DE3009314A1

DE3009314A1 - Vorrichtung zum fuellen eines behaelters mit festem radioaktivem abfall

Info

Publication number: DE3009314A1
Application number: DE19803009314
Authority: DE
Inventors: Toshio Adachi; Susumo Hiratake
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1979-03-13
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1980-10-30
Also published as: FR2451618A1; FR2451618B1; US4341915A

Description

Vorrichtung zum pullen eines Behälters mit festem radioaktivem Abfall

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Γ "illen eines Behälters mit radioaktivem Abfall, insbesondere mit unterschiedlichem, unbrennbarem Abfall in Form von Pestkörpern, der in Atomkraftwerken und anderen Einrichtungen anfällt, in denen radioaktive Stoffe gehandhabt werden.

Da die von solchen radioaktiven Abfallstoffen abgegebene radioaktive Strahlung· einen großen Einfluß auf Lebewesen in der Umgebung, auch auf die Menschen hat, müssen die Al .11 stoffe bis zur endgültigen Beseitigung, "beispielsweise durch Versenken im Meer oder unterirdische Leerung so lange gespeichert werden, bis die radioaktive Sti hlungsintensität nachgelassen hat. Hierzu werden die radioaktiven Abfallstoffe in nem lagerungsfähigen Behälter au ? -enommen und gelagert, tür zu verhindern, daß an der Oberfläche des radioaktiven Abfalls haftende radioaktive Fuklide sich ausbreiten, wenn sie sich abtrennen, und die Ausbreitung kleiner radioaktiver Abfallstoffe zu verhindern.

Wenn jedoch ein solcher Behälter mit Abfall in Form von Festkörpern ohne Abwandlung gefüllt wird, entste] zwischen den Abfallstoffen im Behälter eine große Anzahl von Zwischenräumen so daß die Menge der in den Hohlraum eines Behälters mit vorherbestimmtem Volumen einfüllbaren Abfallstoffe beschränkt ist. Wenn es sich bei dem Abfall außerdem um Körper mit vielen hohlen Bereichen handelt, beispielsweise Rohre oder Filter, die folglich ein großes scheinbares Volumen im Verhältnis zum Volumen der reinen festen Anteile haben, schränkt das die Menge des in einen Behälter zu füllenden Materials ebenso ein wie beim zuvor genannten Pail. Das bedeutet, daß eine größere Anzahl von Behältern nötig ist, wenn der bei den oben genannten Einrichtungen anfallende Abfall in Behälter gefüllt wird. Damit erhöhen sich nicht nur die Kosten sondern die größere Anzahl benötigter Behälter bedeutet auch, daß viel

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Raum zum Lagern der Behälter nötig ist. Beide oben genannten Umstände sind nicht erwünscht.

Angesichts dessen hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung "bereits Verfahren entwickelt, von denen eines das Schmelzen des genannten Abfalls in einem Tiegel eines Hochfrequenzinduktionsofens oder eines Lichtbogenofens aufweist, "bei dem der Ofenkörper zur Übergabe des geschmolzenen Abfalls an einen Behälter zum Hartwerden gekippt wird und der übertragene und wieder festgewordene Abfall zur Lagerung in einen Lagerbehälter gegeben wird. Das andere Verfahren sieht vor, den Abfall mittels einer G-re if vorrichtung zu erfassen, die erfaßten Abfallteile mit Plasmalichtbögen zu bestrahlen, so daß sie von einem Teil her allmählich, abschmelzen, wobei der geschmolzene Abfall in den Lagerbehälter tropft, bis dieser voll ist und zur Lagerung gegeben wird.

Bei dem zuerst genannten Verfahren ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, daß während des Betriebs viel Arbeit anfällt. Beim anderen Verfahren muß, wenn eine große Anzahl kleiner Abfallteile behandelt wird, jedes einzelne von einer Greifvorrichtung erfaßt und geschmolzen werden, ein Teil des von der Greifvorrichtung erfaßten aber noch nicht geschmolzenen Abfalls von der Greifvorrichtung abgenommen und weiterer Abfall erfaßt werden. Da diese Schritte wiederholt durchgeführt werden müssen, entsteht gleichfalls viel Arbeit. Wenn es sich um Abfallstoffe handelt, die zusammenfallen können, stellt das Erfassen derselben mittels einer Greifvorrichtung außerdem ein Problem dar. Angesichts der Tatsache, daß diese Verfahren, wie schon gesagt, viel Arbeit erfordern, besteht außerdem die Möglichkeit, daß Bedienungspersonen der Radioaktivität ausgesetzt und durch diese verletzt werden.

Diese Verfahren haben sich also in der Praxis schwer anwenden lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu 030044/0593

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schaffen, mit der unterschiedlicher radioaktiver Abfall in Form von Pestkörpern oder Peststoffen geschmolzen und der geschmolzene Abfall in einen Behälter gefüllt werden kann, der dann zur Lagerung des radioaktiven Abfalls verwendet wird.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der feste radioaktive Abfall zunächst geschmolzen und dann läßt man ihn in einen Behälter fließen, so daß der Behälter in einem gegebenen Hohlraum mit hoher Dichte mit dem Abfall gefüllt werden kann. Selbst wenn es sich bei dem radioaktiven Abfall um Pestkörper mit vielen hohlen Bereichen handelt, die folglich im Vergleich zum Volumen des reinen massiven Anteils ein großes scheinbares Volumen haben, wie schon genannt, kann das in Erscheinung tretende Volumen auf ein Minimum reduziert werden, so daß der Behälter mit hoher Dichte gefüllt werden kann.

Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, eine Verrichtung der g'feiannten Art zu schaffen, mit der ein Behälter unabhängigvon unterschiedlicher Gestalt, Konstruktion und Ha ie-I al des, radioaktiven Abfalls in genau dem gleichen Vorgang ;._ dem radioaktiven Peststoffabfall gefüllt werden kann, d.h. ,urch einfache Aufgabe des Abfalls in einen Transρortrahmen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß bei dem oben genannten Schmelzen des Abfalls eine unerhört große Vielzahl unterschiedlicher Abfallkörper mit äußerst hohem Wirkungsgrad und sicher geschmolzen werden kann.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist so aufgebaut, daß der Abfall in einen Schmelzofen bewegt wird, so daß nur dort Arbeitskräfte nötig sind, wo die Abfallkörper auf den Bo- ■ den des Transportrahmens gegeben werden, mit dem der Abfall mittels einer Transporteinrichtung in den Schmelzofen transportiert wird, wobei er längs Führungswänden entlanggeführt wird. Da der Abfall an Führungswänden entlanggeführt wird, können selbst kleine oder zerbrechliche Abfallteile, von großen Abfallkörpern ganz abgesehen, dem Schmelzofen zugeführt v/erden,

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wobei nur deren Anordnung auf dem Boden Arbeit erforderlich, macht.

Der Betrieb ist also äußerst einfach, die Gefahr, daß die Bedienungsperson Radioaktivität ausgesetzt wird, ist außerordentlich gering, und der Betrieb kann sicher ablaufen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht auch in der Schaffung einer Vorrichtung der genannten Art, deren Aufbau es er- * laubt, die Transporteinrichtung zur Zustellung des Abfalls in den Schmelzofen während einer langen Betriebsdauer einzusetzen.

Da die Vorrichtung gemäß der Erfindung so konstruiert ist, daß der Abfall seitlich bewegt wird, während er längs der Führungswände in den Schmelzofen geführt wird, kann die Transporteinrichtung hinter dem Abfall angeordnet sein und diesen in den Ofen drängen, oder sie kann unmittelbar nach dem Einführen des Abfalls in den Ofen vom Ofen zurückbewegt werden. Auf jeden lall ist das Ausmaß, in dem die Transporteinrichtung den heißen Gasen innerhalb des Ofens ausgesetzt ist, auf ein Minimum eingeschränkt, so daß die Transporteinrichtung weniger stark beschädigt wird und eine längere Lebensdauer hat.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum lullen eines Behälters mit festem radioaktivem Abfall weist einen Schmelzofen zum Schmelzen des Abfalls und eine Zustellvorrichtung zum Einführen des Abfalls in den Schmelzofen auf. Der der Zustellvorrichtung durch eine Füllöffnung aufgegebene Abfall wird seitlich weitertransportiert und von einem in der Seitenwand des Schmelzofens gebildeten Einlaß in den Schmelzofen eingeführt. Der in den Schmelzofen gelangende Abfall wird darin geschmolzen, und die entstehende Schmelze fließt aus einem in der Seitenwand des Schmelzofens gebildeten Auslaß in einen unter dem Auslaß angeordneten, oben offenen Behälter.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausfüh-

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rungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Pig. 1 den Verfahrensablauf von der Vorbereitung eines Behälters zum Füllen mit festem radioaktivem Abfall bis zur Lagerung des mit dem Abfall gefüllten Behälters;

Pig. 2 eine Draufsicht auf die Bewegungsbahn einer Fördervorrichtung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Transportvorrichtung;

Fig. 4 den Schnitt längs der Linie IY-IY in Fig. 3;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Schmelzvorrichtung;

Fig. 6 den Schnitt längs der Linie VI-YI in Fig. 5;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des Bodens eines Schmelzofens;

Fig. 8 ein Zeitdiagramm;

Fig. 9 eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Transportvorrichtung;

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 9;

Fig. 11 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transportvorrichtung; Fig. 12 den Schnitt längs der Linie XII-XII in Fig. 11;

Fig. 13 einen Schnitt ähnlich Fig. 6 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schmelzvorrichtung.

In Fig. 1 ist als nicht brennbarer radioaktiver Abfall 10 in Form eines Festkörpers ein Filter von der Art gezeigt, bei der Filterelemente in einem Metallrahmen angebracht sind. Dieser radioaktive Abfall 10 ist durch an seiner Oberfläche haftende radioaktiv3 Nuklide mit Radioaktivität verseucht, wie bekannt. Zum Abfall 10 können verschiedene Stoffe, beispielsweise Stahl, Rohre, V/ärmeisoliermaterial und dgl. gehören. Der Abfall 10 wird einer Behälterfüllvorrichtung 11 zugeführt und dann in einer Füllstation 12 in einen für die Lagerung geeigneten Behälter 13 gefüllt, wie weiter unten im einzelnen beschrieben.

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Der Behälter 13 wird mittels einer Fördervorrichtung

15 weitertransportiert, zu der eine Schiene 16 und ein längs derselben verfahrbarer Förderkörper 17 gehört. Die Schiene 16 ist so verlegt, daß sie die !Füllstation 12 mit einer Yorbereitungsstation 18 für den Behälter und einer Abgabestation 19 des Behälters verbindet. Auf der Schiene 16 sind mindestens zwei Förderkörper 17 angeordnet, die in der durch Pfeil gekennzeichneten Richtung längs der Förderbahn bewegt werden.

Es sei noch erwähnt, daß die Anzahl Förderkörper 17 auch größer sein kann, oder daß ein Förderkörper ausreicht. Der J¹Orderkörper 17 weist einen Wagen 20 auf, welcher auf der Schiene

16 abrollt, sowie eine am.Wagen 20 angebrachte Hubvorrichtung mit einer Hubstange .22, an deren oberem Ende eine Verschlußplatte 23 angebracht ist, auf der ein Tragtrog bzw. eine Tragplatte 24 angebracht ist.

Der Behälter 13 kann von einer Art sein, die sich ohne Abwandlung zum Lagern verwenden läßt, d_oh. ein Behälter, der hinsichtlich Konstruktion, Abmessungen, Kosten, Dauerhaftigkeit und dgl. unabgeändert zur Lagerung verwendbar ist. Als Beispiel wird ein Behälter benutzt, der so aufgebaut ist, daß ein aus Metall, beispielsweise Eisen hergestellter Kanister 26 im Innern mit einem Tiegel 27 aus feuerfestem Werkstoff, wie G-raphit versehen ist. Es sind jedoch auch andere₍ einfacher aufgebaute Behälter verwendbar. An der Yorbereitungsstation 18 wird der Behälter 13 mittels einer Übertragungsvorrichtung 28, beispielsweise eines Krans auf die Tragplatte 24 des Förderkörpers 17 gestellt.

An der Abgabestation 19 wird der Behälter 13 mit einem Deckel 30 versehen, welcher am Kanister 26 befestigt wird. Die Befestigung kann z.B. mit Hilfe einer Schweißvorrichtung 31 vorgenommen werden, wodurch das Innere des Behälters 13 abgedichtet wird. Der versiegelte Behälter 13 wird dann mittels eines Lastwagens oder einer sonstigen Transporteinrichtung zur Lagerung zu einem Lagerhaus 32 transportiert.

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Anhand von Pig. 3-7 soll die Behälterfüllvorrichtung näher erläutert werden. Zur Behälterfüllvorrichtung 11 gehört eine Schmelzvorrichtung 34 zum Schmelzen des festen radioaktiven Abfalls sowie eine Zustellvorrichtung 35 zum Eingeben des Abfalls in die Schmelzvorrichtung 34.

Wie Pig. 3 und 4 zeigen, hat die Zuteilvorrichtung 35 einen im wesentlichen horizontal ausgebreiteten Ttansportrahiren 37. An einem Ende des Transportrahmens 37 ist in einem Teil seiner Deckplatte 38 eine Füllöffnung 39 zum Einfüllen von festem radioaktivem Abfall vorgesehen, die durch einen Deckel 40 verschlossen ist, welcher bei Bedarf geöffnet wird. Gemäß Fig. 5 ist das andere Ende des Transportrahmens 37 offen und bildet eine Abgabeöffnung 41, aus der der radioaktive feste Abfall in die Schmelzvorrichtung 34 gelangt. Der Transportrahmen 37 hat ferner eine als Boden dargestellte Bodenplatte 42 sowie zwei Führungswände 43 und 44. Bodenplatte 42 und Führungswände 43 und 44 erstrekken sich, von der Püll- 39 bis zur Abgabeöffnung 4I₁ und der von ihnen, umschlossene Raum bildet eine passage 45» durch die der Abfall 10 hindurchtransportiert wird.

Am Transportrahmen 37 ist eine Transporteinrichtung 47 vorgesehen, die zwei Vorschubstangen 48 aufweist, die von lagern 49 und 50 drehbar abgestützt und an ihrem Außenumfang mit Gewinden 51 versehen sind. Beide Vorschubstangen 48 sind mittels einer Antriebsvorrichtung 52 vorwärts und rückwärts drehbar. Mit den Gewinden 51 steht ein an seiner Innenfläche mit Gewinde versehener beweglicher Körper 53 in Eingriff und wird gemäß Fig. 3 durch die Vorwärts- bzw. Rückwärtsdrehbewegung der Vorschubstangen 48 nach rechts oder links bewegt. Es sei noch erwähnt, daß eine der genannten Vorschubstangen auch als glatte Stange ohne Gewinde ausgebildet sein kann und dann lediglich als Führung dient. Mit dem beweglichen Körper 53 ist ein Schieber 54 verbunden, dessen vordere Stirnfläche mit feuerfestem Material 55 verkleidet ist. Das feuerfeste Material 55 ist beispielsweise Graphit. Die Vorschubstangen 48, der bewegliche Körper 53 und dgl. sind als bevorzugte Einrichtung

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zum Bewegen des Schiebers 54 über eine große Entfernung hinweg vorgesehen; aber es kann beispielsweise auch ein Fluidzylinder mit langem Hubweg vorgesehen sein.

Die Schmelzvorrichtung 34 ist hauptsächlich in Fig. 5-7 gezeigt, aus denen hervorgeht, daß ein Ofenkörper 60 aus einem Ofenmantel 61 aus Metall, beispielsweise Stahl besteht und mit Wasserkühlung versehen ist, sowie mit einem feuerfesten Material 62 zur Verkleidung der Innenflächen des Ofenmantels 61. Das hier verwendete feuerfeste Material 62 weist elektrisch leitfähigen Graphit auf. Der Ofenkörper 60 hat ferner eine Seitenwand 63j die mit dem Transportrahmen 37 verbunden ist, eine der Seitenwand 63 gegenüberliegende Seitenwand 65, zwei weitere Seitenwände 67, 68, einen Boden 69 und eine obere Wand 70. Der Innenraum dieses Ofenkörpers bildet den Raum, in dem der Abfall geschmolzen wird. Die Seitenwand 63 und die obere Wand 70 sind lediglich vom Ofenmantel 61 gebildet, während die übrigen Seitenwände 65, 67, 68 und der Boden 69 vom Ofenmantel 61 mit dem feuerfesten Material 62 gebildet sind. In der Seitenwand 63 ist ein mit der Abgabeöffnung 41 in Verbindung stehender Einlaß 64 ausgebildet. Die Seitenwand 65 hat in ihrem unteren Bereich einen Auslaß 66. Die Seitenwände 67 und 68 setzen mit ihren jeweiligen Innenflächen die innenflächen der Führungswände 43 und 44 fort. Der Boden 69 hat eine Oberseite, die kontinuierlich an die Oberseite der Bodenplatte 42 anschließt. Wie Fig. 7 zeigt, ist in der Oberseite des Bodens 69 eine Rinne 72 ausgebildet, die in einem dem Einlaß 64 benachbarten Bereich 72a eine große Breite bis zu den Seitenwänden 67 und 68 aber geringe Tiefe hat, während sie in einem dem Auslaß 66 benachbarten Bereich 72b von geringer Breite und großer Tiefe ist. Diese Rinne führt glatt ohne Unebenheiten zum Auslaß 66. Der Ofenmantel 61 ist im Bereich des Bodens 69 nit einem Anschluß 73 versehen, der mit einer Kraftzufuhrvorrichtung verbunden ist.

An der oberen Wand 70 ist etwas näher an der Wand 61 als an der Wand 6 3 ein Plasmabrenner 75 angebracht, der als Heizeinrichtung dient, wenn er ^s

in der oberen Wand 70 vorgesehene Öffnung 76 erstreckt. Der Plasmabrenner 75 wird mittels einer Hubvorrichtung 77 aufwärts und abwärts bewegt. Zur Hubvorrichtung 77 gehört ein unterer Rahmen 78, der an der oberen Deckplatte 38 des Transportrahmens 37 und an der oberen Wand 70 des Ofenkörpers 60 befestigt ist. Tom unteren Rahmen 78 ragt eine Führungsstange 80 nach oben, an deren oberem Ende ein oberer Rahmen 79 angebracht ist. Eine Zustellstange 81, die von zwei Lagern 82 und 83 drehbar abgestützt ist, ist auf ihrem Außenumfang mit Gewinde versehen. Die Zustellstange 81 wird von einem Motor 84 angetrieben. Auf der Führungsstange 80 ist ein Führungsglied 85 aufwärts und abwärts bev/egbar angebracht. Ein auf der Zustellstange 81 angebrachter Hubkörper 86 ist mit einem Innengewinde versehen, welches mit dem Gewinde der Zustellstange 81 kämmt, so daß bei einem Drehen der Zustellstange 81 der Hubkörper aufwärts und abwärts bewegt wird. Der Hubkörper 86 ist mit dem Führungsglied 85 durch einen Arm 87 verbunden, während das Führungsglied 85 mit dem Plasmabrenner 75 durch einen Arm 88 verbunden ist. Wenn also der Hubkörper 86 aufwärts und abwärts bewegt wird, wird gleichzeitig der plasmabrenner 75 auch auf- und abbewegt. Es sind auch andere Hubvorrichtungen ähnlich dem Hubkörper 86 von entsprechendem Aufbau verwendbar.

Zur Schmelzvorrichtung 34 gehört ferner eine den Auslaß 66 umgebende Umschließungswandung, die eine aufrechte obere, dem Ofenmantel 61 entsprechend gestaltete Umschließungs- bzw. Umfangswand 90 und eine waagerechte untere Umschließungs-bzw. Umfangswand 91 aufweist, die die untere öffnung in der oberen Umfangswand 90 blockiert. Die untere Umfangswand 91 weist eine Öffnung 92 auf, deren Größe so bemessen ist, daß sie einen Behälter 13 von unten her aufnehmen kann. Die Unterseite der unteren Umfangswand 91 ist mit einem oberen Ende eines Umfangszylinders 93 verbunden, so daß der ganze Umfang der Öffnung 92 umgeben ist. Eine im unteren Ende des Umfangszylinders 93 vorgesehene Öffnung wird von der Verschlußplatte 23 des Förderkör'pers 17 geschlossen. Im Innern des Umfangszy linders 93 ist eine Kühlleitung 94 vorgesehen, die eine Anzahl von Düsen aufweist, welche zum Behälter 13 gerichtet sind und aus denen ein

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Kühlgas ausgeblasen wird, z.B. durch, eine zuleitung 95 zugeführte Luft, damit der Behälter 13 nicht überhitzt wird. An einer oberen Viand 97 der oberen Umfangswand 90 ist ein plasmabrenner 96 so angebracht, daß er sich durch eine öffnung 98 erstreckt. Auch dieser Plasmabrenner 96 kann mittels einer Hubvorrichtung ähnlich der Hubvorrichtung 77 in Richtung des Pfeiles bewegbar sein. In der Seite 99 der oberen Umfangswand 90 ist ein Abzugsloch 100 vorgesehen, welches mit einer hier nicht gezeigten Abgasbehandlungsvorrichtung in Verbindung steht. Die in Form von Plasmalichtbögen aus den Plasmabrennern 75 und 96 ausgeblasenen G-ase und die aus dem Kühlrohr 94 ausgeblasenen Gase werden durch dies Abzugsloch 100 der Abgasbehandlungsvorrichtung zugeführt.

Unter Hinweis auf Fig. 8 wird die Arbeitsweise der oben beschriebenen Torrichtung wie folgt erläutert.

Zunächst wird durch Radioaktivität verseuchter Abfall 10 durch die Füllöffnung 39 in die Passage 45 eingeführt. Bei diesem Einführen wird wiederholt ein einzelner Filter, der den Abfall 10 darstellt, in die Passage 45 eingeführt, wobei der Schieber 54 in seine hinterste Stellung zurückgezogen ist, zum linken Ende in Fig. 3 gesehen. Dann wird der Schieber 54 vorwärtsbewegt, um den Filter in Fig. 3 gesehen nach rechts vorwärts zubewegen. Danach wird der Schieber 54 erneut zum hinteren Ende zurückgezogen, um den nächsten Filter in die Passage 45 aufzunehmen. Der Filter hat bei diesem Beispiel eine Größe von 610 χ 610 χ 290 mm.

Unabhängig von dem oben beschriebenen Vorgang wird an der Vorbereitungsstation 18 ein Behälter 13 auf die Tragplatte 24 des ersten Förderkörpers 17 gestellt. Dann wird der erste Förderkörper 17 zur Füllstation 12 vorwärtsbewegt. An der Füllstation 12 wird die Hubstange 22 durch Betätigung der Hubvorrichtung 21 bewegt. Wie Fig. 5 und 6 zeigen, ist die öffnung am unteren Ende des Umfangszylinders 93 von der Verschlußplatte 23 geschlossen, und der auf der Tragplatte 24 befindli-

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ehe Behälter 13 wird -unter dem Auslaß 66 angeordnet.

Als nächstes beginnt der Betrieb der Plasmabrenner 75 und 96. Der hier vorgesehene Plasmabrenner 75 arbeitet mit Übertragung und hat eine lange Flamme. Zum Betrieb des Plasmabrenners 75 werden Gase, wie Argon und Stickstoff zur Schaffung von Plasma, Kühlwasser und Strom in bekannter Weise zugeführt. Hinsichtlich der Kraftzufuhr steht die Kathode des Plasmabrenners 75 mit einer negativen Klemme einer Kraftzufuhrvorrichtung in Verbindung, während der Anschluß 73 mit einer positiven Klemme der Kraftzufuhrvorrichtung verbunden ist. Bei einem Wert von 600 - 1000V ist die Spannung der hier angewandten Kraftzufuhr höher als bei Verwendung eines herkömmlichen Plasmabrenners. Aus dem Plasmabrenner 75 wird also ein langer Plasmalichtbogen ausgestrahlt, der den Boden 69 erreicht, in dem er sich in Längsrichtung durch den Raum ausbreitet, in welchem der Abfall geschmolzen wird. Die Länge dieses Plasmalichtbogens beträgt beispielsweise 700 mm - 800 mm. Der Plasmabrenner 96 hat die Form eines mit Übertragung arbeitenden herkömmlichen Plasmabrenners und wird in ähnlicher Weise wie der Plasmabrenner 75 betrieben. Strom liegt an der Kathode des Plasmabrenners 96 und dem Anschluß 73 an. Die angewendete Spannung reicht von 80 - 200V.

Wenn sich die aus den Plasmabrennern 75 und 96 ausgeblasenen Plasmalichtbögen stabilisiert haben, beginnt die Vorwärtsbewegung des Schiebers 54. Dann werden in der Passage 45 vorhandene Filter, die den Abfall 10 darstellen, längs der Führungswände 43 und 44 vorwärtsgeführt. Der vorderste Filter wird durch die Abgabeöffnung 41 und den Einlaß 64 in den Schmelzraum 71 eingeführt. Hier wird der eingeführte Filter rasch vom vorderen Endbereich her durch den aus dem plasmabrenner 75 abgestrahlten Plasmalichtbogen geschmolzen. Die entstehende Schmelze fließt rasch längs der Rinne 72, die zum Auslaß 66 hin geneigt ist, und rinnt vom Auslaß 66 in den Tiegel 27 des Behälters 13 herab. Die in den Tiegel 27 tropfende Schmelze wird von dem vom Plasmabrenner 96 erzeugten Plasma-

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lichtbogen erhitzt. Dadurch bildet die in den Tiegel 27 fallende Schmelze nicht sofort einen hartwerdenden Klumpen sondern kann jeden Teil des Tiegels 27 erreichen.

Hach dem Schmelzen eines Filters in der oben beschriebenen Weise wird die Abgabe der Plasmabrenner 75 und 96 abgeschwächt. Dann wird der Schieber 54 zurückgezogen und der nächste Filter in gleicher Weise wie schon beschrieben in die Passage 45 eingeführt. Anschließend werden die bereits beschriebenen Arbeitsschritte wiederholt, -so daß nacheinander den Abfall 10 bildende Filter geschmolzen werden und die Schmelze zwangsläufig in den Tiegel 27 des Behälters 13 gefüllt wird.

'fahrend des oben beschriebenen Torganges v/erden Kühlgase aus dem Kühlrohr 94 auf den Behälter 13 geblasen, um dessen Überhitzung zu vermeiden. Die aus den Plasmabrennern 75 und 96 in Form von Plasmalichtbögen abgegebenen Gase und die Kühlgase werden durch das Abzugsloch TOO entfernt. Folglich können die aus dem Plasmabrenner 75 als Plasmalichtbogen abgegebenen heißen Gase nicht durch den Einlaß 64 in die Passage 45 fließen. Selbst wenn die Filterelemente der Filter also nicht wärmebeständig sind und leicht schmelzen, besteht keine Gefahr, daß die in der Passage 45 vorhandenen Filter schmelzen und an der Bodenplatte 42 haften, so daß der Abfall 10 verklemmt .

Wenn die Schmelze im Tiegel 27 eine vorherbestimmte Höhe erreicht, wird der Betrieb der Plasmabrenner 75 imd 96 angehalten. Gleichzeitig wird der Schieber 54 zurückgezogen, um nachfolgenden Abfall 10 in die Passage 45 einzufüllen.

Als nächstes wird die Hubstange 22 durch Betätigung der Hubvorrichtung 21 des ersten Förderkörpers 17 bewegt, um den Behälter 13 vom Umfangszylinder 93 nach unten zu entfernen. Dann wird der erste Förderkörper 17 der Abgabestation 19 zugeführt, um den Behälter 13 abzugeben. Während des hier be-

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schriebenen Vorganges wird die Schmelze innerhalb des Tiegels 27 hart. Der geleerte erste Förderkörper 17 wird dann zur Vorbereitungsstation 18 gebracht.

Während der erste Förderkörper 17 den obigen Weg zurücklegt, wird der zweite Förderkörper 17 mit einem weiteren auf der Tragplatte 24 angeordneten Behälter 13 zur Füllstation

12 bewegt. In ähnlicher Weise wie bereits beschrieben, füllt die Schmelze von Abfall den Behälter 13. Wenn die Schmelze ein vorherbestimmtes Niveau erreicht, wird auch der zweite Förderkörper 17 ähnlich wie der erste Förderkörper 17 zur Abgabe des Behälters 13 bewegt. Anschließend werden die oben beschriebenen Arbeitsschritte wiederholt.

Im allgemeinen wird zwar der Tiegel 27 des Behälters

13 im wesentlichen vollständig mit der Schmelze gefüllt; aber wenn das Gesamtgewicht des mit Schmelze gefüllten Behälters einen vorherbestimmten Wert erreichen soll, kann manchmal Schmelze auch nur bis zu einigen Prozent des gesamten innerhalb des Tiegels zur Verfugung stehenden Raumes eingefüllt werden.

Wenn Abfall 10 mittels des aus dem Plasmabrenner 75 abgegebenen Plasmalichtbogens geschmolzen wird, bewährt sich die Vorrichtung durch folgende Merkmale. Wie schon gesagt, ist die Seitenwand 65 dem Einlaß 64 gegenüber angeordnet, und der Auslaß 66 befindet sich unter der Seitenwand 65. Wenn also die Geschwindigkeit, mit der Abfall 10 vom Schieber 54 vorwärtsgedrängt wird, größer ist als die Geschwindigkeit, mit der Abfall 10 vom Plasmalichtbogen geschmolzen wird, gelangt das vorderste Ende des Abfalls 10 zur Anlage an der Seitenwand 65 und kann nicht weiter vorgeschoben werden. Dadurch wird verhindert, daß ungeschmolzener Abfall 10 aus dem Auslaß 66 in den Tiegel 27 fällt.

Die den Abfall 10 bildenden Filter können entweder mit Unterbrechungen nacheinander einzeln geschmolzen werden, oder

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alle Filter in der Passage 45 können nacheinander und kontinuierlich geschmolzen werden. In diesem Fall wird der Schieter 54 kontinuierlich in die Stellung vorwärtsbewegt, in der der Einlaß 64 des Ofenkörpers 60 blockiert ist, und die Plasmabrenner 75 und 96 arbeiten kontinuierlich ohne Abschwächung ihrer Abgabe.

Ferner sei noch erwähnt, daß der Abfall nicht auf die hier beschriebenen Filter von. gegebener Gestalt begrenzt ist, sondern daß verschiedene größere und kleinere Größen und eine große Vielfalt an Formen verarbeitbar ist. Solcher Abfall wird vom Schieber 54 bei dessen Vorwärtsbewegung nach vorn gedrängt und von den Führungswänden 43, 44 und der Bodenplatte 42 zum Einlaß 64 des Ofenkörpers 60 geführt.

Als Heizeinrichtung eignen sich auch Ölbrenner oder Gasbrenner mit offenen Flammen anstelle der hier beschriebenen Plasmabrenner 75 und 96.

\Ienxi die Menge des jeweils in die Passage 45 der Zustellvorrichtung 35 eingefüllten Abfalls der in einen Behälter eingefüllten Menge genau entspricht, kann auch nur ein Förderkörper 17 vorgesehen sein, in diesem Fall erfolgt der Betrieb vorzugsweise so, daß einmal während des Binfüllens des Abfalls in die Passage 45 der Förderkörper 17 so bewegt wird, daß er den mit Abfall gefüllten Behälter 13 abgibt, und daß andererseits gleichfalls während des Einführens des Abfalls in die Passage 45 der geleerte Behälter 13 innerhalb des Umfangszylinders 93 angeordnet wird.

in Fig. 9 und 10 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Fördereinrichtung gezeigt. Hier ist eine drehbare Vorrichtung 110 mit einem drehbaren Teil 111 versehen, auf dem eine Hubvorrichtung 112 angebracht ist. Die Hubvorrichtung 112 bewirkt Aufwärts- und Abwärtsbewegungen einer Hubstange 113. Am oberen Ende der Hubstange 113 ist ein Tisch 114 angebracht, der mit zwei Tragtrögen bzw. Tragplatten 115 versehen ist. Eine weitere drehbare

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Vorrichtung 116 weist einen drehbaren Teil 117 auf, an welchem eine Strebe 118 angebracht ist. Auf der Strebe 118 ist ein Hubkörper 119 auf- und abbewegbar angebracht, um einen Arm 120 zu bewegen, der an seinem vordersten Ende mit einem Greifer 121 versehen ist.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt: Ein in Fig. 9 gesehen linker Behälter 13 ist leer, während ein rechter Behälter 13 mit Abfall gefüllt ist.

Der Greifer 121 erfaßt den mit Abfall gefüllten Behälter 13 und gibt diesen an einen Förderer 123 weiter. Danach ergreift der Greifer 121 einen neuen leeren Behälter 13, der von einem Vorbereitungsförderer 122 zugestellt wird und gibt diesen Behälter 13 an eine leere Tragplatte 115 weiter und bewegt sich dann von der oberen Stellung des Tisches II4 weg. Dann wird der Tisch 114 nach oben bewegt und der linVe Behälter 13 im Umfangszylinder 93 angeordnet, wobei die untere Öffnung des TJmfangszylinders 93 vom Tisch II4 blockiert wird. In diesem Zustand wird₍ wie schon beschriebe^Schmelze in den Behälter I3 gefüllt. Wenn die Schmelze im Behälter I3 ein vorherbestimmtes Niveau erreicht, wird der Tisch 114 nach unten bewegt und mittels der drehbaren Vorrichtung um 180° in Richtung des Pfeiles gedreht. Dieser Arbeitszyklus wird wiederholt durchgeführt.

In den Fig. 11 und 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Übergabeeinrichtung gezeigt.

Abfall 10 wird auf einem Tragtrog bzw. einer Tragplatte 130 von einem Riemenförderer 131 zugeführt und an einen Rienenförderer 132 weitergegeben. Wenn eine an der Füllöffnung 39 vorgesehene Tür 134 mittels einer hier nicht gezeigten Vorrichtung angehoben wird, wird der Riemenförderer' 132 und ein weiterer Riemenförderer 133 betätigt, um den Abfall 10 in eine Kammer 135 zu führen. Wenn der den Abfall 10 darstellende Filter in die Kammer 135 gelangt ist, hält der Riemenförderer I33 an, und die Tür 134 wird geschlossen.

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Als nächstes wird mittels einer hier nicht gezeigten Vorrichtung eine Tür 136 angehoben und der Riemenförderer 133 betätigt, um den Abfall 10 auf die Bodenplatte 42 zu bewegen. An beiden Seiten der Passage 45 sind drei Paare Antriebsrollen 137 angeordnet, die von einem hier nicht gezeigten Motor über Zahnräder 138, 139, Riemenscheiben 140, 141 und einen Riemen 142 angetrieben sind. Der vom Riemenförderer 133 an die Bodenplatte 42 abgegebene Filter wird vorwärtsgedrängt, wobei er von diesen drei Paaren Antriebsrollen 137 gehalten wird. Der auf diese Weise vorwärtsbewegte Abfall 10 gelangt gemeinsam mit der Tragplatte I30 in den Ofenkörper 60 und wird ähnlich wie schon beschrieben geschmolzen.

Wenn, der Abfall die Form eines großen feststehenden kastenartigen Filters hat, braucht keine Tragplatte 130 vorgesehen zu sein. Wenn der Abfall aber in Form kleiner Teile vorliegt, wird vorzugsweise die Tragplatte I30 als Hilfseinrichtung benutzt. Wenn nämlich solche Abfallteile auf eine Tragplatte 130 gegeben werden, kann verhindert werden, daß kleine oder feine Abfallteile in die Zwischenräume zwischen den Riemenförderern 131» 132 und 133 und zwischen den Riemenförderer 133 und die Bodenplatte 42 fallen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Boden im Sinne der Erfindung vom Riemen des Riemenförderers 133 und der Bodenplatte 42 gebildet.

Es ist auch möglich, anstelle der hier beschriebenen Riemenförderer Rollenförderer vorzusehen. Wenn Rollenförderer benutzt werden, bildet eine Anzahl Rollen den Boden gemäß der" Erfindung. Wenn zum Abstützen feiner Abfallteile als Hilfseinrichtung eine Tragplatte vorgesehen ist, dient diese außerdem als Teil des Bodens.

Es sei noch erwähnt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel diejenigen Elemente, deren Funktion der der Elemente gemäß Figo 3-5 entspricht, mit den gleichen Bezugszeichen ver-

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sehen sind, um eine Wiederholung der Beschreibung zu vermeiden.

Pig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Anwendung von Plasmabrennern in der Schmelzvorrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei gewöhnliche Plasmabrenner 143 an der Seitenwand 68 anstelle des oben beschriebenen Plasmabrenners 75 mit langer Flamme angebracht. Gase, Kühlwasser und Strom werden diesen Plasmabrennern 143 ähnlich wie dem oben beschriebenen Plasmabrenner 96 zugeführt. Vorzugsweise ist die Anzahl der vorgesehenen Plasmabrenner 143 so gewählt, daß die aus ihnen abgegebenen Plasmalichtbögen nahezu über den gesamten Bereich des Schmelzraumes 71 reichen.

In Fig. 2 führt der Hinweg des Behälters 13 von der Vorbereitungsstation 18 über die Füllstation 12 zur Abgabestation 19, während der Rückweg auf einem anderen Weg die Füllstation ausläßt.

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Claims

66 aza-Kuridashi, Hoshizaki-cho, Minami-ku, Nagoya-shi, Japan

Vorrichtung zum Füllen eines Behälters mit festem radioaktivem Abfall

Beanspruchte Prioritäten:

13.März 1979 Japan Nr. 28899/1979 12.Februar 1980 Japan (Nr. wirr! nachgereicht)

Patentansprüche

'1y Vorrichtung zum Füllen eines Behälters mit festem radioaktivem Abfall,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Übertragungsrahmen (37) mit einer Füllöffnung (39) an einem Ende und einer Abgabeöffnung (41) am anderen Ende vorgesehen ist, der im Innern einen Boden hat, welcher sich von der Füllöffnung zur Abgabeöffnung erstreckt, wobei durch die Füllöffnung eingeführter radioaktiver fester Abfall (10), der auf dem Boden angeordnet wird, seitlich längs des Bodens zur Abgabeöffnung (41) bewegbar ist, daß innerhalb des Übertragungsrahmens eine Weitergabeeinrichtung so angeordnet ist, daß der durch die Füllöff-

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nung eingefüllte und auf dem Boden angeordnete radioaktive Abfall (10) seitlich längs des Bodens zur Abgabeöffnung (41) bewegbar ist, daß ein hohler Ofenkörper (60) vorgesehen ist, der im Innern einen Raum zum Schmelzen des radioaktiven festen Abfalls und Seitenwände hat, die teilweise mit einem Einlaß (64) zum Einführen des radioaktiven festen Abfalls und mit einem Auslaß (66) zur Abgabe einer Schmelze des Abfalls versehen sind, wobei der in einem Teil der Seitenwand gebildete Einlaß mit der Abgabeöffnung (41) des Übertragungsrahmens in Verbindung gebracht wird, daß am Ofenkörper eine Heizeinrichtung befestigt ist, aus der Heizgase ausstoßbar sind, mit denen der radioaktive Abfall in dem Raum geschmolzen wird, daß an einer Stelle unter dem in einem Teil der Seitenwand des Ofenkörpers (60) gebildeten Auslaß (66) eine Tragplatte zur Aufnahme eines Behälters angeordnet ist, daß der Üb er tragung s rahmen zwei I¹Uhrungswände (43_} 44) hat, die einander gegenüber vom Boden nach oben ragen und einen Raum oberhalb des Bodens begrenzen und sich von der Füllöffnung zur Abgabeöffnung erstrecken, wobei auf den Boden gegebener radioaktiver Abfall längs der Führungswände in den Raum innerhalb des Ofenkörpers geführt und der Abfall durch die Heizgase im Raum innerhalb des Ofenkörpers geschmolzen wird und die entstehende Schmelze durch den Auslaß in einen auf der Tragplatte angeordneten, oben offenen Behälter (13) füllbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenkörper (60) eine dem Einlaß (64) gegenüberliegende Seitenwand (65) hat, und daß der Auslaß (66) im unteren Ende dieser dem Einlaß gegenüberliegenden Seitenwand ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzei chne t, daß zwei Förderkörper vorgesehen sind, daß eine Tragplatte auf jedem der beiden I¹Orderkörper angeordnet ist, und daß die beiden Förderkörper zu einer Station zur Aufnahme eines leeren Behälters auf der Tragplatte, einer Station unter dem Auslaß und einer Station

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zur Abgabe eines mit Abfall gefüllten und auf der Tragplatte angeordneten Behälters bewegbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet , daß an der Außenfläche des Ofenkörpers (60) eine einen Hohlraum umgrenzende öngrenzungswand (90) angeordnet ist, die den Auslaß umgibt und einen Raum begrenzt und groß genug ist für die Aufnahme eines Behälters, daß in einem Teil der öngrenzungswand einAbzugsloch (100) zur Abgabe von Sasen aus dem Innern ausgebildet ist, sowie eine Öffnung, deren Größe das Einsetzen eines Behälters (13) ermöglicht und die unterhalb des Auslasses (64) angeordnet ist, und daß eine Verschlußplatte (23) an der Vorrichtung vorgesehen ist, die geeignet ist, die Öffnung in der Umgrenzungswand von unten her zu blockieren und an der eine Hubvorrichtung (21) angebracht ist, mittels der die Verschlußplatte auf- und abwärtsbewegbar und die aufwärtsbewegte Verschlußplatte gegen die Öffnung drückbar ist, und daß die Tragplatte (24) an der Oberseite der Verschlußplatte (23) angebracht ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Weitergabeeinrichtung einen Schieber (54) aufweist, der in Richtung von der Füll-(39) zur Abgabeöffnung (41) und in entgegengesetzter Richtung innerhalb des vom Boden und den Führungswänden umgebenen Raums bewegbar ist, daß die am Ofenkörper (60) angebrachte Heizeinrichtung einen Plasmabrenner (75) mit langer Flamme aufweist, der an der oberen Wand des Ofenkörpers angebracht und zum Raum im Innern des Ofenkörpers gerichtet ist, daß die untere Kante des im Ofenkörper gebildeten Einlasses höher angeordnet ist als die untere Kante des im Ofenkörper gebildeten Auslasses, und daß der Boden des Ofenkörpers (60) von der Unterkante des Einlasses zur Unterkante des Auslasses geneigt ist, daß die öngrenzunjswand an der oberen Wand mit einem Plasmabrenner (96) versehen ist, der zu dem für die Aufnahme des Behälters (13) bestimmten Raum gerichtet ist, und daß

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zwei Förderkörper "vorgesehen sind, auf denen jeweils die Verschlußplatte, die Tragplatte und die Hubvorrichtung angeordnet sind und die zu einer Station für die Aufnahme eines leeren Behälters auf der Tragplatte, einer Station unter dem Auslaß und einer Station für die Abgabe eines mit Abfall gefüllten und auf der Tragplatte angeordneten Behälters "bewegbar
sind.

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