DE3140657A1

DE3140657A1 - "verfahren zum endkonditionieren von schadstoffe, insbesondere radioaktive und/oder toxische schadstoffe, enthaltender waessriger loesung"

Info

Publication number: DE3140657A1
Application number: DE19813140657
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Wilhelm Dr.-Ing. 6457 Maintal Ledebrink; Christian Ing.(grad.) 8752 Mainaschaff Ost
Original assignee: Alkem GmbH
Current assignee: Alkem GmbH
Priority date: 1981-10-13
Filing date: 1981-10-13
Publication date: 1983-04-28
Also published as: DE3140657C2

Description

Verfahren zum Endkonditionieren von Schadstoffe,
insbesondere radioaktive und/oder toxische Schadstoffe, enthaltender wäßriger Lösung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Endkonditionieren von Schadstoffe, insbesondere radioaktive undfoder toxische Schadstoffe, enthaltender wäßriger Lösung durch Einbinden in Zement.
Ein derartiges Verfahren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 3 001 629 bekannt. Bei diesem Verfahren werden neutrale radioaktive wäßrige Abfallösungen als Bindewasser für Zement benutzt. Es wurde jedoch gefunden, daß gewisse radioaktive Abfallösungen zu Zementkörpern führen, die im Laufe der Zeit Ammoniak freisetzen und deren Festigkeit und Konsistenz hierdurch nachteilig beeinflußt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Weiterbildung des bekannten Verfahrens hier Abhilfe zu schaffen und das Ausbilden von Ammoniak in den Zementkörpern zu verhindern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der neutralen oder sauren wäßrigen Lösung vor dem Einbinden bei einer Temperatur oberhalb von 600C Natriumnitrit zum Zersetzen von Ammoniumionen zugegeben wird.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Ammoniakbildung in den Zementkörpern auftritt, wenn in der als Bindewasser verwendeten radioaktiven wäßrigen Abfalllösung Ammoniumverbindungen wie z. B. Ammoniumnitrat oder Ammoniumchlorid enthalten sind. Das der wäßrigen Lösung zugesetzte Natriumnitrit reagiert mit den Ammonium-Ionen unter Bildung von Stickstoff und Wasser, so daß keine Ammoniumionen in den Zement eingebunden werden können und deshalb auch kein Ammoniak mehr freigesetzt wird.
Es ist zwar bekannt, z. B. Ammoniumnitrat in wäßrigen Abfallösungen durch elektrochemische Umsetzung, durch thermische Verfahren oder durch chemothermische Verfahren zu zersetzen, diese wäßrigen AbfaLlösungen werden jedoch nicht in Zement eingebunden, sondern verdampft. Die trockenen Rückstände werden in Glas, Keramik oder anderen nicht zementartigen Produkten eingebunden. In diesen bekannten Verfahren werden nicht nur die Ammoniumionen sondern auch die Nitrationen zu gasförmigen Produkten zersetzt, da das Einbinden bei sehr hohen Temperaturen erfolgt, bei denen sich Nitrationen in störender Weise thermisch zersetzen können.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren verläuft demgegenüber das Einbinden der wäßrigen Lösung in Zement bei niedrigen Temperaturen, so daß Nitrationen nicht zersetzt zu werden brauchen. Deshalb kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mit sehr viel weniger Aufwand durchgeführt werden.
In der waßrigen Lösung cnthaltenc Schadstoffe können viel fach als Katalysatoren wirksam sein, die die Zersetzung von Ammoniumverbindungen durch Natriumnitrit begünstigen.
Es ist deshalb günstig, diese Katalysatorwirkung auszunützen und der wäßrigen Lôsung erst nach dem Zersetzen der Ammoniumionon F@llungsreagenzien zum Ausfällen von Schadstoffen z@zuseizen, die als Niederschlag abgetrennt werden, so daß Schadstoffe nur in geringer Konzentration in den Zementkörpern eingebunden werden.
Die Erfindung und i'are Vorteile seien an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert: In einem Reaktionsgefäß, welches mit einer Heizung und einer Rührvorrichtung versehen ist und dem ein Rückflußkühler zugeordnet ist, wird eine wäßrige Abfallösung vorgelegt und erwärmt, die einem Prozeß zur Konversion von Plutoniumverbindungen entstammt. Diese wäßrige Abfallösung hat einen pH-Wert im Bereich von 3 bis 7, beispielsweise von 4, und eine Ammoniumnitratkonzentration von 300 g/Ltr. Diese wäßrige Lösung wird auf 700C erwärmt.
Anschließend wird ihr Natriumnitrit in überstöchiometrischem Verhältnis in Bezug auf das in ihr enthaltene Ammoniumnitrat, z. B. 380 gNaNO2 pro Liter Lösung zudosiert.
Das Natriumnitrit setzt sich mit dem Ammoniumnitrat nach folgender chemischer Gleichung zu Stickstoff, Wasser und Natriumnitrat um: Da diese Reaktion exotherm verläuft, kann die wäßrige Abfallösung je nach ihrem Salzgehalt sogar zum Sieden gebracht werden, so daß aus ihr schadstoffreies Wasser abdestilliert werden kann. Das anfallende Natriumnitrat Na NO3 läßt sich gut zementieren und beeinflußt die Eigenschaften des Zements nicht, wenn es nicht in extrem hoher Konzentration vorliegt.
Überschüssiges Natriumnitrit in der wäßrigen Abfallösung hat ebenfalls keinen Einfluß auf die Konsistenz des festen Zementkörpers, es trägt vorteilhafterweise im Zementkörper sogar noch zur Verringerung einer möglichen Radiolysegasbildung bei.
Nach dem Zersetzen des Ammoniumnitrats wird der wäßrigen Abfallösung zur weiteren Verringerung der Plutonium-Restkonzentration pro Liter 10 ml einer 0,1 molaren Eisen (III)-Nitratlösung als Fällungsreagenzien zugesetzt.
Nach dem Homogenisieren der wäßrigen Lösung wird diese durch Zusetzen von Natriumhydroxid als alkalische Reagenzie schwach alkalisiert (pH = 9).
Aus der wäßrigen Abfallösung fallen hierauf eine Mischung von Plutoniumhydroxid und Eisenhydroxid und gegebenenfalls noch andere Schwermetallhydroxide wie beispielsweise Uranhydroxid, Americiumhydroxid und andere aus, die mit einer Zentrifuge von der wäßrigen Abfallösung getrennt werden können. Die wäßrige Abfallösung wird schließlich durch Zusetzen von Zement verfestigt.
Aus den abgetrennten Hydroxiden kann Kernbrennstoff wie Plutonium oder Uran abgetrennt und in den Konversionsprozeß zurückgeführt werden.
4 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche ).Verfahren zum Endkonditionieren von Schadstoffe, insbesondere radioaktive und/oder toxische Schadstoffe, enthaltender wäßriger Lösung durch Einbinden in Zement, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der neutralen oder sauren wäßrigen Lösung vor dem Einbinden bei einer Temperatur oberhalb von 60°C Natriumnitrit zum Zersetzen von Ammoniumionen zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch I, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine wäßrige Lösung mit einem pH-Wert im Bereich von 3 bis 7 verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, a a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der wäßrigen Lösung nach dem Zersetzen der Ammoniumionen Fällungsreagenzien zum Ausfällen von Schadstoffen zugesetzt werden, die als Niederschlag abgetrennt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der wäßrigen Lösung als rällungsreagenzien zum Ausfällen von Plutonium enthaltenden Schadstoffen Uranylnitrat oder Schwermetall-, 3+ vorzugsweise Fe c Ionen, zusammen mit alkalischen Reagenzien zugesetzt werden.