DE3435528A1

DE3435528A1 - Verfahren zur verfestigung radioaktiver fluessigkeiten durch ausfaellen

Info

Publication number: DE3435528A1
Application number: DE19843435528
Authority: DE
Inventors: Dietmar 8520 Erlangen Bege; Lydia Dipl.-Ing. 8750 Aschaffenburg Fuchs; Siegfried Dipl.-Ing. 6472 Altenstadt Meininger
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Areva GmbH
Priority date: 1984-09-27
Filing date: 1984-09-27
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3435528C2

Description

Verfahren zur Verfestigung readiokativer Flüssigkeiten
durch Ausfällen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verfestigung radioaktiver Flüssigkeiten durch Ausfällen mit Hilfe von Chemikalien und gegebenenfalls Mischen mit einem Bindemittel.
Wie in der DE-OS 31 10 491 angegeben ist, hat man bei Borsäure enthaltendem radioaktiven Abwasser durch Zugabe verschiedener Chemikalien, vor allem von Natronlauge und Oxalsäure, Borsäure ausgefällt, die als Sedimentschlamm weiterbehandelt wird. Für die Behandlung des Sedimentschlamms ist das Einbetten in eine Matrix aus Beton, Bitumen, Kunststoff oder dergleichen angegeben.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Verfestigung mit einem geringeren Aufwand sowohl an Chemikalien als auch Behandlungsschritten zu erreichen und dennoch ein möglichst kleines Abfallvolumen zu erhalten.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren der eeingangs genannten Art so durchgeführt, daß als Chemikalien feste Substanzen verwendet werden, mit denen die radioaktiven Hauptinhaltsstoffe in einer topochemischen Reaktion zu schwer wasserlöslichen Verbindungen als Matrix zur Fixierung des radioaktiven Inventars umgesetzt werden.
Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, daß mit einer topochemischen Reaktion Substanzen entstehen, die als Matrix zur Fixierung des radioaktiven Inventars besonders geeignet sind. Deshalb kommt man mit der Zugabe solcher feste Substanzen in aller Regel bereits zu einem Produkt, das mit geringem Aufwand für die Endlagerung fertig konditioniert werden kann, wie folgende Ausführungsbeispiele noch näher zeigen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Reaktionsprodukte durch vorheriges Eindicken als krümelige Masse oder hochkonzentrierte Suspension hergestellt werden. Man kann aber auch so vorgehen, daß die Reaktionsprodukte nach der topochemischen Reaktion durch Filtration von Überschußwasser abgetrennt werden. In beiden Fällen erhält man eine nahezu nur noch erdfeuchte krümelige Masse oder eine eben pumpfähige hochkonzentrierte Suspension, die so zwischengelagert oder durch Bindemittelzugabe leicht endlagerfähig konditioniert werden kann.
Die weitere Behandlung der vorgenannten Produkte kann vorteilhaft darin bestehen, daß die Reaktionsprodukte verpreßt werden. Dabei können vor dem Verpressen feste Abfallstoffe zugemischt werden. Solche festen Abfallstoffe, die ihrerseits radioaktiv sind und deswegen mit der Erfindung kostengünstig beseitigt werden können, sind zum Beispiel Ionenaustauscherharze, Filterhilfsmittel, Verbrennungsrückstände oder auch Schrotteile.
Sie sind nach dem Verpressen im Matrixmaterial fest eingebunden und damit für die Endlagerung geeignet.
Das Pressen kann vorteilhaft in Kartuschen erfolgen, um die Handhabung der Preßlinge zu erleichtern. Geeignete Preßdrücke liegen im Bereich von 100 bis 1000 bar.
Sie führen zu formstabilen und gegenüber bekannten Verfahren stark volumenverringerten Endlagerprodukten. Die Auslaugbeständigkeit kann bei Bedarf auch noch durch Zusatz bekannter Bindemittel, insbesondere von Zement, vergrößert werden. Hierbei sind die benötigten Bindemittelmengen wesentlich geringer als bei der bekannten Verfestigung flüssiger Abfälle, bei denen die gesamte Flüssigkeit umgesetzt wird. Sie betragen z.B. für Zement 10 bis 20% der trockenen Abfallmenge, für Bitumen höchstens etwa 40S im Fall der bisherigen Anwendung.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die folgenden drei Anwendungsbeispiele: Anwendungsbeispiel I Verfestigung verbrauchter Elektropolierbäder Von einer 85%igen Phosphorsäure, die als Elektropolierlösung zur Dekontamination von metallischen Kernreaktorbauteilen diente, wurde 1 1 bei intensiver Durchmischung mit ca. 1,97 kg Calciumhydroxid versetzt. Das Molverhältnis liegt zwischen 1: 1,5 und 1: 1,8. Es fällt die schwer lösliche Verbindung Calciumphospat an. Zur Homogenisierung des krümeligen, trockenen Produktes wurde das Mischwerkzeug nach beendeter Ca (OH)2-Zugabe noch einige Minuten in Betrieb belassen.
Das hergestellte Pulver wurde in einer Kartusche eingefüllt und mit einer hydraulischen Presse bei einem 2 Druck von 25 kg/cm2 verpreßt.
Als Produkt ergab sich ein sehr harter, wasserstabiler 3 Preßling mit einer Dichte von 1,7 kg/dm , der in normalen Gebinden, z.B. 200-1-Normfässern, end- und zwischengelagert werden kann.
Anwendungsbeispiel II Verfestigung von Ionentauscher-Regeneratorflüssigkeit Regenerierabwässer, die vor allem Natriumsulfat enthalten, wurden bis zu einem Natriumsulfat: Wasser-Verhältnis von 43:57 eingedickt. Ein Kilogramm dieses eingedickten Konzentrats wurde in einer Mischvorrichtung mit 445 g Kalkhydrat und 156 g Aluminiumhydroxid versetzt und die erhaltene pumpfähige Mischung in eine Kartusche gefüllt. Nach einer Reaktionszeit von sechs Stunden, in der die Mischung zu erstarren beginnt, wurde die Kartusche in einer hydraulischen Vorrichtung mit einem Druck von 25 kg/cm2 verpreßt.
Es ergab sich ein formstabiler Körper, der ohne weitere Behandlung zwischen- oder endgelagert werden kann.
Anwendungsbeispiel III Verfestigung Bor enthaltender Verdampferkonzentrate Ein Liter borhaltiges Verdampferkonzentrat mit einem Borgehalt von 90 g/1 wurde mit 615 g feinteiligem Aluminiumhydroxid, 140 g Kieselgur und 50 g Calciumoxid vermischt. Die flüssige Mischung wurde in eine Kartusche gefüllt und nach einer Reaktionszeit von 12 Stunden in einer Presse zu einem druckfesten Produkt verdichtet, das endlagerungsgeeignet war.
6 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Verfestigung radioaktiver Flüssigkeiten durch Ausfällen mit Hilfe von Chemikalien und gegebenenfalls Mischen mit einem Bindemittel d a d u r c h gekennzeichnet, daß als Chemikalien feste Substanzen verwendet werden, mit denen die radioaktiven Hauptinhaltstoffe in einer topochemischen Reaktion zu schwer wasserlöslichen Verbindungen als Matrix zur Fixierung des radioaktiven Inventars umgesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsprodukte durch vorheriges Eindicken als krümelige Masse oder hochkonzentrierte Suspension hergestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsprodukte durch Filtration von Überschußwasser abgetrennt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsprodukte verpreßt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verpressen feste Abfallstoffe zugemischt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsprodukte in Kartuschen verpreßt werden.