DE3026991C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wasserbe­ ständiger Festkörper aus Ionenaustauscherharzen und Zement. Solche Festkörper werden zur Endlagerung radioaktiver Abfälle hergestellt. Sie sollen gewährleisten, daß die Radioaktivität sicher eingeschlossen ist und keinesfalls in Form von Radio­ nukliden etwa in das Grundwasser gelangen.

Bei dem eingangs genannten Verfahren besteht, wie aus dem "Sonderdruck" aus "Schweizer Maschinenmarkt" 8/1977, 9403 Goldach (1)" hervorgeht, das Problem, daß in Wasser quell­ bare Substanzen den mit Zement geformten Körper infolge Quel­ lung zerstören. Deshalb soll nach der DE-OS 25 49 195 der Mischung aus Ionenaustauschmasse und Zement ein Stoff beige­ mischt werden, der die Fähigkeit hat, das Eindringen von Wasser zu den Körnern der Ionenaustauschmasse, nachdem der Zement er­ starrt ist, zu blockieren. Als geeignete Stoffe sind unter anderem vernetzbare Polymere, Wasserglas oder Ester einer höheren Fettsäure genannt. Solche zusätzlichen Substanzen ver­ größern jedoch die Kosten und das Endlagervolumen. Außerdem kann die gewünschte Blockierungswirkung vermutlich nur dann sichergestellt werden, wenn der zusätzliche Stoff durch einen intensiven Mischvorgang ganz gleichmäßig verteilt und überall vorhanden ist. Dies läßt sich aber innerhalb von Gebinden, z. B. in Fässern, kaum zuverlässig bewerkstelligen.

Die Erfindung sucht deshalb nach einer anderen Lösung des vor­ genannten Problems. Sie besteht darin, daß bei Ionenaustau­ scherharzen vom Gel-Typ eine auf den Zement bezogene Wasser­ menge von höchstens ein Drittel verwendet wird.

Harze der obengenannten Art können mit der gegenüber üblichen Betonmischungen um fast die Hälfte ge­ ringeren Wassermenge deswegen sicher eingebunden werden, weil die Festkörper dann das sonst vorkommende Quellen bei Zutritt von Wasser verhindern, das bei den bisher üblichen Mischungs­ verhältnissen zu einem Sprengen der Festkörper führt.

Das in dem VEB Verlag für Bauwesen, Berlin, erschienene "Beton­ taschenbuch", 4. Auflage, Band 1, "Betontechnologie", stellt zwar auf S. 128 fest, daß für die Verfestigung (Hydration) des Zements nur etwa 22% Wasser erforderlich sind, fährt dann aber fort: "Mit dieser Wassermenge läßt sich kein Zement mit Zu­ schlagstoffen zu Beton verarbeiten". Tatsächlich ist in den Diagrammen der folgenden Abhandlungen schon ein Wasser/Zement- Wert von 0,3 stets als Extremwert dargestellt, während Durch­ schnittswerte oberhalb von 0,5 liegen. Im übrigen wird in dem Taschenbuch ebenso wenig wie in dem "Handbuch der Beton­ industrie", Carl Marhold Verlagsbuchhandlung, Berlin-Charlot­ tenburg, 1962, in dem auf Seite 109 Betonverflüssiger erwähnt sind, auf die Probleme eingegangen, die bei der Herstellung wasserbeständiger Festkörper aus Ionenaustauscherharzen und Zement bestehen. Deshalb kann diesen bautechnischen Fachwerken auch kein Hinweis auf die den bisherigen Vorstellungen wider­ sprechende Verfestigung mit Zement ohne blockierende Zusatz­ stoffe aber mit dem erfindungsgemäßen extrem niedrigen Wasser­ anteil entnommen werden.

Dabei kann als Zement handelsüblicher Portlandzement, etwa PZ 350 HS, verwendet werden, vorzugsweise unter Zusatz eines Betonverflüssigers. In solchen Zement können mindestens 10 Gew.-% getrockneter Harze der obengenannten Art mit einem Wassergehalt von weniger als 5% entsprechend ca. 45 Volumenprozent feuchter Harze, bezogen auf das Schüttvolumen, sicher eingebun­ den werden.

Wie sich bei Versuchen bestätigt hat, werden auch die in den Harzen enthaltenen Zementgifte, wie zum Borate, nicht ausgewaschen. Sie bleiben vielmehr an den Harzen fixiert, so daß ihre sonst die Festigkeit des Zements schä­ digende Wirkung nicht auftritt. Außerdem nimmt, wie ge­ funden wurde, das Porenvolumen des Betons mit fallendem Verhältnis Wasser zu Zement ab, wodurch ebenfalls die Abgabe von radioaktiven Substanzen in Wasser vermindert wird.

Optimal scheint die Erfindung mit einem Wasser-Zement- Verhältnis von 0,2 bis 0,25 verwirklicht werden zu kön­ nen, während für noch kleinere Wasserwerte die Verarbei­ tung, insbesondere die gleichmäßige Mischung, erschwert sein kann.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung wasserbeständiger Fest­ körper aus Ionenaustauscherharzen und Zement, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Ionenaus­ tauscher-Harzen vom Gel-Typ eine auf den Zement bezogene Wassermenge von höchstens ein Drittel verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ionenaustauscher-Harze auf einen Wassergehalt von <5% vorgetrocknet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Betonverflüssiger zuge­ setzt wird.