DE3222677C2

DE3222677C2 -

Info

Publication number: DE3222677C2
Application number: DE19823222677
Authority: DE
Inventors: Susumu Hitachi Jp Horiuchi; Mikio Katsuta Jp Hirano; Toru Hitachi Jp Saito
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1989-06-22
Also published as: DE3222677A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von radioaktiven Flüssig keiten der im jeweiligen Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 3 angegebenen Gattung.

Aus der US-PS 42 34 448 ist bereits eine Vorrichtung zur Aufbereitung von wäßrigen Lösungen und Suspensionen radio aktiver Abfälle bekannt, bei welcher die sonst unvorbehandel te Flüssigkeit in einer Dünnschicht-Zentrifuge verdampft und die sich an den Zentrifugen absetzenden Feststoffe getrocknet und pulverisiert werden. Vor dem anschließenden Verpressen der die radioaktiv kontaminierten Anteile ent haltenden Feststoffe zu beispielsweise Tabletten, wird der Feuchtegehalt gemessen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes werden die pulverförmigen Fest stoffe einer Waschbehandlung in heißem Wasser unterzogen, um die in den Feststoffen enthaltenen Natriumsulfat-Kristalle wieder in eine Suspension zu überführen. Die dabei gebildete Aufschlämmung wird in einem Sumpf abgelassen. Daneben ist auch eine Auswaschung der Dünnschicht-Trockenzentrifuge mit Heißwasser bei umlaufendem Rotor vorgesehen, wobei das verbrauchte Waschwasser ebenfalls in den Sumpf abgeführt wird. Die im Sumpf gesammelte Trübe wird mittels einer Schlammpumpe zum Systemeinlaß zurückgeführt und weiterbe handelt. Ein gravierender Nachteil dieser bekannten Auf bereitungsanlage liegt darin, daß die wäßrigen Lösungen und Suspensionen vor ihrem Einlaß in die Dünnschicht- Trockenzentrifuge nicht vorkonzentriert bzw. eingedickt werden. Da die in Kernkraftwerken anfallenden radioaktiv kontaminierten Flüssigkeiten nur Feststoffgehalte von ca. 1 Gew.-% enthalten, führt diese fehlende Vorkonzen trierung zwangsläufig zu einer entsprechend großen Über dimensionierung der Zentrifuge. Darüber hinaus fallen beim Waschvorgang der Zentrifuge ebenso wie beim Wiederauf schlämmen des Pulvers große Mengen an Trübe an, deren notwendige Weiterbehandlung die Aufbereitungskapazität der Gesamtanlage erheblich beeinträchtigt, falls diese Trübe der Dünnschicht-Trockenzentrifuge zugeführt werden sollte.

Aus der DE-OS 31 00 290 ist es bei einer ähnlichen Aufbereitungsanlage für radioaktive Abwässer bekannt, die in der Dünnschicht-Trockenzentrifuge anfallenden Dämpfe in einem Kondensator niederzuschlagen, und das anfallende schmutzhaltige Kondensat aus einem Sammelbehälter in einen Einlaufsammler zu überführen, der auch die radioaktiven Abwässer vor ihrem Eindampfen aufnimmt. Waschvorgänge der Trockenzentrifuge sind nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Betriebsbelastung der Dünnschicht-Trockenzentrifuge wesentlich zu vermindern und ihren Wirkungsgrad sowie ihre Standzeit zu steigern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruchs 1 bzw. des Vorrichtungs anspruchs 3 gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit einer Aufbereitungsanlage anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Flußdiagramm einer Aufbereitungsanlage für radioaktive Abfall-Flüssig keiten bei der die Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2, 3 in Flußdiagrammen Ausführungsbei spiele der Erfindung.

In der Aufbereitungsanlage nach Fig. 1 wird eine wäßrige radio aktive Abfallflüssigkeit mit einem Feststoffgehalt von ca. 1 Gew.-% über eine Leitung 201 in einen Einlaufsammler 105 eingeleitet und gelangt aus diesem über eine Leitung 202 in einen Eindampfer 101 mit einer Heizung 102, in welchem sie bei 65 bis 120°C eingedampft und konzentriert wird. Der erzeugte Dampf strömt über eine Leitung 203 in einen Kondensator 103. Das erhaltene Kondensat wird auf elektrische Leitfähigkeit und Radioaktivität überwacht und entweder über eine Leitung 204 abgeführt oder eine Nachbehandlung unterzogen.

Das Konzentrat aus dem Eindampfer 101 enthält ca. 1 Gew.-% Feststoffe und wird über eine Leitung 205, eine Pumpe 104 und eine Leitung 206 einem Zwischensammler 5 zugeführt. Aus diesem Zwischensammler 5 gelangt das Konzentrat über eine Leitung 301 und eine Pumpe 6 in den oberen Teil einer Dünnschicht-Trockenzentrifuge 1. Diese Zentrifuge enthält einen mit Flügeln 2 besetzten Rotor 3, der von einem Motor 4 angetrieben wird. In einem Austragsstutzen 317 für die getrockneten Feststoffe ist ein Dreiwegeventil 7 ange ordnet. Der obere Teil der Dünnschicht-Trockenzentrifuge 1 ist über eine Dampfleitung 302 an einen Tropfenabscheider 8 angeschlossen, der über eine Dampfleitung 303 und eine Kondensat-Rücklaufleitung 304 mit einem Kondensator 9 verbunden ist.

Das aus dem Zwischensammler 5 zugeführte Konzentrat wird in der Dünnschicht-Trockenzentrifuge 1 bei 150 bis 180°C getrocknet und pulverisiert. Die getrockneten Feststoffe werden durch den Austragsstutzen 317, das Dreiwegeventil 7 und eine Leitung 307 abgeführt. Der bei der Trocknung und Pulverisierung in der Dünnschicht-Trockenzentrifuge 1 erzeugte Wasserdampf wird dem Tropfenabscheider 8 zugeführt und im Kondensator 9 niedergeschlagen. In der Dünnschicht- Trockenzentrifuge 1 wird das eingeleitete Konzentrat durch die umlaufenden Flügel 2 an die Zentrifugenwand geschleudert und bildet dort eine flüssige Dünnschicht, deren Flüssigkeits anteil beim Abfließen verdampft und deren Feststoffanteile von den rotierenden Flügeln 2 abgeschält werden. Im Trocken abscheider 8 werden Partikel und Tropfen aus dem Wasser dampf abgeschieden, bevor der gereinigte Wasserdampf im Kondensator niedergeschlagen wird. Das gebildete Kondensat fließt in den Tropfenabscheider 8 zurück, um den einströmen den Wasserdampf aus der Dünnschicht-Trockenzentrifuge 1 auszuwaschen, und wird anschließend über eine Leitung 306 in einen Sammelbehälter 11 geleitet.

In der Dünnschicht-Trockenzentrifuge werden die Feststoffe von den Flügeln 2 während des Verdampfungs- und Trocknungs vorgangs verwirbelt und lagern sich als Verschmutzung auf dem Rotor 3, den Flügeln 2 und anderen Bauteilen ab. Diese Verschmutzungen müssen durch gesonderte Reinigungs vorgänge der Dünnschicht-Trockenzentrifuge 1 entfernt werden, damit deren Wirkungsgrad, insbesondere der Wärme übertragungs-Wirkungsgrad, erhalten bleibt. Das Waschen der Dünnschicht-Trockenzentrifuge 1 erfolgt durch Einleiten von heißem Wasser über eine Leitung 310 bei umlaufendem Rotor 3. Das verschmutzte Waschwasser fließt über die Leitung 305 nach Umschalten des Dreiwegeventils 7 in den Sammelbehälter 11.

Es wurde festgestellt, daß ca. 5 Gew.-% der Feststoffe des der Dünnschicht-Trockenzentrifuge zugeführten Konzen trats sich in der Zentrifuge 1 ansammeln und etwa 1 Gew.-% der Feststoffe im Konzentrat in dem aus dem Tropfenabschei der 8 abgeführten Kondensat enthalten sind. Im verschmutzten Waschwasser und im Kondensat befinden sich Natriumsulfat, Filterschlamm und Ionenaustauscherharz in gelöster oder suspendierter Form.

Bei der Anlage nach Fig. 1 wird das Schmutzwasser aus dem Sammelbehälter 11 über die Leitung 308, die Pumpe 14, die Leitungen 309, 207 in den Einlaufsammler 105 oder über die Leitung 311 in den Zwischensammler 5 zurückgeführt. Die Menge an verschmutztem Waschwasser aus der Dünnschicht- Trockenzentrifuge 1 und an Kondensat entspricht jedoch mindestens der Menge des in der Dünnschicht-Trockenzentrifuge 1 aufzubereitenden Konzentrats, so daß die Aufbereitung des Schmutzwassers etwa 50% der Betriebskapazität der Zentrifuge 1 in Anspruch nimmt, was deren Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit um die Hälfte verringert. Ferner unterliegt das im Schmutzwasser enthaltene Kunstharzpulver im Eindampfer 101 einer thermischen Zersetzung und die entstehenden leichtflüchtigen organischen Stoffe gehen im Kondensat in Lösung, was dessen Qualität (elektrische Leitfähigkeit, pH-Wert, etc.) vermindert und zur Korrosion der Heizeinrichtung 102 und der Wandung des Eindampfers 101 führt.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 2 entspricht dem ge strichelten Block in Fig. 1, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem Ausführungs beispiel ist anstelle des Sammelbehälters 11 in Fig. 1 ein Absetzbehälter 12 vorgesehen, der das feststoffhaltige Kondensat und das verschmutzte Waschwasser aus der Dünn schicht-Trockenzentrifuge 1 aufnimmt. Die am Boden des als Eindicker arbeitenden Absetzbehälters 12 abgelagerten Feststoffe werden von einem in Bodennähe angeordneten Rührausstoßer 13 aufgewirbelt und über eine Leitung 307, 309, 311 mittels der Pumpe 14 in den Zwischensammler 5 gefördert. Das Klarwasser wird aus dem Absetzbehälter 12 über eine Dekantierleitung 315, eine Dekantierpumpe 16 und eine Leitung 336 dem Einlaufsammler 105 zugeführt. Eine bestimmte Menge an Kondensat und Waschwasser wird solange im Absetzbehälter 12 gesammelt, daß die darin enthaltenen Feststoffe sedimentieren können. Dieser Absetz vorgang wird wiederholt, bis die abgeschiedenen Feststoffe etwa 10 Vol.-% der Kapazität des Absetzbehälters 12 aus machen. Danach werden die sedimentierten Feststoffe im Absetzbehälter 12 durch den Rührausstoßer 13 bei laufender Pumpe 14 aufgerührt und die so erzeugte Aufschlämmung wird zum Zwischensammler 5 zurückgeführt und in der Dünn schicht-Trockenzentrifuge 1 entwässert und getrocknet.

Der Feststoffanteil im Absetzbehälter 12 soll 5 bis 15 Vol.-% seiner Gesamtkapazität betragen, wobei unterhalb von 5 Vol.-% der Wirkungsgrad gering wird und oberhalb von 15 Vol.-% die Überführung zum Zwischensammler 5 schwierig wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Trocknung und Pulverisierung des Schmutzwassers nicht nach jedem Waschvorgang erforderlich, was die Belastung der Anlage durch Aufbereitung des Schmutzwassers erheblich verringert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind wiederum die gleichen Teile wie in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es erfolgt jedoch eine zusätzliche Aufbereitung von Waschwasser, das beim Reinigen eines Pelletierers 18 mit Heißwasser anfällt. Der Pelletierer 18 ist an die Auslaßleitung 307 stromab des Dreiwegeventils 7 einge schaltet und dient zur Granulierung des getrockneten Feststoffs. Ein Dreiwegeventil 19 steuert den Pelletaustrag zur Lagerung und die Ableitung von verschmutztem Waschwasser aus dem Pelletierer 18 zum Absetzbehälter 12. Der Pelletierer 18 wird mit Heißwasser gewaschen, das durch eine Leitung 320 zugeführt wird. Im Absetzbehälter 12 wird das ver schmutzte Waschwasser aus dem Pelletierer 18 mit dem Wasch wasser und dem Kondensat aus der Dünnschicht-Trockenzentrifuge 1 vermischt und anschließend wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 behandelt.

Claims

1. Verfahren zur Aufbereitung von radioaktiven Flüssigkei ten,
bei welchem die in der Flüssigkeit enthaltenen Fest stoffe in einer Dünnschicht-Trockenzentrifuge als Pulver abgeschieden und die dabei gebildeten Dämpfe in einem Kondensator niedergeschlagen werden,
bei welchem die Dünnschicht-Trockenzentrifuge mit Heißwasser bei laufendem Rotor periodisch ausge waschen wird und
bei welchem das verschmutze gesammelte Waschwasser in der Dünnschicht-Trockenzentrifuge weiterbehandelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die radioaktive Flüssigkeit durch Eindampfen konzen, triert und nur das Konzentrat nach einer Zwischenspei cherung der Dünnschicht-Trockenzentrifuge zugeführt wird, und
daß das aus dem Zentrifugen-Dampf gebildete Kondensat zu sammen mit dem verschmutzten Waschwasser durch Sedimenta tion eingedickt wird, wobei das bei der Sedimentation er haltene Klarwasser durch Eindampfen konzentriert und zusammen mit der Aufschlämmung nach einer Zwischenspeiche rung der Dünnschicht-Trockenzentrifuge zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die getrockneten Feststoffe pelletiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Pelletierer periodisch mit Heißwasser gewaschen wird, daß das dabei erhaltene verschmutzte Waschwasser zusammen mit dem Waschwasser und dem Kondensat aus der Dünnschicht-Zentrifuge durch Sedimentation einge dickt wird.

3. Vorrichtung zur Aufbereitung von radioaktiven Flüssig keiten, bestehend
aus einer Dünnschicht-Trockenzentrifuge,
aus einem Kondensator für den in der Trockenzentri fuge erzeugten Dampf,
aus einer Zuleitung für heißes Waschwasser in die Trockenzentrifuge,
aus einem Sammelbehälter für das verschmutzte Wasch wasser aus der Trockenzentrifuge, und
aus einer Rückführung vom Sammelbehälter zum Einlauf der Trockenzentrifuge,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Dünnschicht-Trockenzentrifuge (1) ein Zwischen sammler (5) und ein Eindampfer (101) vorgeschaltet sind und
daß der über Zuleitungen (305, 306) mit der Dünn schicht-Trockenzentrifuge (1) und mit den Kondensator (9) verbundene Sammelbehälter (12) als Sedimentationsbehälter ausgebildet und einerseits über eine Klarwasserleitung (316) mit dem Einlaufsammler (105) sowie andererseits über eine Schlammleitung (309) und eine Pumpe (14) mit dem Zwischensammler (5) der Dünnschicht-Trocken zentrifuge (1) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Sedimentationsbehälter (12) ein Strahlrührer (13) vorgesehen ist, der über eine Leitung (312) an die Schlammleitung (309) stromab der Pumpe (14) angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 mit einem Pelletie rer für den Feststoffaustrag der Dünnschicht-Trockenzen trifuge, dadurch gekennzeichnet, daß der Pelletierer (18) an eine Waschwasserleitung (320) angeschlossen und über ein Dreiwegeventil (19) mit dem Sedimentationsbehälter (12) verbunden ist.