehälter eingebracht»

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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Behandlung von Lösungen radioaktiver Strömungsmedien auf der Grundlage von Borsäure, die von PWR-Kraftwerken kommen.

Das Beispiel betrifft die Behandlung von verdünnten Lösungen von Borsäure, die geringe Mengen Lithium und Spuren von Radioisotopen (Kobalt und insbesondere Cäsium) enthalten und aus dem Hauptkreis stammen. Es kann auch auf den Fall angewandt werden, daß diese Lösungen mit anderen flüssigen Strömungsmedien gemischt werden, die aus dieser Art PWR-Kraftwerk stammen.

Während des Vorstadiums werden die verdünnten Lösungen neutralisiert und konzentriert, bis Lösungen erhalten v/erden, die bei einer Temperatur von 2O°C nicht kristallisierbar sind und 2O g/l Borsäure-Äquivalent enthalten.

Die Vorbehandlung der vorherigen Lösungen besteht darin, insbesondere die Ausfällung unlöslicher Cäsiumverbindungen z.B. mittels eines Kaliumferrocyanit- und Nickelsulfatgemischs und auch die Ausfällung unlöslicher Borate z.B. mittels Kalk oder Bariumoxyd durchzuführen. Die so erhaltenen ausgefällten Stoffe werden durch den Zusatz von Alkalimetasilikat (z.B. 15Og SiO_Na_ pro Kilogramm Ausgangsborsäure) wieder suspendiert.

Unter diesen Bedingungen erhält man eine Suspension, die praktisch nicht mehr dekantiert, deren pH-Wert bei 2O°C etwa 9 bis 10 bei einer Dichte von 1,175, einer Konzentration von 175 g/l Borsäure-Äquivalent und einem Trockenextrakt bei 150°C »on etwa 250 g/l der Suspension (21 % Trockenextrakt) beträgt. Um die Sekundärbildung von Kristallen durch langsame Bildung von komplexen Salzen zu vermeiden, die in dem so erhaltenen Gemisch vorhanden sind,

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wird vorzugsweise die Verfestigungsbehandlung während 48 Stunden durchgeführt, die der Suspensionsherstellung folgen.

Wenn man nicht ein minimales Volumen verfestigter Abfälle lagern will, sondern eine möglichst hohe mechanische Kompres-

_.., . . haben, möchte. ... _ _T, .·,. . -,. sionsfahigkeit/,ist es in diesem Falle nicht notwendig, eine Hochkonzentration des vorherigen Gemischs durchzuführen.

Man setzt nun direkt der vorherigen Suspension Asbestfasern von etwa 46 g pro Liter Suspension zu (die Asbestmenge kann entsprechend den Anwendungsfällen und den besonderen Eigenschaften der Fasern zwischen 10 und 100 g pro Liter Suspension schwanken). Das Suspensionsgemisch, das die Asbestfasern zusammen mit dem Zement, einem Verflüssigungsmittel und einem Mittel zur Verzögerung des Abbindens (z.B. ein plastifizierender Betonzusatzstoff wie Kalziumlignosulfat) mit 1 Gewichtsprozent bezüglich des verwendeten Zements ebenso wie Zusatzwasser, das es ermöglicht, die Viskosität des erhaltenen Zementpreis einzustellen, wird z.B. in einem Mischer mit horizontalen Schrauben hergestellt_f der von dem Typ ist, wie er von der Firma LIST unter der Bezeichnung"AP Conti" hergestellt wird und der kontinuierlich arbeitet und durch eine doppelte Ummantelung und ein Wärmetransportmedium nach Belieben kühl- oder heizbar ist, wobei der Zement durch einen Dosierextruder eingebracht wird. Die Verweilzeit in dem kontinuierlich arbeitenden Mischer beträgt etwa 2 Minuten.

Bei dem betrachteten Beispiel wurde ein Versuch durch Mischen folgender Bestandteile durchgeführt: 1,25 Liter Suspension, d*h. 1470 g und 128 g Borsäure, 60 g italienische Asbestfasern (Qualität 5RS), 0,28 1 Wasser für die Einstellung der Fließfähigkeit, 20 g Plastiment BV 40 der Firma SIKA (Lignosulfat) und 2000 g künstlicher PORTLAND-Zement CPA 400.

Man erhält so 2,18 1 eines festen Produkts und einer Dichte von 1/750, das 100 g Borsäure-Äquivalent pro Liter Zementbrei enthält. 909843/0852

Der mechanische Widerstand bei der Kompression einer der-

2 artigen Probe, gemessen nach 28 Tagen beträgt 154 g/cm .

Wenn man ein minimales Lagervolumen verfestigter Abfälle anstrebt/ und wenn man mit einem geringeren mechanischen Widerstand zufrieden ist, führt man eine vorherige Hochkonzentration durch, die es ermöglicht, den Gehalt an Trockenextrakt der Suspension im wesentlichen zu verdoppeln.

Dieser Vorgang wird in einem Hochkonzentrationsreaktor durchgeführt, der mit einem langsamen Rührwerk versehen ist und es ständig ermöglicht, die Wände des Gerätes abzukratzen, dessen Aufheizung durch eine Doppelwand und ein Wärmetransportmedium erfolgt (für diesen Vorgang kann ein Gerät vom Typ Discotherm Conti der Firma LIST mit einer einzigen Schraube und kontinuierlichem Betrieb geeignet sein). Ein Antischaummittel wird in die Zufuhr des Reaktors eingebracht.

Der Wasserdampf entweicht durch im oberen Teil des eine horizontale Achse aufweisenden Mischers gelegene Dome, wird dann kondensiert und abgekühlt, bevor es abgelassen oder zusammen mit den Strömungsmedien geringer Aktivität entsprechend seinem Aktivieätsniveau wieder in den Zyklus eingebracht wird.

Der konzentrierte -Brei tritt mit einer Temperatur von etwa 80 bis 90°C aus. Er wird direkt in einen Mischer mit zwei horizontalen Schrauben eingebracht, indem die Mischung mit dem Zement nach einer vorherigen Kühlphase des Breis in dem ersten Teil des kontinuierlichen Mischers durchgeführt wird.

Der Hochkonzentrationsreaktor DT¹¹B" Conti mit einer Kapazität von 40 1 und aufgeheizt mit einem Wärmeübertragungsmedium auf eine mittlere Temperatur von 190°C wird mit der Borax enthaltenden Suspension mit 21 % Trockenextrakt

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mit 72 l/Stunde kontinuierlich gespeist. Man erhält dadurch etwa 32 1 pro Stunde Destilat und 40 1 pro Stunde sehr dicken Brei, der 52O g/1 Trockenextrakt (Dichte 1,36) enthält, wovon 350 g/l Borsäure-Äquivalent sind.

Die Herstellung des Zementbreis erfolgt in einem Mischer AP 12 Conti mit zwei Schrauben und einem Gesamtvolumen von 12 1.

In den ersten Teil dieses Mischers, der mit Wasser gekühlt wird, wird gleichzeitig der aus dem Hochkonzentrationsreaktor (mit einer Durchsatzmenge von 40 l/Stunde) kommende Brei und ein Gemisch aus Wasser und Kalziumlignosulfat eingeleitet. Dieses Gemisch wird in unterschiedlicher Menge zur Einstellung der Fließfähigkeit des zu verfestigenden Breis eingebracht. Wenn die Konsistenz des Breis, der aus dem Hochkonzentrationsreaktor austritt, das Einleiten der Asbestfasern in den zugeführten Brei nicht ermöglicht, werden die Fasern in einem mit dem Zement vordosierten Gemisch oder in Suspension in das Gemisch aus Wasser und einem Verflüssigungsstoff eingebracht.

Als Beispiel wurde mit folgenden Durchsatzmengen gearbeitet: Brei 40 l/Stunde, d.h. 54 kg/Std.

Zement 50 kg/Stunde

Asbestfasern 0,5 kg/Stunde

Wasser 2 l/Stunde

Plastiment BV 40 0,5 kg/Stunde (Lignosulfat)

Das austretende Produkt ist eine Zementpaste mit einer Dichte von 1,78 g/cm , die mit einer Durch:
in den Asbestzementbehälter fließt.

von 1,78 g/cm , die mit einer Durchsatzmenge von 60 l/Stunde

Die Mischzeit des Zementbreis in dem zweiten Teil des Mischers beträgt etwa 6 Minuten.

Das feste Endprodukt enthält 233 g/l Borsäure-Äquivalent, d.h. mehr als das Doppelte des Feststoffes, der ohne Hoch-

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konzentration erhalten wird.

Die mechanische Festigkeit der so erhaltenen Proben bei Kompression beträgt 50 kg/cm nach 7 Tagen und überschreitet 100 kg/cm nach 28 Tagen geringfügig.

Beispiel 2

Die Behandlung von Strömungsmedien mittlerer Aktivität, die aus Aufbereitungsanlagen nuklearer Brennstoffe und zugehörigen Einrichtungen kommen.

Die Strömungsmedien stellen etwa 30 m pro Tonne behandelten Brennstoff dar.Es ist zweckmäßig, die Salzmengen und ausgefällten Stoffe, die betoniert werden, auf ein Minimum zu begrenzen. Hierzu werden jedesmal, wenn dies nötig ist, die folgenden Vorkehrungen getroffen:

Beseitigung der freien Salpetersäure, sei es durch direkte Destillation oder durch Zersetzung mittels Formol oder Formylsäure,

Neutralisation der Restsäure durch Baryt anstelle von Natron, wenn man sich in einem stickstoffhaltigen Medium befindet und keine Schwefelsäure vorhanden ist,

im entsprechenden Fall Verwendung von Lösungen von Strömungsmedien, die Sulfationen (z.B. Auswaschen von Austauschharzen) durch Ausfällung der Strontium- und Bariumsulfate bei der Vorbehandlung,

vorherige Konzentration der Lösungen der Strömungsmedien, um die Mengen von Reaktionsstoffen zu begrenzen, die nötig sind, um die Ausfällung von Radioisotopen durchzuführen.

Im Laufe der Ausfällung, die es ermöglicht, den größten Teil der aktiven Stoffe unter ein Minimalvolumen zu sammeln, führt man eine Abtrennung der klaren Flüssigkeit durch, die dann zur Behandlung mit den Strömungsmedien geringer Aktivität abgeleitet wird.

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Mit diesem Prozeß werden die 30 m -Strömungsmedien zunächst auf 20 m reduziert, bevor sie den verschiedenen Neutralisations- und Ausfälloperationen unterworfen werden.

Man erhält nun eine Lösung von 25 m , die etwa 4 % ausgefällte Stoffe, d.h. 1 m³ enthält, die von der 24 m³ umfassenden klaren Lösung abgetrennt werden, die zu den Strömungsmedien geringer Aktivität geleitet werden.

Der so durch statisches Dekantieren abgetrennte Niederschlag enthält etwa 100 bis 150 g Trockenextrakt pro Liter, wovon 80 % in Form eines Niederschlags und 20 % in Form lösbarer Salze vorliegen.

Diesem Niederschlag werden etwa 20 kg Natronmetasilikat in Pulverform und 10 kg behandelte Asbestfasern in Suspension zugefügt. Der so erhaltene Brei bleibt völlig in Suspension und kann nun der Hochkonzentration in einem geeigneten Reaktor z.B. vom Typ Discotherm Batch oder Conti unterworfen werden.

Im Laufe der Durchführung der Hochkonzentration wird das Volumen von 1000 1 auf etwa 400 1 reduziert, so daß das Trockenextrakt nunmehr etwa 30 bis 40 % beträgt.

Der hochkonzentrierte und heiße Brei wird nun in einen Reaktor mit Rührwerk vom Typ AP Conti eingeleitet, um abgekühlt zu werden, bevor es mit dem Zement in geeigneten Anteilen intensiv gemischt wird. Ein Zusatz von Wasser und Plastifizierungsmittel ermöglicht es, die Konsistenz des Zementbreis zu steuern und einzustellen, der dann in einen Asbestzementbehälter gegossen wird.

Die 400 1 mit einer Dichte von 1,25 werden dann mit 800 kg Zement und 8 kg Plastifizierungsmittel verdünnt mit 50

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Wasser gemischt, um etwa 700 1 im festen Aggregatszustand mit einer Dichte von 1,90 zu ergeben.

Auf diese Weise werden die 30 m Strömungsmedien mittlerer Aktivität auf ein Festvolumen von 700 1 Asbestzement, auf

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24 m Strömungsmedien geringer Aktivität und 10 m Destille gebracht, die an die Umgebung abgegeben werden können.

Die mechanischen Eigenschaften des so hergestellten Betons sind relativ gut, da er einen Kompressionswiderstand von etwa 100 kg/α
28 Tagen hat.

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etwa 100 kg/cm am Ende einer Woche und 200 kg/cm nach

Der Zementbrei kann in Asbestzementbehälter gegossen werden, die aus Kanalisationselementen hergestellt werden, die innen am einen Ende durch eine ebene Scheibe aus Asbestzement verschlossen werden, die mittels eines Epoxiharzes hoher Festigkeit geklebt wird.

Z.B. wird ein Asbestzementbehälter mit einem Innendurchmesser von 256 mm und einer Höhe von 500 mm (einem Nutzvolumen von etwa 25 1) von einem AP 12 Conti-Mischer in einer Zeit gefüllt, die zwischen 10 und 40 Minuten entsprechend den Zuführmengen des Mischers schwanken kann.

Der obere, mit Klebstoff bestrichene Deckel wird nach dem Füllen des Asbestzementbehälters auf den oberen, mit Klebstoff versehenen Rand aufgelegt.

Die Gesamtanordnung hielt bei einer Prüfung der mechanischen Festigkeit gegenüber axialer Kompression 6 Wochen nach dem Eingießen ohne Bruch oder Rißbildung einen Druck von 160 t

2 entsprechend einem mittleren Druck von 215 kg/cm aus.

Auf einer horizontalen Erzeugenden angeordnet tritt der Bruch beim gleichen Versuch bei einer Last von 71,7 t gegenüber nur 8 t für das gleiche leere Rohr auf.

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Man erhält daher aufgrund der Asbestzementumhüllung eine erhebliche Verstärkung der Festigkeit, besonders gegenüber Kompression.

Beispiel 3

Bei dem vorherigen Beispiel 2 ist es möglich, daß während der Abtrennung nach der Ausfällung einer den Niederschlag zusammen mit einer klaren Lösung enthaltenden Suspension die Lösung noch eine zu hohe Radioaktivität hat; es ist möglich, diese klare Lösung wie folgt zu behandeln:

Man konzentriert die 24 m klare Lösung auf ein Zehntel, um 2,4 m Konzentrat zu erhalten, das mit 1 m Niederschlag gemischt wird. Das erhaltene Gemisch wird hochkonzentriert und setzt dem Alkalisilikat, Asbest und ein Antischäumungsmittel zu. Die gesamte Masse wird nun auf ein Volumen von 1 m reduziert, das 680 g/l Trockenstoffe (Dichte 1,50) enthält.

3 Nach dem Betonieren erhält man 1,6m Beton mit einer Dichte von 2 nach Zusatz von 1,5 t Zement und 200 1 Wasser mit 50 kg Plastifizierungsmittel. Der Kompressionswiderstand dieses Betons ist weniger günstig als im vorherigen Fall, da seine

3

Festigkeit nach 7 Tagen nur 60 kg/cm beträgt, jedoch 80 kg/cm nach 28 Tagen erreicht. Ein homogener Block ohne Asbestzementschale mit einem Durchmesser von 300 mm bricht bei einer Last von 60 t, die 6 Wochen nach dem Gießen des Betons aufgebracht wird (bei einem Kompressionswiderstand von

2 '

86 kg/cm ). In diesem Falle wird nur das Destillat der Hoch-

3
konzentration (2,4 m ) den Strömungsmedien geringer Aktivität wieder zugeführt.

Beispiel 4

Behandlung von Strömungsmedien geringer Aktivität, die aus Wiederaufbereitungsanlagen von Brennstoffen und zugehörigen Einrichtungen stammen.

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3 Das Volumen dieser Strömungsmedien beträgt etwa 70 m pro Tonne Brennstoff; ihre chemische Beschaffenheit setzt sich im wesentlichen aus Nitraten geringer Konzentration, hauptsächlich Natriumnitraten, ebenso wie aus einer geringen Menge Sulfat- und Oxalationen zusammen.

Man nimmt an, daß allgemein die Aktivität dieser Lösungen ausreichend gering ist/ so daß die nach der Ausfällung der verschiedenen Radioisotopen erhaltenen dekantierten Lösungen nach Filterung und Verdünnung an die Umgebung abgegeben werden können.

Nach der Neutralisation bis zu einem pH-Wert von 8,5 und Ausfällung verschiedener radioaktiver Elemente wird das Volumen dieser Lösung auf etwa 90 m gebracht. Das Volumen des dekantierten Niederschlags beträgt etwa 2 m mit einem Trockenextrakt von etwa 15 % (Niederschlag und lösbare Salze).

Das Gemisch kann direkt mit etwa 5 t Zement nach Zufügen von Asbestfasern und Kaliumsilikat versetzt v/erden, was zu einem Betonvolumen von etwa 4 m (Dichte des Mörtels: 1,8 bis 1,9) führt. Man kann auch eine Hochkonzentration durchführen, was es ermöglicht, das Betonvolumen (2m) auf die Hälfte zu verringern. Im einen oder anderen Fall dient der wenig aktive Beton als Umhüllung und biologischer Schutz hauptsächlich gegenüber den aktiveren, jedoch weniger voluminösen Betonblöcken, die aus Strömungsmedien mittlerer Aktivität hergestellt werden.

In allen Fällen verfügt man über ein größeres Volumen weniger aktiven Betons, der in Ringform in zylindrische Behälter gegossen wird, in denen zuvor in der Mitte die aktiveren zylindrischen Behälter angeordnet wurden.

Es wird wieder das Beispiel 1 aufgenommen, wobei jedoch dem Gemisch, das aus dem Hochkonzentrationsreaktor kommt, etwa 30 Volumenprozent bezüglich des verfestigten Endprodukts

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vorher gemahlene Ionenaustauschharze zugefügt werden. Es ist bekannt, daß Strömungsmedien eines Kernkraftwerkes eine bestimmte Menge Ionenaustauschharze enthalten, die radioaktiven Charakter haben und die daher geeignet gelagert werden müssen.

Das Gemisch wird in den Mischer eingebracht und man erhält einen Feststoff mit einer Dichte von etwa 1,55, der 30 Volumenprozent Harze und 1,35 g/l Borsäure-Äquival-ent

2 enthält und dessen mechanische Festigkeit nach 7 Tagen 38 kg/cm

2
und nach 28 Tagen 75 kg/cm beträgt.

Beispiel 6

Behandlung der Strömungsmittel geringer und mittlerer Aktivität auf der Grundlage von Alkalinitraten und Erdalkali (bei dem betrachteten Beispiel Kaliumnitrat).

Nach Konzentration dieser flüssigen Strömungsmedien, Neutralisation der Restsäure und verschiedenen Behandlungen, die insbesondere die Ausfällung von Strontium-und Bariumsulfaten, mit Nickel und Cäsium oder Kaliumvermischten Ferrocyaniden erhält man ein Gemisch von Niederschlagen, die durch Entzug der an der Oberfläche befindlichen geklärten Flüssigkeit zunächst konzentriert und dann durch den Zusatz von Alkalimethasilikat und Asbestfasern wieder in Suspension gebracht wird.

Der ohne Hochkonzentration erhaltene Endbrei hat einen pH-Wert von etwa 8,5 bis 9, eine Dichte von 1,32 und einen Gesatmtrockenextrakt von 37 % (davon 15 % in Form von Niederschlägen und der Rest, d.h. 22 %, in Form löslicher Salze).

Der ausgefällte Anteil enthält im wesentlichen Bariumsulfat (etwa 45 %), jedoch auch Siliziumoxyd, Asbest ebenso wie Cäsiumsalze und andere ausgefällte Radioisotope.

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Die lösbaren Salze bestehen im wesentlichen aus Natriumnitrat und -sulfat (etwa 90 % in Form von Nitrat).

Dieser Brei: wird kalt mit einer Bitumenemulsion von 55 % vor dem Betonieren durch Zusatz von PORTLAND-Zement z.B. in einem Schalenmischer gemischt, der für Experimente verwendet wird.

Die folgende Tabelle faßt die mit den verschiedenen Bitumenprozentsätzen (diese Prozentsätze sind in Gewichtsprozent Bitumen bezüglich des erhaltenen Endfeststoffes ausgedrückt) zusammengefaßt.

ABCD

(a) Prozentsatz an

reinem Bitumen (%) O 3,8 10 14,5

(b) Volumen des Breis

(cm³) 400 400 300 300

(c) Gewicht des Breis (g) 530 530 400 400

(d) Gewicht der

Bitumenemulsion (g) 0 85 200 360

(e) Gewicht des Zements

(g) 620 650 535 550

(f) Gesamtgewicht (g) 1150 1265 1135 1310

(g) Festes Volumen

(cni3) (g) 645 745 710 880

(h) Volumenverhältnis

(b) 1,61 1,87 2,37 2,94

(i) Feststoffdichte 1,79 1,71 1,60 1,49

(j) Mechanische Kompressionsfestigkeit
(kg/cm²) nach 7 Tagen 84 65 50 32

Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß ein erhöhter Bitumenprozentsatz zu einer Verbesserung der Bitumeneigenschaften führt, die eine Verbesserung der Haltbarkeit gegenüber Aus-

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laugen, eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und eine wesentliche Erhöhung des Volumens der zu lagernden Feststoffe sicherstellt. Die derzeit verwendeten Bitumenanteile betragen daher häufig zwischen 2 und 10 % und vorzugsweise 8 %.

Die Verwendugn eines Zements, dessen Abbinden ein Minimum an Alkali freisetzt, wird angestrebt, um die Haltbarkeit
gegenüber Auslaugen zu verbessern.

Beispiel 7

Umhüllung mit metallischen Schalen mit oder ohne vorherige Laminierung in einem Zementbrei, der aus einem Brei hergestellt wird, der aus der Behandlung von radioaktiven Strömungsmedien stammt und in den ein bestimmter Anteil Bitumenemulsion vor dem Mischen mit dem Zement eingebracht wird.

Die Lösung der Strömungsmedien, die im wesentlichen Natriumnitrat enthalten, entspricht der Ausgangslösung des Beispiels 6. Während der verschiedenen Ausfällbehandlungen
wird das Natriummetasilikat zugesetzt, das es ermöglicht, den Niederschlag wieder zu suspendieren und einen Brei zu erhalten, der auf eine Dichte von 1,24 bei einem Gesamttrockenextrakt von 31 % gebracht werden kann. Dieser Brei wird nun einer Überkonzentration durch Verdampfung unterworfen, die seine Dichte auf 1,59 und seinen Trockenextraktgehalt auf 60 % bringt. Am Eingang des Mischers wird kontinuierlich ein Gemisch von 5 Gewichtsteilen hochkonzentrierten Breis und einem Teil Bitumenemulsion mit 55 % Bitumen und 5 % Asbest zugeführt.

Das Mischen mit dem Zement wird in einem kontinuierlichen Mischer vom Typ AP12 Conti der Firma LIST durchgeführt.
Dieses Gerät mit zwei Schrauben wird oben nahe dem Antriebsmotor mit 150 kg pro Stunde eines Gemischs aus 5 Gewichtsteilen hochkonzentrierten Breis und einem Teil

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Bitumenemulsion mit 55 % Bitumen und 5 % Asbest gespeist. Dieses Gemisch, das. eine Temperatur von 25°C hat, wird im ersten Teil des Mischers gekühlt, bevor der Zement zugesetzt wird. In der Mitte des Gerätes erfolgt nun ebenfalls kontinuierlich die Zufuhr von Zement mit 130 kg/Std. Der Zementbrei mit einer Dichte von 1,90 fließt kontinuierlich durch einen Auslaßbehälter, der am Ende des Gerätes gegenüber dem Motor liegt, und in einen Asbestzementbehälter mit einem Innendurchmesser von 250 mm und einer Höhe von 500 mm.

Die Lösung der Strömungsmedien, die im wesentlichen Natriumnitrat enthalten, entspricht der Ausgangslösung des Beispiels 6. Im Laufe der Verschiedenen Ausfällbehandlungen werden das Natriummetasilikat und die Asbestfasern direkt zugesetzt, was zu einem Gemisch mit einer Dichte von 1,24 bei einem Gesamttrockenextrakt von 31 % führt.

Dieser Brei wird nun einer Hochkonzentration durch Verdampfung unterworfen, die zu einer Dichte von 1,59 und einem Trockenextraktgehalt von 60 % führt.

Das Mischen mit dem Zement wird in einem kontinuierlichen Mischer des Typs AP 12 Conti der Firma LIST durchgeführt, der den hochkonzentrierten Brei kontinuierlich mit 150 kg/Std. und den Zement mit 130 kg/Std. erhält. Den Mischer verläßt kontinuierlich ein Zementbrei mit einer Enddichte von 1,9, der in einen Asbestzementbehälter mit einem Innendurchmesser von 250 mm und einer Höhe von 500 mm gegossen wird, den man mit dem Zementbrei des Mischers füllt. Der so erhaltene reine Zementbrei enthält 390 kg Natriumnitrat pro Liter und hat nach 28 Tagen eine mechanische Kompres-

2
sionsfestigkeit von 80 kg/cm .

Die Metallteile, die in den so vorbereiteten Zement eingebracht werden, bestehen aus Rohrstücken aus rostfreiem Stahl mit einem Außendurchmesser von 12 mm und einer Dicke von 1 mm, die in Teile mit einer Länge von 3 und 5 cm

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in im wesentlichen gleichen Verhältnissen geschnitten sind. Nach dem Walzen in einer Zerkleinerungsmaschine wird das Anfangsvolumen der Metallteile auf etwa 61 % ihres Anfangsvolumens verringert. Die scheinbare Dichte der gewalzten Teile, die 2,1 kg/dm³ beträgt, kann durch Rütteln auf 2,5 kg/dm gebracht werden. Auf diese Weise wird nach dem Walzen und Rütteln das scheinbare Anfangsvolumen der so behandelten Teile um den Faktor 2 verringert.

Während eines ersten Versuchs A werden fortschreitend auf die Oberseite des gerade zu zwei Drittel (16,5 1) gefüllten Behälters 38,9 kg gewalzte Teile gegossen, wobei der Asbestzementbehälter gerüttelt wird, der auf einem Rütteltisch angeordnet ist. Alle Teile tauchen in den Zement und das Endvolumen des so erhaltenen festen Blocks beträgt 22,5 1. Die eingeschlossenen Luftmenge kann auf 4 % des Gesamtvolumens aufgrund der Differenz zwischen der Erhöhung des festgestellten Volumens und des tatsächlichen Volumens der gewalzten Teile geschätzt werden. Die mittlere Dichte des Betons mit den so umgebenen Teilen beträgt 3,14 kg/dm .

Während eines zweiten Versuchs B wird ein zweiter Asbestzementbehälter mit 20,4 1 Zementbrei gefüllt und danach werden fortschreitend wie bei dem vorherige- Versuch Teile mit 3 und 5 cm Länge zugegossen, die jedoch zuvor nicht gewalzt wurden. Man kann so 22,3 kg Teile einbringen und das Endvolumen des festen Blocks beträgt 23,5 1. Die eingeschlossene Luftmenge, berechnet auf die gleiche Weise wie zuvor, kann auf nur 1 % des Gesamtvolumens geschätzt werden. Die mittlere Dichte des Betons mit den so umhüllten Teilen beträgt etwa 2,5 kg/dm (die Dichte des reinen Zementbreis beträgt dabei 1,8 kg/dm gegenüber 1,9 beim Versuch A).

Während eines dritten Versuchs C bringt man in einen dritten Asbestzementbehälter 38 kg zuvor gewalzte Teile der gleichen

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Herkunft und Zusammensetzung wie beim Beispiel A ein, die nun ein Volumen von 17 1 einnehmen (eine scheinbare Dichte von 2,2). Man gießt nun den flüssigen Zementbrei kontinuierlich unter Rütteln des Behälters ein, bis dieser bis zu 2 cm unter seinem oberen Rand gefüllt ist.

Die mittlere Dichte des eingegossenen Zementbreis (1,84) und das Maß des Endvolumens ermöglichen es, daß praktisch keine Luft in der verfestigten Masse eingeschlossen ist (am Ende des Füllvorganges kann man zahlreiche Luftblasen sehen, die an der oberen Oberfläche des Zementbreis zerplatzen.

Diese letzte Betriebsart ermöglicht es somit, eine maximale Teilchenmenge pro Volumeneinheit einzubringen und eine Umhüllung zu schaffen, deren Enddichte 3,6 kg/dm betragen kann, d.h. im wesentlichen das Doppelte des reinen Zementbreis. Eineweitere Betriebsart D kann ebenfalls durch direktes Einbringen von vorzugsweise mit dem Zementbrei, der den Mischer verläßt, gemischten Metallteilchen in den Behältern durchgeführt werden. Diese Mischung erfolgt in einem Mischbehälter, der mit einem Rührwerk versehen und am Ausgang des Mischers angeordnet ist.

Beispiel 8

Die Lösung der radioaktiven AusgangsStrömungsmedien besteht aus einem Gemisch aus Natriumnitrat und Magnesium. Nach Neutralisation und nach Durchführung der verschiedenen zuvor beschriebenen Ausfällungen wird mittels Natriumsilikat wieder eine Suspension gebildet. Man fügt nun diesem Brei die notwendige Asbestmenge und dann die gewünschte Bitumenmenge in Form einer Emulsion von 55 % (etwa 15 % gegenüber dem Anfangsgewicht des Breis). fiach Mischen erhält man ein unwandelbares Produkt, das 34 % Trockenextrakt enthält und nun in einem Verdampfer mit Rührwerk (vom Typ Discotherm Conti) der mit Unterdruck arbeitet,

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bei einer Temperatur von 8O⁰C zur Beibehaltung der Stabilität der Bitumenemulsion einer Hochkonzentration unterworfen wird. Am Ausgang des Verdampfers erhält man einen schwarzen Brei mit einem Trockenextrakt von 51 %, der nun in den kontinuierlichen Mischer AP 12 Conti eingebracht wird, wo er vor dem Mischen mit Zement, der ebenfalls kontinuierlich eingebracht wird, gekühlt wird.

Die Zusammensetzung des Produkts , das kontinuierlich in den Asbestzementbehälter läuft, ist folgende: Zement 49 %, Bitumen 5,4 %, Asbest O,6 %, Salze und Niederschlag 20 %, Wasser 25 %.

In bestimmten Fällen, insbesondere, wenn das Radioaktivitätsniveau hoch ist, ist es erwünscht, den Behälter während der Stunden nicht zu schließen, die seiner Füllung folgen, sondern erst, nachdem das thermische Gleichgewicht und eine ausreichende Härte erreicht sind.

In diesen Fällen gießt man vorteilhafterweise eine Schicht inaktiven Zementbreis auf den oberen Teil des Behälters, um eine evtl. Ausbreitung der Verschmutzung zu vermeiden und ein besseres Aneinandergrenzen der Gesamtanordnung sicherzustellen.

909843/0852 ORIGINAL INSPECTED

Claims

Ba 4438

SOCIETE GENERALE POUR LES TECHNIQUES NOUVELLES S.G.N.

"Les Quadrants"

MONTIGNY LE BRETONNEUX - YVELINES / FRANKREICH

Verfahren zur Behandlung radioaktiver Strömungsmedien

Ansprüche

Vorzugsweise kontinuierliches Verfahren zur Behandlung von radioaktiven Strömungsmedien, bei dem die Strömungsmedien vorbehandelt und radioaktive Bestandteile ausgefällt werden, um eine stabile Suspension zu bilden,_ die hochkonzentriert werden kann, dadurch gekennzeichnet , daß 0_ff6 bis 2 Gewichtsteile Zement pro Gewichtsteil Suspension, O,5 bis 5 Gewichtsprozent Asbestfasern bezüglich Zement und ggf. eine zum Abbinden des Zements notwendige Wassermenge gemischt werden, wobei die Suspension 15 bis 75 Gewichtsprozent Trockenextrakt und ein Suspensionsmittel enthält, und daß das erhaltene homogene Gemisch In einen Behälter gegossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß durch Ausfällung eine,-,stabile Suspension gebildet wird, die 40 bis 400 g pro Liter ausgefällte Substanzen,, 0,2 bis 6 g pro Liter Natriurasilikat als Suspensionsmittel und wenigstens ein Teil

ORIGINAL INSPECTED

Fasern aus Asbest, der für das Endgemisch notwendig ist, aufweist, und daß die stabile Suspension bis zur Erzielung einer Suspension, die 30 bis 75 Gewichtsprozent Trockenextrakt enthält, konzentriert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Konzentration durch Verdampfung bei einer Temperatur zwischen 70 und 13O°C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die stabile Suspension durch Ausfällung bei Vorhandensein des Suspensionsmittels und wenigstens eines Teils der Asbestfasern durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das homogene Gemisch in einen Behälter gegossen wird, von dem wenigstens ein Teil der äußeren Umhüllung aus einer Wand aus Asbestzement besteht.
6» Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g el ennzeichnet , daß die stabile Suspension 5 bis 30 Gewichtsprozent Bitumen bezogen auf Zement enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Bitumen in Form einer stabilen wässrigen Bitumenlösung zugeführt wird, die 45 bis 60 Gewichtsprozent Bitumen enthält.

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