DE2917060C2 - Verfahren zur Verfestigung von tritiumhaltigem Wasser - Google Patents

Verfahren zur Verfestigung von tritiumhaltigem Wasser

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DE2917060C2
DE2917060C2 DE19792917060 DE2917060A DE2917060C2 DE 2917060 C2 DE2917060 C2 DE 2917060C2 DE 19792917060 DE19792917060 DE 19792917060 DE 2917060 A DE2917060 A DE 2917060A DE 2917060 C2 DE2917060 C2 DE 2917060C2
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Rainer Dipl.-Chem. Dr. 7500 Karlsruhe Köster
Günter Dipl.-Chem. Dr. 7504 Weingarten Rudolph
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Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/16—Processing by fixation in stable solid media
    • G21F9/162—Processing by fixation in stable solid media in an inorganic matrix, e.g. clays, zeolites
    • G21F9/165—Cement or cement-like matrix

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Description

30
b) daß zu dem Wasser-Benlonit-Gemisch soviel Zement zugegeben wird, bis der Wasser-Zcment-Wert zwischen 1 und 4 liegt.
Alternativ wird diese Aufgabe dadurch gelöst.
a) daß quellfähiger, wasseraufsaugender Bentonil mit Zement im Massenverhälinis von 1:9 bis 1:1 gemischt wird und
b) daß zu dem Bentonit-Zement-Gemisch soviel tritiumhaltiges Wasser zugegeben wird, bis der Wasser-Zement-Wert zwischen 1 und 4 liegt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verfestigung von triliunihaltigem Wasser mit Zement und einem weiteren Zusatz, bei dem die Aushärtung nach dem Einbringen in eine Umhüllung erfolgt. J5
Zur Beseitigung von radioaktivem Tritium in Form von HTO enthaltenden Wässern, wird oft die Versenkung im Meer nach vorangegangener Verfestigung mittels eines anorganischen Bindemittels, wie zum Beispiel Zement, angewendet. Dazu müssen die T-halligen Wässer fixiert und verpackt weiden. An die Güte der Fixierung und der Verpackung weiden in einem solchen Falle keine Anforderungen gestellt.
Da für diese Beseitigungsmethode in hohem Maße die Behälter- und Transportkosten eingehen, ist ein möglichst hoher Wassergehalt pro Faß von äußerstem Interesse. Nach dem bisherigen Stand der Technik würde man dazu Wasser und Zement im Gewichtsverhältnis 0.35:1 bis 0.8:1 mischen und damit Zementblöcke erhalten, deren Wassergehalt zwischen etwa 5(1 und etwa 70 Volumen-Prozent liegt. Höhere Wassergehalte lassen sich nicht — erreichen, da sich sonst der Zement absetzt und das über- ο stehende Wasser nicht verfestigt wird.
So ist aus dem Brookhaven National Laboratory Report No. BN L-20779 »Tritium Storage Development« 55 (November 1975. S. 1 bis 26) ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein Wasser/Zement-Verhältnis 0.18 bis 0.25 erreicht wird. Als Zusätze sind lediglich die Wärmetönung beeinflussende Stoffe, wie Flugasche. CaSO4 · 12 H2O. Borsäure und Ca(OH)2 vorgesehen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem ein höherer Wasscr- und damit Tritium-Gehalt erreicht wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.
a) daß das tritiumhaltige Wasser mit quellfähigem, wasseraufsaugendcni Bentonit im Massenverhältnis von 10:1 bis 4:1 gemischt wird und
Damit ergibt sich der Vorteil eines verringerten Aufwandes an Bindemittel. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens, der durch den Zusatz an quellfähigem Bentonit und durch die hieraus sich ergebende Erhöhung des Wasser/Feststoff-Verhältnisses der Zementprodukte entsteht, liegt nicht so sehr in einer Verringerung des Volumens des jeweiligen Produktes, sondern vor allem in einer Verringerung seines Gewichtes.
Da die Aushärtung in einer Umhüllung erfolgt, brauchen an die Härte der Verfahrensprodukie keine höheren Anforderungen gestellt werden.
Aus der DE-OS 22 28938 wird zwar zur Verfestigung von radioaktiven Abfällen gemäß einer der dort beschriebenen Verfahrensalternativen Zement und Bentonil verwendet. Dabei geht es jedoch nicht um die Verfestigung von tritiumhalligem Wasser, sondern im wesentlichen um die Verfestigung von Schlämmen, wobei die darin enthaltenen Feststoffe an eine zeolithische Matrix gebunden werden sollen, die regelmäßig aus Wasserglas und einem hydraulischen Bindemittel, z. B. Zement, gebildet werden soll. Der fakultativ noch zugesetzte Bentonit soll offenbar die retardierende Wirkung für Radionuklide verstärken. Mit dem angegebenen Mischungsverhältnis ergibt sich ein relativ geringer Wasser-Zement-Wcrt und auch keine Zcmentslcinbildung.
Ausführungsbeispiclc der Erfindung werden anhand von beispielhaften Versuchen im folgenden erläutert:
Versuche zur Erhöhung der maximalen Wasseraufnahmefähigkeit im Feststoffgemisch:
Die Tabelle zeigt die Erhöhung der Wasseraufnahmefähigkeit von Portland-Zcment 350 F durch Zusätze eines praktisch nicht quellfähigen und eines stark quellfähigen Bcntonitcs:
Beionitgchalt max. Wasser Feststoff-Verhältnis W/Z-Wcrt
im Feststoff- nicht quellender quellfähiger quell-
Gcmisch Bcmonit Bentonit fähiger
(Gew.-%) Bentonit
0.75
0.8
0.85
1.1
0.75
0,95
1.05
3.0
0.75
1.06
1.3
6.0
Produkte mit sehr hohen Bentonitgehalten werden bei hohen Wassergehalten allerdings nicht mehr ausreichend fest. Bei Produkten mit 50% Bentonit im Feststoff liegt die Grenze bei einem Wasser/Feststoff-Verhältnis von 2 (entsprechend einem Wasser-Zement-Wert von 4).
Eine weitere Einschränkung der Verwendbarkeit erhärtender Wasser-Feststoffgemische ist bei Lagerung der Vcrfahrensprodukte im Meer durch die Forderung, die Dichte nicht unter 1.3 absinken zu lassen, gegeben.
Die Dichte einer Mischung von Wasser, Zement und Ton läßt sieh bei Annahme, daß das Wasser eine Dichte
von 1 gem " \ Zement und Ton von ca. 3 gern der Formel
' hat. nach
100
"" z'+T
Z: Gewichtsprozent Zement T: Gewichtsprozent Ton W: Gewichtsprozent Wasser
abschätzen.
Daraus ergibt sich für eine Dichte von 1.3 ein Wasser-Feststoff-Verhältnis von maximal 1.9.
Folgende Tabelle zeigt die relative Erhöhung von Dichte. Volumen und Gewicht bei verschiedenen Wasser-Feststoff-Gehalten gegenüber Wasser. Dabei wurde für Zement und quellfähigen Bentonit jeweils eine Dichte von 3 angenommen.
Wasser »ichlc Voluinen- Gewichts-
Fesistoff" gern ' vermehrurms- vermeh-
faklor rurvis-
faktor
to
χ (Wasser)
1.8
1.59
1.5
1.43
1,36
1,30
,67 ,42 .33 .28 .22
4 3 2.25
1,83 1.67 1,53 1

Claims (3)

10
Palentansprüche:
L Verfahren zur Verfestigung von triliunihaltigem Wasser mit Zement und einem weiteren Zusatz, bei dem die Aushärtung nach dem Einbringen in eine Umhüllung erfolgt, dadurch gekennzeichnet.
a) daß das tritiumhaltige Wasser mit quellfähigem wasseraufsaugendem Bentonit im Massenverhältnis von 10:1 bis 4:1 gemischt wird und
b) daß zu dem Wasser-Betonit-Gemisch soviel Zement zugegeben wird, bis der Wasser-Zement-Wert zwischen lund 4 liegt.
2. Verfahren zur Verfestigung von tritiumhalligem Wasser mit Zement und einem weiteren Zusatz, bei dem die Aushärtung nach dem Einbringen in eine Umhüllung erfolgt, dadurch gekennzeichnet.
a) daß quellfähiger, wasseraufsaugender Bentonitmit Zement im Massenverhältnis von 1:9 bis 1 :1 gemischt wird und
b) daß zu dem ßentonit-Zement-Gemisch soviel tritiumhaltiges Wasser zugegeben wird, bis der Wasser-Zement-Wert zwischen 1 und 4 liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zement vor der Zugabe zum Wasser-Betonit-Gemisch Sand zugesetzt wird.
20
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FR8001785A FR2455341A1 (fr) 1979-04-27 1980-01-28 Procede pour perfectionner les techniques d'immersion des eaux de rejet contenant du tritium dans la mer
BE0/199327A BE881627A (fr) 1979-04-27 1980-02-08 Procede pour perfectionner les techniques d'immersion des eaux de rejet contenant du tritium dans la mer
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CH644965A5 (de) 1984-08-31
GB2049261B (en) 1982-10-20
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