DE4324818C2 - Verfahren zum Entsorgen von Ionenaustauscherharz - Google Patents
Verfahren zum Entsorgen von IonenaustauscherharzInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsorgen von Ionenaustauscherharz, insbeson
dere von Polystyrol-Ionenaustauscherharz.
Ionenaustauscherharz wird beispielsweise in einem Kernkraftwerk eingesetzt, um radioak
tive Isotope aus einem Wasser- oder Flüssigkeitsstrom zu entfernen. Wenn nach einer
Betriebszeitspanne das Ionenaustauscherharz keine Ionen mehr aufnehmen kann, muss es
gereinigt oder entsorgt werden. Es enthält dann radioaktive Stoffe. Es kann auch toxische
Schwermetalle enthalten.
Bisher war es üblich, mit radioaktiven Stoffen beladenes Ionenaustauscherharz mit Zement
zu vermischen und aushärten zu lassen. Auf diese Weise gebildete betonähnliche Blöcke
wurden einem Endlager zugeführt. Die Zugabe von Zement führt zu einer Volumen- und
Gewichtsvergrößerung des zu lagernden Stoffes, so dass ein entsprechend großes Endlager
zur Verfügung gestellt werden muss.
Es ist auch bekannt, Ionenaustauscherharz zu pressen, um bei höherer Dichte ein kleineres
Volumen zu erhalten. Es hat sich aber herausgestellt, dass gepresstes Ionenaustauscherharz,
sofern es mit Wasser in Kontakt kommt, quellen kann. Dieser Quellvorgang kann sogar zu
einer Zerstörung des Behälters, in dem sich das Ionenaustauscherharz befindet, führen.
Danach ist eine Auslaugung durch Wasser zu befürchten.
Ein Verfahren zum Einschränken der Quellfähigkeit von Ionenaustauscherharz ist in der
EP 0 294 260 A1 beschrieben. Dabei wird die Struktur des Ionenaustauscherharzes
verändert, indem durch Zugabe einer Salzlösung im Ionenaustauscherharz befindliche
Ionen durch andere Ionen ersetzt werden. Es werden Lösungen von Kalzium-, Berillium-
oder Strontiumsalzen eingesetzt. Diese Umwandlung des Ionenaustauscherharzes dient
ausschließlich dazu, die Quellfähigkeit zu verringern. Um eine lagerfähige Substanz zu
bekommen, muss dem veränderten Ionenaustauscherharz ein Bindemittel, wie beispiels
weise Zement, beigefügt werden.
Aus der DE-OS 24 53 148 ist ein Verfahren zur Konditionierung radioaktiver Stoffe
bekannt, bei dem Ionenaustauscherharz durch Zentrifugieren getrocknet und
anschließend mit einem Teil an ungesättigtem Polyesterharz oder Epoxiharz vermischt
wird, d. h. - mit anderen Worten - ein Verfahren zum Entsorgen von Ionenaustauscher
harz, insbesondere von Polystyrol-Ionenaustauscherharz, bei dem das Ionenaustauscher
harz getrocknet und es danach zum teilweisen Anflösen mit einem organischen Lösungs
mittel versetzt wird.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entsorgen von Ionen
austauscherharz anzugeben, das gewährleistet, daß die einem Endlager zuzufüh
rende Substanz einerseits ein gleichbleibendes Volumen aufweist und nicht ausge
laugt werden kann und andererseits ein möglichst geringes Volumen und Gewicht
hat.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Ionenaustauscher
harz getrocknet wird, daß es danach teilweise aufgelöst wird und daß es danach
verdichtet wird.
Im ersten Verfahrensschritt wird das Volumen des Ionenaustauscherharzes durch
das Trocknen verringert. Daran schließt sich der wesentliche zweite Verfahrens
schritt an. In diesem zweiten Verfahrensschritt wird das getrocknete Ionenaus
tauscherharz teilweise aufgelöst. Dabei werden die einzelnen Körner des Ionenaus
tauscherharzes an ihren Oberflächen klebrig. Im dritten Verfahrensschritt wird das
getrocknete und teilweise aufgelöste Ionenaustauscherharz verdichtet. Das Verdich
ten führt zu einer Volumenreduzierung. Wesentlich ist jedoch, daß, weil die Körner
des Ionenaustauscherharzes klebrig sind, diese nach dem Verdichtungsschritt anein
ander kleben. Es entsteht ein Preßkörper.
Der mit dem Verfahren nach der Erfindung entstehende Körper ist mechanisch sehr
stabil. Außerdem ist das teilweise aufgelöste und verdichtete Ionenaustauscherharz
im Preßkörper bei einer Zugabe von Wasser nicht mehr quellfähig.
Der Preßkörper kann, ohne daß ein weiterer Verfahrensschritt, wie beispielsweise
die Zugabe von Zement, notwendig wäre, einem Endlager zugeführt werden. Da
kein Bindemittel nötig ist, hat der Preßkörper ein sehr kleines Volumen, so daß man
mit weniger Endlagerplatz auskommt. Da das Ionenaustauscherharz im Preßkörper
nicht quellfähig ist, braucht der Preßkörper im Endlager auch nicht vor einem Zu
tritt von Wasser geschützt zu werden.
Das Volumen des Preßkörpers bleibt vorteilhafterweise stabil. Darüber hinaus wird
durch das Verkleben der Körner des Ionenaustauscherharzes der Vorteil erzielt, daß
der Preßkörper gegen Auslaugung weitgehend resistent ist.
Das Ionenaustauscherharz ist insbesondere ein Polystyrol-Ionenaustauscherharz.
Die Körner eines solchen Ionenaustauscherharzes können mit einfachen Mitteln
teilweise aufgelöst werden.
Der erste Verfahrensschritt, das Trocknen des Ionenaustauscherharzes, erfolgt bei
spielsweise bei einer Temperatur unter 100°C. Eine solche relativ niedrige Tempe
ratur ist zu wählen, wenn bei einer höheren Temperatur aufgrund eines resultieren
den hohen Staubanteiles eine Staubexplosion zu befürchten wäre, oder wenn bei
einer höheren Temperatur Reaktionsprodukte, wie nitrierte Aromate, entstehen
könnten, die selbstentzündlich sind. Es könnte dann nämlich zu einer Verpuffung
kommen.
Das Ionenaustauscherharz kann auch im Vakuum getrocknet werden.
Zum teilweisen Auflösen des getrockneten Ionenaustauscherharzes wird dieses bei
spielsweise mit mindestens einem organischen Lösemittel versetzt. Solche Lösemit
tel ermöglichen vorteilhafterweise ein teilweises Auflösen der Körner des Ionenaus
tauscherharzes innerhalb einer Zeitspanne von wenigen Minuten bis zu einigen
Stunden. Das gilt insbesondere dann, wenn es sich um ein Polystyrol-Ionenaus
tauscherharz handelt.
Der Volumenanteil des mindestens einen organischen Lösemittels an der Mischung
aus getrocknetem Ionenaustauscherharz und organischem Lösemittel beträgt bei
spielsweise mindestens 2%. Bei einem solchen Volumenanteil kann das teilweise
Auflösen der Körner des Ionenaustauscherharzes optimal erfolgen.
Das organische Lösemittel kann Keton, Alkolhol, Ester und/oder Glykoläther sein.
Diese Lösemittel zeichnen sich neben ihrer guten Wirksamkeit durch gute Umwelt
verträglichkeit und geringe Explosionsgefahr aus.
Als organisches Lösemittel können jedoch auch aromatischer Kohlenwasserstoff,
Chlorkohlenwasserstoff und/oder Äther eingesetzt werden.
Das organische Lösemittel kann auch eine stickstoffhaltige und/oder eine schwefel
haltige Verbindung sein und/oder eine solche Verbindung enthalten.
Beim dritten Verfahrensschritt, dem Verdichten, wird das getrocknete und teilweise
aufgelöste Ionenaustauscherharz beispielsweise auf ein Drittel seines Volumens
verdichtet. Dadurch erzielt man eine gute Verklebung der einzelnen teilweise aufge
lösten Körner des Ionenaustauscherharzes.
Das Verdichten erfolgt beispielsweise durch Pressen mit einem Druck zwischen
100 kp/cm2 und 1000 kp/cm2. Das entspricht ungefähr einem Druck zwischen
107 Pa und 108 Pa. Ein derartiger Druck bewirkt vorteilhafterweise eine
Verdichtung und eine optimale Verklebung.
Das beim Verdichten entweichende Lösemittel wird beispielsweise aufgefangen und
kann erneut verwendet werden. Dadurch wird vorteilhafterweise die Menge des zu
entsorgenden überschüssigen Lösemittels stark verringert.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß
bei der Entsorgung von Ionenaustauscherharz ein kleiner, formstabiler und auslaug
beständiger Preßkörper gebildet wird, der schon wegen seines geringen Volumens
nur wenig Platz in einem Endlager benötigt und der darüber hinaus keine aufwendi
gen Mittel und Vorrichtungen zum Verhindern einer Auslaugung bei Zutritt von
Wasser benötigt. Dadurch wird das Lagervolumen weiter verkleinert.
Im übrigen ist der Preßkörper nicht quellfähig.
Claims (11)
1. Verfahren zum Entsorgen von Ionenaustauscherharz, insbesondere von Polystyrol-
Ionenaustauscherharz, bei dem das Ionenaustauscherharz getrocknet wird, es danach
teilweise aufgelöst wird und es danach verdichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ionenaustauscherharz bei einer Tempera
tur unter 100°C getrocknet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Ionenaustauscherharz im Vakuum ge
trocknet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete Ionenaustauscherharz zum
teilweisen Auflösen mit mindestens einem organischen Lösemittel versetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil des mindestens einen
organischen Lösemittels an der Mischung aus getrocknetem Ionenaustauscherharz und
organischem Lösemittel mindestens 2% beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine organische Lösemittel
Keton, Alkohol, Ester und/oder Glykoläther ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine organische Lösemittel
aromatischer Kohlenwasserstoff, Chlorkohlenwasserstoff und/oder Äther ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine organische Lösemittel
eine stickstoffhaltige und/oder eine schwefelhaltige Verbindung ist und/oder erhält.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete und teilweise aufgelöste
Ionenaustauscherharz auf ein Drittel seines Volumens verdichtet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete und teilweise aufgelöste
Ionenaustauscherharz durch Pressen mit einem Druck zwischen 100 kp/cm2 (ungefähr
107 Pa) und 1000 kp/cm2 (ungefähr 108 Pa) verdichtet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass beim Verdichten abfließendes Lösemittel
aufgefangen und wieder verwendet wird.
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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| DE4324818A1 DE4324818A1 (de) | 1995-01-26 |
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Family
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| DE4324818A Expired - Fee Related DE4324818C2 (de) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | Verfahren zum Entsorgen von Ionenaustauscherharz |
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Families Citing this family (2)
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- 1993-07-23 DE DE4324818A patent/DE4324818C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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