DE3029147C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung radio­ aktiver Rückstände gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Verfahren der obengenannten Art ist aus der DE-AS 17 67 184 bekannt. Es zielt auf die Endlagerung der Abwasser ab und arbeitet mit einem Natrium-Bor-Molverhältnis von 1. Anschließend wird die Natriumboratlösung so weit ein­ geengt, daß das verbleibende Wasser durch Kühlungskristalli­ sation als Kristallwasser gebunden wird. Es entsteht festes Natriumborat. Eine vollständige Verfestigung ist auch das Ergebnis ähnlicher Verfahren, die aus der DD-PS 1 17 138, der CH-PS 6 11 449 und der DE-Z Atomwirtschaft, Mai 1969, S. 261 bis 263 bekannt sind.

Die Erfindung geht dagegen von dem Problem aus, daß die End­ lagerung solcher Rückstände, die bisher mit Bindemitteln, wie Bitumen oder Zement verfestigt worden sind, nicht mehr möglich ist, nachdem das für radioaktive Abfälle vorgesehene Lager in der Asse, BRD, geschlossen worden ist. Deshalb sucht die Erfindung nach einer Möglichkeit, die Abfallmenge zu ver­ ringern, 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 gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 verfahren wird.

Bei der Erfindung wird durch die Eindickung die Abfallmenge auf ein Drittel oder weniger im Vergleich zu der anfänglichen Kon­ zentratmenge reduziert. Das eingedickte Konzentrat ist aber nicht fest oder durch Auskristallisierung gefährdet. Es bildet vielmehr eine dem Schmelzfluß ähnliche, bei Raumtemperatur hoch­ viskose Masse, so daß es bei Bedarf insbesondere nach Erwärmung auf ca. 80°C 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 ausge­ schlossen ist. Alle Bearbeitungsvorgänge müssen durch Fernbedie­ nung erledigt werden können, so daß das Verfahren in hohem Maße sicher und störungsunempfindlich sein muß. Dies ist bei der Er­ findung gegeben, wie später noch näher dargestellt wird.

Die erfindungsgemäße 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 Wärmetauscher eine Beheizung vorzunehmen, weil die 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 Pumpe benötigt wird.

Eine Anlage zur Ausübung des Verfahrens ist vorteilhaft so ausgebildet, daß ein Konzentratbehälter mit einer Pum­ pe 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 Abschirmwand zu einer Absaughaube führt und daß der Absaughaube eine unter der Abschirmwand gelegene Faßab­ füllstation zugeordnet ist. Dabei umfaßt die Unterseite des Behälters ein Ventil und eine beheizbare Leitung, 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 An­ lagenteilen besser zu beherrschen ist als in einer An­ lage ohne Abschirmwand.

Der Behälter und die Absaughaube sind über eine ge­ meinsame Kühlfalle an ein Abgas- oder Abluftsystem angeschlossen. Damit wird erreicht, daß die Belastung durch gasförmige Aktivitätsträger oder durch Aerosole gering bleibt.

Die Verbindung des Behälters mit dem Kreis liegt zweck­ mäßig in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher, da­ mit die Beheizung über den Wärmetauscher auch für die "Abfüll-Leitung" genutzt werden kann. Dort ist auch eine absperrbare Leitung zur Zufuhr von Chemikalien ange­ schlossen, insbesondere für die schon erwähnte Na­ tronlauge.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrie­ ben, 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 bezeich­ net ist. Der Behälter 1 besteht aus gummiertem Kohlenstoff­ stahl und faßt zum Beispiel 35 m³. In seinem unteren Be­ reich ist er mit zwei Temperaturfühlern 5 und 6 versehen, von denen der eine bei Temperaturen über 70°C ein Signal gibt, während der andere bei niedrigeren Temperaturen als 50°C anspricht. Am Boden des Behälters 1 sitzt eine mit einem Ventil versehene und mit einem Blindflansch ver­ schlossene Ablaßleitung 7.

Im unteren Teil des Behälters 1 ist eine Saugleitung 8 angeordnet. Sie führt über ein motorisch stellbares Ventil 9 zu einer Pumpe 10. Der Motor 11 der Pumpe 10 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 Rückschlag­ klappe 14 vorgesehen. Sie ist mit einem Wärmetauscher 16 verbunden, dessen Sekundärkreis von einer Dampfleitung 17 gebildet wird. Die Dampfleitung 17 enthält ein Stell­ ventil 18, dessen Motor 19 in Abhängigkeit von einem Temperaturfühler 20 geschaltet wird. Auch vor dem Wärme­ tauscher 16 ist ein Temperaturfühler 21 vorgesehen. Er gibt die Eintrittstemperatur des Kühlmittels an. Parallel zum Wärmetauscher 16 ist eine pH-Wert-Messung 24 angeord­ net, 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 Kon­ zentratbehälter 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 Über­ druckventils 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.

Hinter dem Wärmetauscher 16 ist an dem Kreis 30 eine Leitung 40 über ein Ventil 41 angeschlossen, die über ein Flüssigkeitsmengenmesser 42 zu einem Eindickungsbe­ hälter 43 führt. Der Eindickungsbehälter 43 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. Fer­ ner sind zwei Flüssigkeitsstandmesser 49 und 50 vorge­ sehen, die bei einer Füllmenge von 190 bzw. 160 Liter ansprechen, wenn 200 Liter-Abfallfässer verwendet werden.

Der Eindickungsbehälter 43 sitzt oberhalb einer Ab­ schirmwand 52. Seine Unterseite ragt jedoch mit einem Stellventil 53 und einer Rohrleitung 54 durch die Ab­ schirmwand 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 Ab­ sauggebläse 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 43 zu einer Kühlfalle 65 und von dort zu einem Destillatbehälter 66, der an eine Abwasserleitung 67 einerseits und eine Abluftlei­ tung 68 andererseits angeschlossen ist.

Die neue Anlage arbeitet so, daß in dem Behälter 1 zu­ nächst das Konzentrat von Verdampfern der nicht weiter dargestellten Abwasseraufbereitungsanlage aufgefangen wird. Wenn der Behälter 1 gefüllt ist und weiter anfallen­ de Konzentrate in einen anderen, in der Figur nicht dar­ gestellten 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 ist. Dieses so eingestellte Konzentrat wird bei einer Tempe­ ratur 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 Meß­ einrichtung 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 Transport­ faß 56 gegeben. Das Transportfaß ist ein Normfaß mit 200 Liter Rauminhalt, so daß die im Behälter 43 einge­ dickte 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 Ab­ stand des Flüssigkeitsspiegels, so daß der Füllungsgrad überwacht werden kann.

Die nach dem neuen Verfahren behandelten Konzentrate kom­ men dann mit dem Faß 56 in ein gesichertes Lager. Von dort können sie aber deswegen, weil die eingedickte Mas­ se erstaunlicherweise zähflüssig bleibt und bei erneu­ ter Erwärmung auf 80°C auch pumpfähig ist, wieder ent­ nommen und weiteren Verarbeitungsvorgängen unterzogen werden, ohne daß dazu besondere Arbeitsgänge erforder­ lich sind, weil Fässer 56 mit den nach der Erfindung behandelten Konzentraten durch Aufheizen und Ausgießen vollständig entleert werden können.

Claims (7)

1. Verfahren zur Behandlung radioaktiver Rückstände aus borat­ haltigen Abwässern von Leichtwasser-Druckreaktoren, die in einer Verdampferanlage, vorzugsweise auf bis zu 20% Feststoffanteil, konzentriert und dann in einem ersten Behälter mit Natronlauge versetzt werden, bevor sie unter Erfassung ihrer Menge in einen zweiten beheizbaren Behälter gegeben und dort eingedickt werden, wobei die eingedickten Konzentrate aus dem zweiten Behälter in einen Lagerbehälter abgefüllt werden und dieser in ein gesichertes Lager gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Behälter mit Hilfe eines äußeren Leitungskreises durchströmt wird, der einen Wärmetauscher und eine Pumpe enthält, daß die Natronlauge in den äußeren Kreis eingespeist wird, bis ein Molverhältnis Natrium zu Bor um 0,7 oder 0,3 erreicht wird, und daß die so eingestellten Konzentrate in einer durch eine integrierende Messung bestimmten Menge in den zweiten Behälter gegeben und auf einen Feststoffgehalt von mindestens 50 Gew.-%, vorzugs­ weise 60 Gew.-%, eingedickt werden, so daß das Endkonzentrat zähflüssig im Lagerbehälter bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das eingestellte Konzentrat aus dem äußeren Leitungskreis in den beheizten Behälter ab­ gefüllt wird.

3. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, 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 Unter­ seite des Behälters (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.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, 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.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Behälter (43) und die Absaughaube (55) über eine gemeinsame Kühlfalle (65) an ein Abgas- oder Abluftsystem (68) angeschlossen sind.

6. Anlage nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (40) des Behälters (43) mit dem Kreis (30) in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher (16) liegt.

7. Anlage nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher (16) eine absperrbare Leitung (37) zur Zu­ fuhr von Chemikalien an den Kreis (30) angeschlossen ist.