DE3029147A1 - Verfahren und anlage zur behandlung radioaktiver rueckstaende aus borathaltigen abwaessern - Google Patents

Description

• Verfahren und Anlage zur Behandlung radioaktiver
• Rückstände aus borathaltigen Abwässern.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung radioaktiver Rückstände aus borathaltigen Abwässern, die in einer Verdampferanlage konzentriert werden. Sie geht von dem Problem aus, daß die Endlagerung solcher RUckstande, die bisher mit Bindemitteln, wie Bitumen oder Zement verfestigt worden sind, nicht mehr möglich ist, nachdem das für radioaktive Abfälle vorgesehene Lager in Asse, BRD, geschlossen worden ist. Deshalb sucht die Erfindung nach einer Möglichkeit, die Abfallmenge zu verringern, um den Platzbedarf für eine Zwischenlagerung klein zu halten, ohne daß dadurch eine spätere Weiterverarbeitung beeinträchtigt wird, die für einen endlagerungsfähigen Zustand noch erforderlich werden kann.
• Die erfindungsgemäße Behandlung besteht darin, daß die Konzentrate in einem ersten Behälter mit Natronlauge versetzt werden, bis ein Molverhältnis Natrium zu Bor um 0,7 oder 0,3 erreicht ist, daß die so eingestellten Konzentrate in einer durch eine integrierende Messung bestimmte Menge in einen zweiten beheizbaren Behälter gegeben und dort auf mindestens das Doppelte des Feststoffgehaltes eingedickt werden, daß die eingedickten Konzentrate in einer einem Transportfaß entsprechenden Menge aus dem zweiten Behälter in ein Transportfaß abgefüllt werden und daß das Transportfaß in ein gesichertes Lager gebracht wird. Vorzugsweise wird das Konzentrat auf ein Feststoffgehalt von mindestens 50 Gew.% eingedickt. Besonders bewährt hat sich ein Feststoffgehalt von 60 Gew.% als bester Kompromiß zwischen der Verkleinerung der Abfallmenge und der Fließfähigkeit, die für eine spätere Weiterbehandlung erwünscht ist.
• Bei der Erfindung wird durch die Eindickung die Abfallmenge auf ein Drittel oder weniger im Vergleich zu der anfänglichen Konzentratmenge reduziert. Das eingedickte Konzentrat ist aber nicht fest oder durch Auskristallisierung gefährdet. Es bildet vielmshr eine dem Schmelzfluß ähnliche, bei Raumtemperatur hochviskcse Masse, so daß es bei Bedarf insbesondere nach Erwärmung auf ca.
• 800C aus dem Transportfaß leicht wieder abgefüllt und dann weiter bearbeitet werden kann. Dies ist für radioaktive Rückstände deswegen wichtig, weil ein unmittelbarer Zutritt zur Behandlung der Rückstände infolge der Radioaktivität ausgeschlossen ist. Alle Bearbeitungsvorgänge müssen durch Fernbedienung erledigt werden können, so daß das Verfahren in hohem Maße sicher und störunempflndlich sein muß. Dies ist bei der Erfindung gegeben, wie später noch näher dargestellt wird.
• Die Erfindung kann vorteilhaft dadurch weitergebildet werden, daß der erste Behälter mit Hilfe eines äußeren Leitungskreises durchströmt wird, der einen Wärmetauscher und eine Pumpe enthält, und daß die Natronlauge in den äußeren Kreis eingespeist wird. Die Einfügung der Natronlauge in den äußeren Kreis ergibt eine bessere Durchmischung als ein Einfüllen in den Behälter selbst. Gleichzeitig bietet der äußere Kreis die Möglichkeit, über den WEreetauscher eine Beheizung vorzunehmen, weil die 0 Erfindung vorteilhaft bei Temperaturen von 50 C oder mehr verwirklicht wird. Ferner kann der äußere Kreis dazu dienen, das eingestellte Konzentrat in den beheizten zweiten Behälter abzufüllen, so daß keine weitere Puipe benötigt wird.
• Eine Anlage zur Ausübung des Verfahrens ist vorteilhaft so ausgebildet, daß ein Konzentratbehälter mit einer Pumps und einem Wärmetauscher zu einem Kreis verbunden ist, von dem auf der Druckseite der Pumpe eine absperrbare Leitung über einen Durchflußmesser zu einem beheizbaren Behälter führt, daß die Unterseite des Behälters durch eine Abschirawand zu einer Absaughaube führt und daß der Absaughaube eine unter der Abschirmwand gelegene Faßabfüllstation zugeordnet ist. Dabei kann die Unterseite des Behälters ein Ventil und eine beheizbare Leitung umfassen, die von dem Ventil zu der Absaughaube führt. Auf diese Weise gelingt eine räumliche Trennung, die für unvermeidliche Reparaturen vorteilhaft ist,weil die Strahlenbelastung in den gegeneinander abgeschirmten Anlagenteilen besser zu beherrschen ist als in einer Anlage ohne Abschirmwand.
• Der Behälter und die Absaughaube können über eine gemeinsame Kühlfalle an ein Abgas- oder Abluftsystem angeschlossen sein. Damit wird erreicht, daß die Belastung durch gasförmige Aktivitätsträger oder durch Aerosole gering bleibt.
• Die Verbindung des Behälters mit dem Kreis liegt zweckmäßig in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher, damit die Beheizung über den Wärmetauscher auch für die "Ab£dll-Leitung" genutzt werden kann. Dort kann auch eine absperrbare Leitung zur Zufuhr von Chemikalien angeschlossen sein, insbesondere für die schon erwähnte Natronlauge.
• Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden z.icbnungein Ausführungsbeispiel beschrieben, das eine Anlage nach der Erfindung in schematischer Darstellung, nämlich in Form eines Rohrlaufplanes, zeigt.
• Mit 1 ist ein Konzentratbehälter für das aus Verdampfern stammende Konzentrat aus der Abwasseraufbereitung eines Druckwasserreaktors bezeichnet. Der Behälter 1 ist mit einem Rührwerk 2 ausgerüstet, dessen Motor mit 3 bezeichnet ist. Der Behälter 1 besteht aus gummiertem Kohlenstoffstahl und faßt zum Beispiel 35 m3. In seinem unteren Bereich ist er ilt zwei Temperaturfühlern 5 und 6 versehen, von denen der eine bei Temperaturen über 700C ein Signal gibt, während der andere bei niedrigeren Temperaturen als 50oC anspricht. Am Boden des Behälters 1 sitzt eine mit einem Ventil versehene und mit einem Blindflansch verschlossene Ablaßleitung 7.
• In unteren Teil des Behälter 1 ist eine Saugleitung 8 angeordnet. Sie führt über ein motorisch stellbares Ventil 9 zu einer Pumpe 10. Der Motor 11 der Pumpe ist ein Getriebemotor. Der Pumpe 9 sind Ventile 12 und 13 zugeordnet, so daß sie abgesperrt werden kann.
• Auf der Druckseite der Pumpe 10 ist eine Rückschlagklappe 14 vorgesehen. Sie ist mit einem wärmetauscher 16 verbunden, dessen Sekundärkreis von einer Dampfleitung 17 gebildet wird. Die Dampfleitung 17 enthält ein Stellventil 18, dessen Motor 19 in Abhängigkeit von einem Temperaturfühler 20 geschaltet wird. Auch vor dem WErmetauscher 16 ist ein Temperaturfühler 21 vorgesehen. Er gibt die Eintrittstemperatur des Kühlmittels an. Parallel zum Wärmetauscher 16 ist eine pH-Wert-Messung 24 angeordnet, die mit Ventilen 25 und 26 abgesperrt werden kann und zur kontinuierlichen oder fallweisen Überwachung des pH-Wertes dient.
• Hinter dem Wärmetauscher 16 schließt eine Leitung 28 den als Ganzes mit 30 bezeichneten Kreis über den Konzentratbehälter 1, denn sie führt über ein Ventil 31 zur Oberseite des Konzentratbehälters 1 zurück. Ferner sitzt auf der Oberseite des Konzentratbehälters 1 eine Abgasleitung 32, die über eine Kühlfalle 33 mit einem nicht weiter dargestellten Abluftsystem verbunden ist.
• In die Leitung 32 führt auch der Auslaß 34 eines Überdruckventils 35, das an die Leitung 28 angeschlossen ist.
• Mit 37 ist eine an die Leitung 28 über ein Ventil 38 angeschlossene Chemikalienleitung bezeichnet. Durch sie kann Natronlauge zur Einstellung des Molverhältnisses Natrium zu Bor zugeführt werden. Die Leitung 37 kann auch zur Eingabe von Antischaummitteln dienen, zum Beispiel von Entschäumer 55 AST.
• Hinter dem Wärmetauscher 16 ist an dem Kreis 30 eine Leitung 40 über ein Ventil 41 angeschlossen, die Uber ein Flüssigkeitsmengenmesser 42 zu einem Eindickungsbehälter 43 führt. Der Eindickungsbehälter 45 besteht zum Beispiel aus Incoloy 825 und enthält einen zentralen Rührer 44 mit einem Antriebsmotor 45. Er besitzt ferner einen Heizdampfmantel 46, dessen Erwärmung durch zwei Temperaturfühler 47 und 48 gesteuert werden kann. Ferner sind zwei Flüssigkeitsstandmesser 49 und 50 vorgesehen, die bei einer Füllmenge von 190 bzw. 160 Liter ansprechen, wenn 200 Liter-Abfallfässer verwendet werden.
• Der Eindickungsbehälter 43 sitzt oberhalb einer Abschirmwand 52. Seine Unterseite ragt jedoch mit einem Stellventil 53 und einer Rohrleitung 54 durch die Abschirmwand 52 hindurch. Die Rohrleitung 54 ist ebenfalls beheizbar. Sie führt zentral durch eine Absaughaube 55, unter der eine nicht weiter dargestellte, sondern nur durch ein Faß 56 angedeutete Faßabfüllstation 57 liegt.
• Die Absaughaube 55 ist über eine Leitung 60 mit einem Absauggebläse 61 und einer Rückschlagklappe 62 verbunden, über die eine Verbindung zu einer Abgasleitung 63 besteht, die an die Oberseite des Behälters 43 angeschlossen ist.
• Die Leitung 63 führt vom Behälter 49 zu einer Kühlfalle 65 und von dort zu einem Destillatbehälter 66, der an eine Abwasserleitung 67 einerseits und eine Abluftleitung 68 andererseits angeschlossen ist.
• Die neue Anlage arbeitet so, daß in dem Behälter 1 zunächst das Konzentrat von Verdampfern der nicht weiter dargestellten Abwasseraufbereitungsanlage aufgefangen wird. Wenn der Behälter 1 gefüllt ist und weiter anfallende Konzentrate in einen anderen, in der Figur nicht dargestellten Konzentratbehälter geleitet werden, besitzt das Konzentrat ein Molverhältnis von 0,23 und einen Feststoffgehalt von 20 Gew.%. Nunmehr wird bei laufender Pumpe 10 und Wärmezufuhr über den Wärmetauscher 16 aus der Leitung 37 Natronlauge in den Kreis 30 eingespeist, bis ein Molverhältnis um 0,7 oder 0,3 erreicht wird.
• Dieses so eingestellte Konzentrat wird bei einer Temperatur von mindestens 50°C kontinuierlich durch Öffnen des Ventils 41 in den Behälter 43 gegeben und dort durch Beheizung eingedickt.
• Die aus dem Kreis 30 abgegebene Menge wird in der Meßeinrichtung 42 integrierend gemessen, so daß bei einer Eindickung auf 60 Gew.% Feststoffanteil der mit rund 540 Liter gespeiste Behälter 43 eine Menge von etwa 180 Liter enthält. Diese Menge wird dann durch Öffnen des Ventils 53 über die Rohrleitung 54 in das Transportfaß 56 gegeben. Das Transportfaß ist ein Normfaß mit 200 Liter Rauminhalt, so daß die im Behälter 43 eingedickte Konzentratmenge in einem Zug abgelassen und von dem Faß 56 aufgenommen werden kann.
• Zusätzlich kann in der Absaughaube 54 eine Ultraschall- meßeinrichtung 70 vorgesehen sein, die für den Fall einer Störung das Ventil 53 schließt und so verhindert, daß eine für das Faß 56 zu große Menge eingefüllt wird, weil dies zu einer radioaktiven Verschmutzung führen würde.
• Die Ultraschallmeßeinrichtung 70 mißt nämlich den Abstand des Flüssigkeitsspiegels, so daß der Füllungsgrad überwacht werden kann.
• Die nach dem neuen Verfahren behandelten Konzentrate kommen dann mit dem Faß 56 in ein gesichertes Lager. Von dort können sie aber deswegen, weil die eingedickte Mas-9e erstaunlicherweise zähflüssig bleibt und bei erneuter Erwärmung auf 800C auch pumpfähig ist, wieder entnormen und weiteren Verarbeitungsvorgängen unterzogen werden, ohne daß dazu beondere Arbeitsgänge erforderlich sind, weil Fässer 56 mit den nach der Erfindung behandelten Konzentraten durch Aufheizen und Ausgießen vollständig entleert werden können.
• 9 Patentansprüche 1 Figur

Claims (9)

1. Pat entansrUche 1. Verfahren zur Behandlung radioaktiver Rückstände áús borathaltigen Abwässern, die in einer Verdampferanlage konzentriert werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Konzentrate in einem ersten Behälter mit Natronlauge versetzt werden, bis ein Molverhältnis Natrium zu Bor um 0,7 oder 0,3 erreicht ist, daß die so eingestellten Konzentrate in einer durch eine integrierende Messung bestimmte Menge in einen zweiten beheizbaren Behälter gegeben und dort auf mindestens das Doppelte des Feststoffgehaltes eingedickt werden, daß die eingedickten Konzentrate in einer einem Transportfaß entsprechenden Menge aus dem zweiten Behälter in ein Transportfaß abgefüllt werden und daß das Transportfaß in ein gesichertes Lager gebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der erste Behälter mit Hilfe eines äußeren Leitungskreises durchströmt wird, der einen Wärmetauscher und eine Pumpe enthält, und daß die Natronlauge in den äußeren Kreis eingespeist wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß das eingestellte Konzentrat aus dem äußeren Leitungskreis in den beheizten Behälter abgefüllt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das eingestellte Konzentrat auf einen Feststoffgehalt von mindestens 50 Gew.%, vorzugsweise 60 Gew%, eingedickt wird.
5. 5. Anlage zur Ausübung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß ein Konzentratbehälter (1) mit einer Pumpe (10) und einem Wärmetauscher (16) zu einem Kreis (30) verbunden ist, von dem auf der Druckseite der Pumpe (10) eine absperrbare Leitung (40) über einen Durchflußmengenmesser (42) zu einem beheizbaren Behälter (43) führt, daß die Unterseite des Behalters (43) durch eine Abschirmwand (52) zu einer Absaughaube (55) führt und daß der Absaughaube (55) eine unter der Abschirmwand (52) gelegene Faßabfüllstation (57) zugeordnet ist.
6. 6. Anlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Unterseite des Behälters (43) ein Ventil (53) und eine beheizbare Leitung (54) umfaßt, die von dem Ventil (53) zu der Absaughaube (55) führt.
7. 7. Anlage nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Behälter (43) und die Absaughaube (55) über eine gemeinsame Kühlfalle (65) an ein Abgas- oder Abluftsystem (68) angeschlossen sind.
8. 8. Anlage nach Anspruch 5, 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Verbindung (40) des Behälters (43) mit dem Kreis (30) in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher (16) liegt.
9. 9. Anlage nach den Ansprüchen 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Strdmungsrichtung hinter dem Wärmetauscher (16) eine absperrbare Leitung (37) zur Zufuhr von Chemikalien an den Rreis (30) angeschlossen ist.