DE3318377C2

DE3318377C2 - Verfahren zur Dekontamination von radioaktiv kontaminiertem Eisen- und/oder Stahlschrott

Info

Publication number: DE3318377C2
Application number: DE19833318377
Authority: DE
Inventors: Eike Dipl.-Phys. Dr. 3000 Hannover Gelfort
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1986-05-15
Also published as: BR8402397A; FR2546332A1; JPS6037000A; FR2546332B1; GB8411358D0; DE3318377A1; BE899697A; GB2141866A; GB2141866B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontamination von radioaktiv kontaminiertem Eisen- und/oder Stahlschrott durch Schmelzen des Schrotts in Gegenwart von Verschlackungsmitteln für das Eisen/Stahl-Schmelzen. Um die Restradioaktivität weiter zu verringern, werden erfindungsgemäß zusätzlich inaktive Isotope der in der Schmelze befindlichen radioaktiven Elemente zugegeben und ebenfalls dem Schmelzvorgang unterworfen. Hierdurch wird bewirkt, daß entsprechend der elementspezifischen Löslichkeiten die radioaktiven Isotope der Elemente aus der Schmelze herausgedrängt werden und in die Schlacke gehen, die von der Schmelze getrennt wird. Auf diese Weise erhält man eine Eisen- oder Stahlschmelze mit einer so geringen Restradioaktivität, daß eine Wiederverwendung des Eisens bzw. des Stahls möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekontamination von radioaktiv kontaminiertem Eisen- und/oder Stahlschrott durch Schmelzen des Schrotts in Gegenwart von Verschlackungsmitteln.

Aus dem Bericht der IAEA über den Vortrag von J. H. Cavendish, »Treatment of Metallic Wastes by Smelting«, IAEA SM 234/14, Wien (1979) S. 611 bis 631 ist bereits ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem zur Dekontamination von mit Uran-Fluorverbindungen, Neptunium, Plutonium und Technetium kontaminiertem Stahlschrott dieser nach vorgeschalteter chemischer Reinigung aufgeschmolzen wird. Der Schmelze wird ein Verschlackungsmittel in Form einer Mischung aus Kieselerde und Kalk zugesetzt, wobei sich Uran, Neptunium und Plutonium weitestgehend in der Schlacke abscheiden, die dann abgetrennt wird. Durch dieses Verfahren wird die Abfallbeseitigung durch die erreichte Volumenreduzierung an nicht wiederverwendbaren Schrotteilen vereinfacht Außerdem wird die Wiederverwendung des erschmolzenen schwach radioaktiven Materials vorgeschlagen.

Es ist auch schon ein Verfahren zur Dekontamination von Blei bekannt, VgL Mestre E. P. Cerro, J. Courtault: »La decontamination du plomp« in »Bulletin Informatiques, Scientific et Techniques«, 69 (1963), S. 49 bis 58. Bekannterweise wird Blei, meist in Form von Bleiziegeln, zur Abschirmung energiereicher Strahlung in Laboratorien und ähnlichen Einrichtungen verwendet Wegen der hohen Materialkosten wurde schon früh eine Wiederverwertung des kontaminierten Bleies angestrebt

Bei der Entsorgung von stillgelegten Kernkraftwerken fallen aus dem Bereich des Reaktorkerns stark radioaktive Komponenten an, die für den Transport ins Endlager eine starke Abschirmung benötigen. Im weiteren müssen große Mengen an radioaktiv kontaminierten Stahlteilen entsorgt werden. Es ist bereits bekannt, diese Stahlteile einzuschmelzen und daraus Abschirmungen für radioaktive Behälter aus Beton herzustellen, vgL »Atomenergie. Kerntechnik«, Band 41 (1982) Lfg. 4, S. 279 und 280. Dies ist ein Weg, der das Volumen der Abfälle und damit die Kosten der Einlagerung im Endlager stark reduziert und für die Abfälle eine sinnvolle Verwendung eröffnet

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit an der Oberfläche radioaktiv kontaminiertem Eisen- und/oder Stahlschrott, wie er z. B. aus Wiederaufarbeitungsanlagen anfällt Dabei ist zu beachten, daß sich große, glatte Flächen schnell dekontaminieren lassen, während Nischen, Ecken, Spalten, Stutzen und verschlossene Rohrenden einen größeren Aufwand erfordern. Da die radioaktive Kontamination in den Oberflächenbereichen eine exponentiell verlaufende Tiefenverteilung aufweist, läßt sich ein Punkt finden, nach dem der Aufwand an konventionellen Dekontaminationsmaßnahmen in keinem kostengünstigen Verhältnis zur weiteren Absenkung der radioaktiven Strahlung steht Der Stahlschrott wird auch dann noch eine unzulässig hohe Restradioaktivität aufweisen. Die Menge an radioaktivem Abfall ergibt sich aus der Anwendung der Freigrenze als Grenzwert des Verhältnisses zwischen radioaktivem Abfall und inaktivem Abfall aufgrund der entsprechenden gesetzlichen Verordnungen.

Die Restradioaktivität verhindert in der Regel, daß eine direkte Stahlschrottverwertung eingeleitet werden kann. Dieser Schrott ist als schwach radioaktiver Abfall so zu behandeln, daß er in ein Endlager gebracht werden kann oder so zu dekontaminieren, daß er einwandfrei recycliert werden kann.

Bei dem Dekontaminationsverfahren gemäß dem eingangs genannten IAEA-Bericht und dem dabei erfolgenden Schmelzen des radioaktiv kontaminierten Stahls gehen die radioaktiven Elemente, mit denen die Oberfläche des Stahls kontaminiert ist, in die Schlacke über. Bei dieser bekannten schmeizmetallurgischen Behänd¹ lung erfolgt eine Verschlackung der meisten radioaktiven Elemente, d.h. die radioaktiven Elemente gehen intermetallische Verbindungen ein, weiche leichter sind als der Grundstoff und sich daher in der Schlacke auf der Oberfläche der Schmelze ansammeln. Die Schlacke mit den eingebundenen radioaktiven Elementen kann dann von der Oberfläche der Schlacke abgezogen und zu Endlagergebinden verarbeitet werden. Bei diesem bekannten Dekontaminationsverfahren verbleibt aber noch eine merkliche Restradioaktivität, die eine Wiederverwendung des »dekontaminierten« Stahlschrotts problematisch erscheinen läßt

Die Bestandteile der erwähnten Verschlackungsmittel, wie sie beispielsweise beim Hochofenprozeß eingesetzt werden, sind beispielsweise:

CaO	35-40%
Sio	28-40%
Al₂O₃	5-13%
MgO	2-13%
MnO	10%
T₂O₅	1%
Na₂O	0,1%
K₂O	2%
FeO	1%

wobei auf 1 Tonne Rohstahl 300 bis 800 kg Verschlakkungsmittel kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe, zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Schmelzjkontamination von Eisen- und/oder Stahlschrott anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, nämlich die Zugabe nicht radioaktiver Isotope, wird erreicht, daß entsprechend der elementspezifischen Löslichkeiten die radioaktiven Isotope der Elemente aus der Schmelze gedrängt werden und sich in der Schlacke ansammeln. Hierdurch wird eine erhebliche Verringerung der Restradioaktivität erzielt, so daß eine Stahlschmelze mit

praktisch vernachlässigbarer Radioaktivität entsteht

Da die Menge an radioaktiv kontaminiertem Schrott aus der Stillegung und Reparatur kerntechnischer Anlagen sehr umfangreich ist und große Kosten verursacht wegen des bereitzustellenden Volumens in untertägigen s Endlagern, stellt das erfindungsgemäße Verfahren einen erheblichen Fortschritt dar, da durch die erfindungsgemäße Schmelzdekontamination in größerem Maße Endlagervolumen eingespart werden kann. Der aus der Schmelze gewonnene Stahl kann als Rohstoff recycliert und wiederverwendet werden. Die radioaktive Schlacke kann, so wie beim Stand der Technik, zu einem endlagerfähigen Produkt verarbeitet werden und benötigt ein viel geringeres Lagervohimen als der ursprüngliche radioaktiv kontaminierte Stahlschrott

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden vor allem die Elemente Strontium, Barium, Cer, Europium und Zirkonium erfaßt Die Elemente Caesium und Antimon verdampfen bei dem Schmelzvorgang und können aus dem Abgas ausgefiltert werden. Eine vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens Keim Anspruch 2 gekennzeichnet

Wie im Anspruch 3 angegeben, werden aus dem dekontaminierten Eisen- und/oder Stahlschrott Behälter für die Lagerung von radioaktivem Abfall hergestellt, in die die bei der Dekontamination des radioaktiv kontaminierten Eisen- und/oder Stahlschrotts anfallende Schlacke eingefallt wird.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Dekontamination von radioaktiv kontaminiertem Eisen- und/oder Stahlschrott durch Schmelzen des Schrotts in Gegenwart von Verschlackungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze nicht radioaktive Isotope der in dem Schrott befindlichen radioaktiven Elemente zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht radioaktiven Isotope in Form von Mineralien zugeführt werden.

3. Verwendung des nach dem Verfahren nach den Ansprüchen I oder 2 erzeugten dekontaminierten Eisen- und/oder Stahlschrotts zur Herstellung von Behältern für die Lagerung von radioaktivem Abfall.