DE60005296T2 - Process for the co-solidification of weakly radioactive wet waste materials from boiling water nuclear power reactors - Google Patents
Process for the co-solidification of weakly radioactive wet waste materials from boiling water nuclear power reactors Download PDFInfo
- Publication number
- DE60005296T2 DE60005296T2 DE2000605296 DE60005296T DE60005296T2 DE 60005296 T2 DE60005296 T2 DE 60005296T2 DE 2000605296 DE2000605296 DE 2000605296 DE 60005296 T DE60005296 T DE 60005296T DE 60005296 T2 DE60005296 T2 DE 60005296T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- solidification
- waste
- solidifying agent
- slurry
- salts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
Beschreibung Gebiet der Erfindungdescription Field of the Invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Technologie der Entsorgung radioaktiver Abfallstoffe. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verfestigung nasser radioaktiver Abfallstoffe. In ganz besonderem Masse bezieht sich die Erfindung auf die gemeinsame Verfestigung von schwach radioaktiven nassen Abfallstoffen, die in Siedewasser-Kernkraftreaktoren erzeugt werden.The present invention relates generally relates to the technology of radioactive waste disposal. In particular, the invention relates to the solidification of wet radioactive Waste. The invention relates to a very particular extent on the solidification of weakly radioactive wet Waste materials generated in boiling water nuclear reactors.
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Im Betrieb produzieren die Siedewasser-Reaktoren (BWR), die in Kernkraftreaktoren verwendet werden, nasse Abfallstoffe, beispielsweise hochkonzentrierten flüssigen Natriumsulfat-Abfall, verbrauchtes pulveriges Ionenaustauscherharz, schlammartige Abfallstoffe usw. Diese nassen Abfallstoffe sind radioaktiv und müssen daher einer Verfestigungsbehandlung zugeführt werden, welche sie in chemisch und auch physikalisch stabile Feststoffe überführt, bevor man sie in ein Endlager bringt, wo sie so untergebracht werden, dass alle Sicherheitsbedingungen für radioaktive Abfälle erfüllt sind.The boiling water reactors produce in operation (BWR) used in nuclear power reactors, wet waste, for example, highly concentrated liquid sodium sulfate waste, spent powdery ion exchange resin, sludge-like waste etc. These wet wastes are radioactive and therefore must a solidification treatment, which they are chemically and also transfers physically stable solids before putting them in a repository brings where they are housed so that all safety conditions for radioactive scraps Fulfills are.
Heutzutage kennt man drei Arten von Verfestigungsbehandlungen für nasse schwach radioaktive Abfallstoffe: nämlich die Verfestigung mit Zement, die Verfestigung mit Harz und die Verfestigung mit Bitumen. Von diesen Verfestigungsverfahren hat die Verfestigung mit Zement den schlechtesten Volumen-Wirkungsgrad; daher wird die Verfestigung mittels Zement kaum als attraktive Methode angesehen wegen der hohen Kosten, die sich in den Verfahren der Endlagerung niederschlagen, obwohl diese Verfestigung die einfachste der drei Verfahren ist und das Produkt, nämlich die mit Zement verfestigten Abfallstoffe, die erforderliche Langzeitstabilität aufweisen.Nowadays there are three types of Consolidation treatments for wet weak radioactive waste: namely the solidification with Cement, consolidation with resin and consolidation with bitumen. Of these consolidation processes, the consolidation with cement has the worst volume efficiency; therefore the solidification hardly considered an attractive method with cement because of the high Costs that are reflected in the final disposal procedures, although this solidification is the simplest of the three methods and the product, namely the cement solidified waste materials that have the required long-term stability.
Die Verfestigung mittels Harz und Bitumen benötigen organische Materialien als Verfestigungsmittel, und beide Verfahren haben einen hohen Volumen-Wirkungsgrad. Was jedoch die Verfestigung mittels Bitumen betrifft, so ist der mit Bitumen verfestigte Abfallstoff brennbar und weist zusätzlich noch eine niedrige Druckfestigkeit auf. Es ist in Deutschland einmal vorgekommen, dass solche verfestigten Abfallstoffe während der Verfestigung mittels Bitumen zu einem Brand geführt haben, und vor einigen Jahren explodierte eine der japanischen Anlagen zur Verfestigung mittels Teer und verursachte einen schwerwiegenden radioaktiven Unfall zum Schaden der gesamten Welt. Viele Länder in Europa haben seither das Verfahren der Verfestigung mittels Bitumen verboten, und in der übrigen Welt werden die Anlagen und Systeme zur Verfestigung mittels Bitumen eine nach der anderen geschlossen.Hardening with resin and Need bitumen organic materials as solidifying agents, and both processes have a high volume efficiency. But what the consolidation concerned with bitumen, is the solidified waste with bitumen flammable and additionally shows still have a low compressive strength. It is once in Germany happened that such solidified waste during the Solidification using bitumen led to a fire, and some Years, one of the Japanese solidification plants exploded using tar and caused a serious radioactive Accident to the detriment of the whole world. Many countries in Europe have since the process of solidification using bitumen is prohibited, and in the rest The systems and systems for solidification using bitumen are becoming world-wide closed one by one.
Was nun die Verfestigung mittels Harz betrifft, so bestehen stark kontroverse Aussagen; trotzdem werden neue Systeme der Verfestigung mit Harz ständig vorgeschlagen. Die Gegner dieser Verfestigungsart argumentieren, dass die Stabilität von Abfallstoffen, die mit Harz verfestigt sind, auf gefährliche Weise unzuverlässig ist, weil Harz altert. Obschon die meisten europäischen Länder eine Harzverfestigung zur Behandlung radioaktiver nasser Abfälle nicht mehr zulassen, wird das Verfahren in anderen Ländern wegen des Vorteils seiner hohen Volumen-Ausbeute immer noch in grossem Ausmass verwendet.Now what the solidification means Concerning resin, there are highly controversial statements; Nevertheless new systems of resin hardening are constantly proposed. The opponents this type of consolidation argue that the stability of waste materials, which are solidified with resin, are dangerously unreliable, because resin ages. Although most European countries have resin hardening for the treatment of radioactive wet waste the procedure in other countries still large because of the advantage of its high volume yield Extent used.
Unter diesen Umständen besteht die Hauptrichtung der Forschung auf dem Gebiet der Verfestigung nasser, schwach radioaktiver Abfallstoffe darin, die Volumenausbeute von anorganischen Verfestigungsmitteln zu steigern, in der Hoffnung, dass dadurch die Verfahren, bei denen organische Stoffe verwendet werden, so schnell wie möglich ersetzt werden können.In these circumstances, the main direction exists research in the field of solidification of wet, weakly radioactive Waste in it, the volume yield of inorganic solidifying agents in the hope that this will increase the procedures in which Organic substances are used, replaced as soon as possible can be.
Die übliche Verfestigung mittels Zement ist eine solche anorganische Vorgehensweise. Ein Problem dieses Verfahrens, das häufig auftritt, besteht darin, dass beim Verfahren der Verfestigung flüssiger sulfathaltiger Abfallstoffe das Sulfat mit Tricalciumaluminat, 3CaO · Al2O3, reagiert und nach und nach einen Feststoff niedrigerer Dichte bildet, welcher Ettringit genannt wird und der in der Regel eine Störung und manchmal wegen einer Volumenausdehnung sogar Risse in den verfestigten Abfallstoffen verursacht. Dieses Problem kann auf zwei offensichtliche Arten gelöst werden, nämlich (1) das Verhältnis von Sulfat zu Zement zu senken und (2) den Gehalt an Tricalciumaluminat im Zement zu vermindern. Die erstere Methode ist ohne Interesse, da dadurch viel grössere Mengen an verfestigten Abfallstoffen anfallen und demnach auch viel höhere Kosten bei den Verfahren der Endlagerung. Auch der zweite Vorschlag ist weit davon entfernt, befriedigend zu sein, nicht nur weil Zement mit einem niedrigen Gehalt an Tricalciumaluminat nicht leicht erhältlich ist, sondern hauptsächlich deshalb, weil die Bildung von Ettringit ein so langsam ablaufender Vor gang ist, dass eine Langzeitstabilität solcher verfestigtiger Abfallstoffe ausserordentlich zweifelhaft ist.The usual consolidation using cement is such an inorganic procedure. A problem with this process, which occurs frequently, is that in the process of solidifying liquid sulfate-containing waste materials, the sulfate reacts with tricalcium aluminate, 3CaO.Al 2 O 3 , and gradually forms a lower density solid, which is called ettringite and which in usually a disruption and sometimes even cracks in the solidified waste materials due to a volume expansion. This problem can be solved in two obvious ways, namely (1) to lower the sulfate to cement ratio and (2) to reduce the tricalcium aluminate content in the cement. The former method is of no interest, since it results in much larger amounts of solidified waste materials and, consequently, also much higher costs in the process of final storage. The second proposal is also far from satisfactory, not only because cement with a low content of tricalcium aluminate is not readily available, but mainly because the formation of ettringite is a process that is so slow that long-term stability of such hardened Waste is extremely dubious.
In der US-Patentschrift Nr. 4'804'498 wird eine Strategie vorgeschlagen, das oben angesprochene Problem zu lösen, das durch Natriumsulfat verursacht wird, welches hochreaktiv und leicht löslich ist. Das Verfahren besteht darin, dass man Natriumsulfat mit Bariumhydroxid zu Bariumsulfat und Natriumhydroxid umsetzt und die beiden Stoffe sodann trennt, wonach das Bariumsulfat verfestigt wird und das Natiumhydroxid zur Wiederverwendung im Kreislauf geführt wird. Dank der hohen Stabilität und ausserordentlich niedrigen Löslichkeit des Bariumsulfats sind die so hergestellten Abfallstoffe sehr stabil und ohne Störungen, die bei der Verfestigung von flüssigen Abfallstoffen aus Natriumsulfat oft angetroffen werden. Trotzdem wird bei der Lösung eines Problems sofort ein neues Problem geschaffen. Weil das abgetrennte Natriumhydroxid den grössten Teil der radioaktiven Elemente mit sich nimmt, sind weitere Verfahren zur Dekontaminierung erforderlich, bevor dieser Stoff für eine Wiederverwendung geeignet ist; üblicherweise verliert die wiederverwendete Chemikalie schon nach wenigen Umläufen ihre Wirksamkeit wegen des schnellen Aufbaus von kontaminierenden Stoffen. Schliesslich und endlich muss eine weitere Verfestigungsbehandlung vorgesehen werden.In U.S. Patent No. 4,804,498, a strategy is proposed to solve the above-mentioned problem caused by sodium sulfate, which is highly reactive and easily soluble. The process consists of reacting sodium sulfate with barium hydroxide to barium sulfate and sodium hydroxide and then separating the two substances, after which the barium sulfate is solidified and the sodium hydroxide is recycled for reuse. Thanks to the high stability and extremely low solubility of the barium sulfate, the waste materials produced in this way are very stable and without disturbances, which are often encountered in the solidification of liquid waste materials from sodium sulfate. Nevertheless, when solving a pro blems immediately created a new problem. Because the separated sodium hydroxide takes most of the radioactive elements with it, further decontamination processes are required before this substance is suitable for reuse; Usually, the re-used chemical loses its effectiveness after only a few cycles because of the rapid build-up of contaminants. Finally, further hardening treatment must be provided.
Eine japanische Patentschrift (Nr. 62'126'400) berichtet über ein Verfestigungsverfahren, welches die vorliegende Beschreibung berührt, bei der flüssige Abfallstoffe aus Natriumsulfat zu Pulver getrocknet werden, welches dann mit einer Mischung aus Bariumhydroxid und Wasserglas vermischt wird, wobei Wasser, Natriumhydroxid und das unlösliche Bariumsulfat gebildet werden; dann werden Siliciumdioxid und Verfestigungsmittel zugegeben, um die Verfestigung zu erleichtern. Die hohen Energiekosten der Verwen dung eines Verdampfungstrockners sind die hauptsächlichen Nachteile dieses Verfahrens ausser einigen wenigen technischen Problemen wie die Reaktion in festem Zustand, das Vermischen und der Wärmeübergang, welche noch zu überwinden sind.A Japanese patent specification (No. 62,126,400) reports one Solidification process, which touches the present description the liquid Waste from sodium sulfate can be dried to powder, which then mixed with a mixture of barium hydroxide and water glass is formed, forming water, sodium hydroxide and the insoluble barium sulfate become; then silicon dioxide and solidifying agent are added, to facilitate solidification. The high energy costs of the The use of an evaporative dryer is the main one Disadvantages of this method apart from a few technical problems such as the reaction in the solid state, the mixing and the heat transfer, which still to be overcome are.
Eine weitere japanische Patentschrift (Nr. 04'128'699) offenbart ein Verfestigungsverfahren, bei welchem Bariumsulfat und Natriumhydroxid als flüssiges Gemisch ähnlich wie im vorstehenden US-Patent erzeugt werden, aber dieses Mal werden diese Stoffe nicht voneinander getrennt, sondern das Gemisch wird anschliessend durch Erhitzen kondensiert, und zwecks Verfestigung der nassen Abfallstoffe werden Siliciumdioxid und Zement hinzugefügt. Es ist bekannt, dass die Qualität von Abfallstoffen, die mittels Zement verfestigt wurden, in hohem Ausmass von der Menge an Natriumhydroxid abhängt, welche im Abfallstoff vorhanden ist. Durch die Umsetzung von Natriumhydroxid mit Siliciumdioxid erhält man Natriumsilikat und Wasserglas, und Wasserglas kann mit den Calciumionen reagieren, die bei der Hydratation des Zementes entstehen, wodurch ein gelatinöses, hydratiertes Produkt entsteht, welches silicium- und calciumhaltig ist. Daher hat offensichtlich die Qualität verfestigter Abfallstoffe in hohem Masse mit der Menge von Siliciumdioxid und der Art und Qualität des verwendeten Zementes zu tun. Die japanische Patentschrift Nr. 62'278'499, die sich spezifisch auf dieses Problem richtet, schlägt vor, dass das Verhältnis von Silicium zu Natrium im Bereich von 0,5 zu 1,0 gehalten werden sollte, wenn radioaktive nasse Abfallstoffe mit Hilfe von Wasserglas verfestigt werden sollen. Es wurde gefunden, dass bei einem Überschreiten des Natriumhydroxidgehaltes von 8 Gew.-% die Druckfestigkeit der verfestigten Abfallstoffe unter den Wert von 50 kg/cm2 fällt. Dies zeigt auf klare Weise, dass die Qualität von Abfallstoffen, die mittels Zement verfes tigt wurden, immer noch sehr von Art und Menge der Verfestigungsmittel abhängt, die verwendet wurden, und natürlich auch von den Bedingungen der Verfestigung, selbst wenn der flüssige, natriumsulfathaltige Abfallstoff zunächst in Bariumsulfat und Natriumhydroxid umgewandelt wurde.Another Japanese patent (No. 04'128'699) discloses a solidification process in which barium sulfate and sodium hydroxide are produced as a liquid mixture similar to the above U.S. patent, but this time these substances are not separated from each other, but the mixture is subsequently condensed by heating and silicon dioxide and cement are added to solidify the wet wastes. It is known that the quality of waste materials that have been solidified with cement depends to a large extent on the amount of sodium hydroxide that is present in the waste material. By reacting sodium hydroxide with silicon dioxide, sodium silicate and water glass are obtained, and water glass can react with the calcium ions that are formed during the hydration of the cement, resulting in a gelatinous, hydrated product that contains silicon and calcium. Therefore, the quality of solidified waste materials obviously has a lot to do with the amount of silicon dioxide and the type and quality of the cement used. Japanese Patent Specification No. 62,278,499, which specifically addresses this problem, suggests that the silicon to sodium ratio should be kept in the range of 0.5 to 1.0 when radioactive wet wastes are generated using Water glass should be solidified. It was found that if the sodium hydroxide content exceeded 8% by weight, the compressive strength of the solidified waste fell below the value of 50 kg / cm 2 . This clearly shows that the quality of cement-based waste is still very much dependent on the type and amount of solidifying agent used and, of course, on the conditions of the solidification, even if the liquid waste containing sodium sulphate was first converted into barium sulfate and sodium hydroxide.
Was nun die Verfestigung von gepulvertem verbrauchten Ionenaustauscherharz betrifft, so wird in den meisten BWR-Kernkraftwerken diese Abfallart mit Zement verfestigt. Üblicherweise enthält solcher verfestigter Abfallstoff 20 Gew.-% verbrauchtes Ionenaustauscherharz. Sei es wie es sei, es ist möglich, dass der Gehalt an Ionenaustauscherharz den Wert von 30% des Gesamtgewichtes des verfestigten Abfallstoffes erreichen kann, und ein derart verfestigter Abfallstoff weist immer noch eine ausreichende Druckfestigkeit auf, wie es in der japanischen Patentschrift Nr. 62'238'499 gezeigt ist, worin verbrauchtes Ionenaustauscherharz, welches zunächst mit Natriumhydroxid behandelt worden war, durch die Zugabe von pulverförmiger Hochofenschlacke verfestigt wird.Now what the consolidation of powdered consumed Ion exchange resin is concerned in most BWR nuclear power plants this type of waste solidified with cement. Usually contains such solidified Waste 20% by weight of ion exchange resin used. Be it as it is, it is possible that the content of ion exchange resin is 30% of the total weight of the solidified waste, and such a solidified Waste still has sufficient compressive strength as described in Japanese Patent No. 62,238,499 is shown in which spent ion exchange resin, which initially with Sodium hydroxide had been treated by the addition of powdered blast furnace slag is solidified.
Obschon einige der oben besprochenen Verfestigungsbehandlungen in der Lage sind, verfestigte Abfallstoffe mit einer ausreichenden Druckfestigkeit zu erzeugen, sollte hier unterstrichen werden, dass jedes einzelne dieser vorstehend beschriebenen Verfahren nur mit einer Art nasser radioaktiver Abfallstoffe zu tun hat, wobei eine nur sehr begrenzte Volumenausbeute erzielt wird.Although some of the ones discussed above Solidification treatments are able to solidify waste materials producing with sufficient compressive strength should be here underline that each and every one of those described above Process only with a kind of wet radioactive waste has to do, whereby a very limited volume yield is achieved.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Das Verfestigungsverfahren der vorliegenden Erfindung, welches in diesem Dokument geoffenbart wird, nimmt demgemäss die Strategie auf, die Abfallstoffe in verfestigte Abfallstoffe zu überführen, wobei konzentrierte flüssige Abfallstoffe aus Natriumsulfat und verbrauchtes Ionenaustauscherharz miteinander verfestigt werden können. Die Verfahren und Grundlagen dieses Verfestigungsverfahrens sind die folgenden. Erstens wird flüssiger Abfallstoff, der Natriumsulfat enthält, mit Bariumhydroxid umgesetzt, wobei der flüssige Abfallstoff in eine Aufschlämmung aus Bariumsulfat und Natriumhydroxid überführt wird. Sodann wird der Aufschlämmung verbrauchtes Ionenaustauscherharz zugegeben, welches sofort mit Natriumhydroxid reagiert, wobei diese Reaktion in der Lage ist, die Stabilität des Abfallstoffes zu erhöhen, indem die Wirksamkeit des Harzes als Ionenaustauscher vermindert wird. Drittens wird die Aufschlämmung gründlich mit einem Verfestigungsmittel vermischt, welches aus Zement, feinteiligem Silicagelpulver, einem Puzzolanmaterial (beispielsweise gepulverte Hochofenschlacke und Flugasche), Silikat, Phosphat usw. besteht.The solidification process of the present Invention, which is disclosed in this document, accordingly takes the strategy to convert the waste into solidified waste, whereby concentrated liquid waste made of sodium sulfate and spent ion exchange resin together can be solidified. The procedures and basics of this consolidation process are following. First, it becomes more fluid Waste containing sodium sulfate, reacted with barium hydroxide, wherein the liquid Waste into a slurry Barium sulfate and sodium hydroxide is transferred. Then the slurry becomes spent ion exchange resin added, which immediately reacts with sodium hydroxide, this Reaction is able to increase the stability of the waste material by the effectiveness of the resin as an ion exchanger is reduced. Third, the slurry thoroughly mixed with a hardening agent, which consists of cement, finely divided Silica gel powder, a pozzolana material (e.g. powdered Blast furnace slag and fly ash), silicate, phosphate, etc.
Dieses neuartige Verfahren zur Verfestigung von nassen radioaktiven Abfallstoffen verfestigt gemeinsam sowohl flüssige Abfallstoffe aus Natriumsulfat als auch verbrauchtes Ionenaustauscherharz und bietet die folgenden Vorteile: Der erste Vorteil besteht darin, dass das chemisch sehr instabile Natriumsulfat in Bariumsulfat überführt wird, welches eine sehr hohe Stabilität zeigt, wodurch nicht nur die Stabilität der verfestigten Abfallstoffe garantiert wird, sondern auch Vorteile durch eine Verminderung des Volumens der Abfallstoffe erzielt werden, weil Bariumsulfat eine hohe Dichte hat (4,5). Der zweite Vorteil ist, dass im Verlaufe des Verfestigungsverfahrens das Bariumsulfat als äusserst feinteiliges Material dient, was die Festigkeit der verfestigten Abfallstoffe verbessert. Drittens wird die ionenaustauschende Wirkung des Harzes stark vermindert, indem das verbrauchte Ionenaustauscherharz mit Natriumhydroxid umgesetzt wird, so dass das Problem einer Expansion des Volumens der verfestigten Ab fallstoffe nicht länger besteht. Viertens werden sämtliche umgewandelten Abfallstoffe zusammen verfestigt, ohne dass sekundäre Abfallstoffe erzeugt werden und ohne die Komplikation einer Wiederverwendung von Abfall. Fünftens kann bei einer geeigneten Herstellung des Verfestigungsmittels das Natriumhydroxid mit diesem Verfestigungsmittel einen unlöslichen Feststoff bilden, der flüssige Abfallstoffe einschliesst und verfestigt. Diese Arbeitsweise vermindert nicht nur den Bedarf an Verfestigungsmittel, sondern erreicht ausserdem das Ziel, verfestigte Abfallstoffe aus Abfallstoffen herzustellen.This new method for solidifying wet radioactive waste together solidifies both liquid waste from sodium sulfate and spent ion exchange resin and offers the following advantages: The first advantage is that the chemically very unstable sodium sulfate is converted into barium sulfate, which shows a very high stability, which not only guarantees the stability of the solidified waste materials, but also advantages by reducing the volume of the waste materials can be achieved because barium sulfate has a high density (4.5). The second advantage is that in the course of the solidification process, the barium sulfate serves as an extremely fine-particle material, which improves the strength of the solidified waste materials. Third, the ion-exchanging effect of the resin is greatly reduced by reacting the spent ion exchange resin with sodium hydroxide, so that the problem of expanding the volume of the solidified waste no longer exists. Fourth, all of the converted wastes are solidified together without producing secondary wastes and without the complications of reusing waste. Fifth, with a suitable preparation of the solidifying agent, the sodium hydroxide can form an insoluble solid with this solidifying agent, which includes and solidifies liquid waste. This way of working not only reduces the need for solidifying agents, but also achieves the goal of producing solidified waste materials from waste materials.
Einzelbeschreibung der ErfindungSingle Description the invention
In der folgenden Beschreibung wendet der Erfinder einige Laboratoriumsbeispiele zur eingehenden Erläuterung des Verfahrens der gemeinsamen Verfestigung an und weiterhin auch die Herstellung von Verfestigungsmitteln. Diese Ausführungsformen der Erfindung, einschliesslich der Verfahren, Bedingungen und Ergebnisse, stellen nur einen Teil des Anwendungsgebietes der Erfindung dar: sie sind für den vollen Umfang der Erfindung nicht repräsentativ, welcher durch die Ansprüche definiert ist.The following description applies the inventor some laboratory examples for detailed explanation of the process of solidification and continue to do so the production of strengthening agents. These embodiments of the Invention, including methods, conditions and results represent only part of the scope of the invention: they are for him full scope of the invention is not representative, which by the Expectations is defined.
Beispiel IExample I
Man nehme 920 Teile (auf das Gewicht bezogen, was für alle nachstehend erwähnten Teile gilt) 98 gew.-%ige Natriumhydroxidlösung und 2760 Teile Bariumsulfat und vermische diese in einem Mischer. Gleichzeitig gebe man 2300 Teile entionisiertes Wasser zu. Das Rühren wird fortgesetzt, bis sich das Natriumhydroxid vollständig aufgelöst hat, dann wird gewartet, bis sich die Lösung auf 30°C abgekühlt hat, und hält sie bei dieser Temperatur. Vor der Zugabe des Verfestigungsmittels wird die Lösung gewogen und geeignete Mengen an entionisiertem Wasser mit einer Temperatur von 30° zugegeben, um den Wasserverlust auszugleichen, der durch Verdampfung im Verlaufe des Mischvorganges auftritt.Take 920 parts (by weight related what all mentioned below Parts applies) 98% by weight sodium hydroxide solution and 2760 parts barium sulfate and mix them in a mixer. At the same time, there are 2300 Add deionized water. Stirring continues until the sodium hydroxide completely disbanded then it waits for the solution to cool to 30 ° C and maintains it this temperature. Before adding the solidifying agent the solution weighed and appropriate amounts of deionized water with a Temperature of 30 ° added, to compensate for the water loss caused by evaporation in the course of the mixing process occurs.
Man stelle nun ein homogenes gepulvertes Verfestigungsmittel her, indem man ein Verfestigungsmittel des Typs 2A als Aufschlämmung (ein Produkt der Taiwan Cement Cooperation), puzzolanische Stoffe (einschliesslich gepulverte Hochofenschlacke und Flugasche), sowie Silikat, Phosphat, Calciumphosphat und Magnesiumphosphatpulver zusammen vermischt und vermahlt. Die wichtigsten Bestandteile dieses Verfestigungsmittels sind 27,14% SiO2, 6,86% Al2O3, 46,29 CaO, 1,71% Fe2O3, 2,14% MgO, 7,71% P2O5 und 5,57 SO3, was durch chemische Analyse gefunden wird. Dann gibt man nach und nach dieses homogene gepulverte Verfestigungsmittel in die Lösung des Gemisches aus Natiumhydroxid und Bariumsulfat unter gleichzeitigem kräftigen Rühren, bis die entstehende Aufschlämmung sichtlich homogen ist. Das Gewichtsverhältnis von Verfestigungsmittel zu Aufschlämmung ist 0,54. Bei diesem Experiment wird das Umrühren zehn weitere Minuten fortgesetzt, sobald das letzte Teilchen des Verfestigungsmittels in den Rührer eingegeben worden ist. Dann wird die Aufschlämmung sofort in eine Anzahl zylindrischer Formen aus Polyethylen eingegegossen, welche jeweils einen Innendurchmesser von 5 cm und eine Höhe von 11 cm aufweisen, die dann verschlossen und bei Zimmertemperatur 30 Tage lang für eine Verfestigung und Härtung aufbewahrt werden. Dann werden die verfestigten Abfallstoffe den Formen entnommen, fünf Blöcke werden ausgewählt und ihre rauhen Enden abgesägt. Man erhält fünf normalisierte zylindrische Muster von je 10 cm Länge. Diese fünf Proben werden Versuchen für Druckfestigkeit nach den Untersuchungsmethoden gemäss ASTM C39 unterworfen, in Übereinstimmung mit den Anforderungen der Kommission für kerntechnische Vorschrif ten der USA (USNRC). Die mittlere Druckfestigkeit dieser fünf Proben wurde zu 50 kg/cm2 gefunden. Weiterhin wurde unter Anwendung der normalisierten Untersuchungsverfahren, aufgestellt durch den Atomenergierat von Taiwan zur Qualitätskontrolle schwach radioaktiver Abfallstoffe, gefunden, dass die mittlere Druckfestigkeit dieser Proben unter Wasser (d.h. die Druckfestigkeit eines Musters, das 90 Tage lang in Wasser gelagert war) 81 kg/cm2 beträgt und ihre mittlere Druckfestigkeit nach Bewetterung (d.h. die Druckfestigkeit einer Probe nach Einbringen in einer Wettertestkammer mit 30 Zyklen von Temperaturen von minus 10°C bis plus 60°C und relativen Feuchtigkeiten von 60% bis 95%) 48 kg/cm2 beträgt.Now, make a homogeneous powdered solidifier by mixing and grinding together a 2A solidifier as a slurry (a Taiwan Cement Cooperation product), pozzolanic materials (including powdered blast furnace slag and fly ash), and silicate, phosphate, calcium phosphate and magnesium phosphate powder. The main components of this solidifying agent are 27.14% SiO 2 , 6.86% Al 2 O 3 , 46.29 CaO, 1.71% Fe 2 O 3 , 2.14% MgO, 7.71% P 2 O 5 and 5.57 SO 3 , which is found by chemical analysis. Then this homogeneous powdered solidifying agent is gradually added to the solution of the mixture of sodium hydroxide and barium sulfate with vigorous stirring at the same time until the resulting slurry is visibly homogeneous. The weight ratio of solidifying agent to slurry is 0.54. In this experiment, stirring is continued for an additional ten minutes after the last particle of the solidifying agent has been added to the stirrer. The slurry is then immediately poured into a number of cylindrical polyethylene molds, each with an inside diameter of 5 cm and a height of 11 cm, which are then sealed and stored at room temperature for 30 days for solidification and hardening. Then the solidified waste is removed from the molds, five blocks are selected and their rough ends are sawn off. Five normalized cylindrical patterns, each 10 cm long, are obtained. These five samples are subjected to compressive strength tests using the ASTM C39 test methods, in accordance with the requirements of the United States Nuclear Safety Commission (USNRC). The average compressive strength of these five samples was found to be 50 kg / cm 2 . Furthermore, using the normalized inspection procedures established by the Taiwan Nuclear Energy Agency for quality control of low level radioactive waste, it was found that the mean compressive strength of these samples under water (ie the compressive strength of a sample that was stored in water for 90 days) was 81 kg / cm 2 and their mean compressive strength after ventilation (ie the compressive strength of a sample after being placed in a weather test chamber with 30 cycles of temperatures from minus 10 ° C to plus 60 ° C and relative humidities from 60% to 95%) is 48 kg / cm 2 ,
Beispiel IIExample II
Man löst 373 Teile 98%iges Natriumhydroxid in 2038 Teilen Wasser und gibt dann 1167 Teile Latexpulver zu. Man mischt kräftig während 30 Minuten zur Bildung einer homogenen Aufschlämmung. Nun wird ein gepulvertes Verfestigungsmittel nach dem Verfahren hergestellt, welches in Beispiel I beschrieben wurde. Gemäss chemischer Analyse sind die Hauptbestandteile dieses Verfestigungsmittels 23,2% SiO2, 4,59% Al2O3, 61,19% CaO, 3,79% Fe203, 2,88% MgO, 2,2% P2O5 und 1,58% SO3. Es wird die gleiche Verfestigungsmethode wie oben beschrieben angewandt, wobei jedoch diesmal das Gewichtsverhältnis von Verfestigungsmittel zur Aufschlämmung 0,887 beträgt. Auf die gleiche Weise wie schon oben beschrieben werden nun Proben des verfestigten Abfallstoffes hergestellt und fünf davon zur weiteren Untersuchung ausgewählt. Die mittlere Druckfestigkeit dieser Proben beträgt 59 kg/cm2, ihre mittlere Druckfestigkeit unter Wasser 113 kg/cm2 und die mittlere Druckfestigkeit bewetterter Proben 72 kg/cm2.373 parts of 98% sodium hydroxide are dissolved in 2038 parts of water and 1167 parts of latex powder are then added. Mix vigorously for 30 minutes to form a homogeneous slurry. A powdered solidifying agent is now prepared by the method described in Example I. According to chemical analysis, the main constituents of this strengthening agent are 23.2% SiO 2 , 4.59% Al 2 O 3 , 61.19% CaO, 3.79% Fe 2 0 3 , 2.88% MgO, 2.2% P 2 O 5 and 1.58% SO 3 . The same solidification method as described above is used, but this time the weight ratio of solidifying agent to slurry is 0.887. In the same way as described above, samples of the solidified waste material are now produced and five of them are selected for further investigation. The average compressive strength of these samples is 59 kg / cm 2 , their average compressive strength under water 113 kg / cm 2 and the average compressive strength of weathered samples 72 kg / cm 2 .
Beispiel IIIExample III
Man löst 482 Teile Natriumhydroxid in 1800 Teilen Wasser und gibt dann 1418 Teile Bariumsulfat und 1354 Teile Powdex dazu. Das Gemisch wird kräftig bis zu einer homogenen Aufschlämmung gerührt. Man stellt gepulvertes Verfestigungsmittel nach dem Verfahren des Beispiels I her. Die Anteile der wichtigsten Bestandteile dieses Verfestigungsmittels betragen 36,05% SiO2, 5,72% Al2O3, 38,61% CaO, 1,43% Fe2O3, 1,79% MgO, 9,61% P2O5 und 4,65% So3. Das gleiche Verfestigungsverfahren wie vorstehend beschrieben wird ausgeführt, wobei jedoch diesmal das Gewichtsverhältnis von Verfestigungsmittel zur Aufschlämmung 0,425 beträgt. Proben verfestigter Abfallstoffe werden auf die gleiche Weise wie schon vorstehend beschrieben hergestellt, und fünf Proben werden zur weiteren Untersuchung ausgewählt. Die mittlere Druckfestigkeit dieser Proben beträgt 58 kg/cm2, ihre mittlere Druckfestigkeit in Wasser 111 kg/cm2 und ihre mittlere Druckfestigkeit nach Bewetterung 64 kg/cm2.482 parts of sodium hydroxide are dissolved in 1800 parts of water and then 1418 parts of barium sulfate and 1354 parts of Powdex are added. The mixture is stirred vigorously until a homogeneous slurry. Powdered solidifying agent is prepared according to the procedure of Example I. The proportions of the most important constituents of this strengthening agent are 36.05% SiO 2 , 5.72% Al 2 O 3 , 38.61% CaO, 1.43% Fe 2 O 3 , 1.79% MgO, 9.61% P 2 O 5 and 4.65% So 3 . The same solidification process as described above is carried out, but this time the weight ratio of solidifying agent to slurry is 0.425. Solid waste samples are prepared in the same manner as described above, and five samples are selected for further investigation. The mean compressive strength of these samples is 58 kg / cm 2 , their mean compressive strength in water is 111 kg / cm 2 and their mean compressive strength after ventilation is 64 kg / cm 2 .
Beispiel IVExample IV
Man löst 580 Teile Natriumhydroxid in 2346 Teilen Wasser und gibt dann 1285 Teile Bariumsulfat und 1449 Teile Powdex zu; das Ganze wird zu einer homogenen Aufschlämmung kräftig vermischt. Man stellt ein gepulvertes Verfestigungsmittel nach der Arbeitsweise her, die in Beispiel I beschrieben ist. Die Zusammensetzung der Hauptbestandteile dieses Verfestigungsmittels ist die folgende: 30,72% SiO2, 3,08% Al2O3, 41,02% CaO, 2,54% Fe2O3, 1,93% MgO, 19,28 % P2O5 und 1,06% SO3. Es wird die gleiche Arbeitsweise zur Verfestigung angewandt, wie sie oben beschrieben ist; in diesem Falle betrug jedoch das Gewichtsverhältnis von Verfestigungsmittel zur Aufschlämmung 0,389. Man stellt Proben der verfestigten Abfallstoffe auf die gleiche Weise wie oben her und wählt davon fünf Proben zur weiteren Untersuchung aus. Die mittlere Druckfestigkeit dieser Proben beträgt 39 kg/cm2, ihre mittlere Druckfestigkeit in Wasser 53 kg/cm2 und ihre mittlere Druckfestigkeit nach Bewetterung 56 kg/cm2.580 parts of sodium hydroxide are dissolved in 2346 parts of water and then 1285 parts of barium sulfate and 1449 parts of Powdex are added; the whole is mixed vigorously into a homogeneous slurry. A powdered solidifier is prepared according to the procedure described in Example I. The composition of the main components of this solidifying agent is as follows: 30.72% SiO 2 , 3.08% Al 2 O 3 , 41.02% CaO, 2.54% Fe 2 O 3 , 1.93% MgO, 19.28 % P 2 O 5 and 1.06% SO 3 . The same solidification procedure as described above is used; in this case, however, the weight ratio of solidifying agent to slurry was 0.389. Solidified waste samples are prepared in the same manner as above and five samples are selected for further investigation. The average compressive strength of these samples is 39 kg / cm 2 , their average compressive strength in water 53 kg / cm 2 and their average compressive strength after ventilation 56 kg / cm 2 .
Beispiel VExample V
Es werden 2765 Teile eines flüssigen Abfallstoffes mit 20 Gew.-% Natriumsulfat des Kernkraftreaktors Taiwan II gesammelt, die dann nach und nach mit 1226 Teilen Bariumhydroxid-Pulver, Ba(OH)2 · 8H2O, vermischt werden, wobei Bariumsulfat und eine Natriumhydroxidlösung als Gemisch anfallen. Die Lösung wird langsam erwärmt, um 1745 Einheiten Wasser durch Verdampfen zu entfernen, und dann werden 864 Teile Pulver eingemischt unter Bildung einer homogenen Aufschlämmung. Es wird gewartet, bis sich die Temperatur dieser Aufschlämmung auf 30°C vermindert hat, und dann wird gepulvertes Verfestigungsmittel hinzugefügt, welches das gleiche ist wie dasjenige des Beispiels III. Bei diesem Experiment beträgt das Gewichtsverhältnis von Verfestigungsmittel zur Aufschlämmung 0,389. Die Herstellung von Proben und die Arbeitsweisen zur Ermittlung der Werte der Druckfestigkeit werden wie oben durchgeführt. Die mittlere Druckfestigkeit der Proben beträgt 43 kg/cm2, ihre mittlere Druckfestigkeit in Wasser 46 kg/cm2 und ihre mittlere Druckfestigkeit nach Bewetterung 46 kg/cm2. Weiterhin wird gefunden, dass bei Anwendung des Untersuchungsverfahrens ANSI 16.1 die mittleren Filtrationsindices von Co60, Cs134 und Cs137 8,34, 6,27 bzw. 6,32 sind.2765 parts of a liquid waste material with 20% by weight sodium sulfate of the Taiwan II nuclear power reactor are collected, which are then gradually mixed with 1226 parts barium hydroxide powder, Ba (OH) 2 .8H 2 O, barium sulfate and a sodium hydroxide solution accumulate as a mixture. The solution is slowly warmed to remove 1745 units of water by evaporation, and then 864 parts of powder are mixed in to form a homogeneous slurry. Wait for the temperature of this slurry to decrease to 30 ° C and then add powdered solidifier which is the same as that of Example III. In this experiment, the weight ratio of solidifying agent to slurry is 0.389. The preparation of samples and the procedures for determining the values of the compressive strength are carried out as above. The mean compressive strength of the samples is 43 kg / cm 2 , their mean compressive strength in water is 46 kg / cm 2 and their mean compressive strength after ventilation is 46 kg / cm 2 . It is also found that when the ANSI 16.1 test method is used, the mean filtration indices of Co60, Cs134 and Cs137 are 8.34, 6.27 and 6.32, respectively.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20000810231 EP1137014B1 (en) | 2000-03-20 | 2000-03-20 | Co-solidification of low-level radioactive wet wastes produced from BWR nuclear power plants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE60005296D1 DE60005296D1 (en) | 2003-10-23 |
| DE60005296T2 true DE60005296T2 (en) | 2004-07-08 |
Family
ID=28459441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2000605296 Expired - Lifetime DE60005296T2 (en) | 2000-03-20 | 2000-03-20 | Process for the co-solidification of weakly radioactive wet waste materials from boiling water nuclear power reactors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE60005296T2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109273130B (en) * | 2018-08-07 | 2022-03-29 | 西南科技大学 | Preparation method of high-sulfur high-sodium high-emission waste liquid glass ceramic solidified body |
| WO2023019563A1 (en) * | 2021-08-20 | 2023-02-23 | 钰永科技有限公司 | Optimization of wet oxidation of waste resin and method for treating waste with oxidation waste liquid |
-
2000
- 2000-03-20 DE DE2000605296 patent/DE60005296T2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60005296D1 (en) | 2003-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE68903482T2 (en) | CEMENT, METHOD FOR PRODUCING THIS CEMENT AND METHOD FOR PRODUCING PRODUCTS WITH THIS CEMENT. | |
| DE2930602C2 (en) | ||
| DE1496645C3 (en) | Method of reinforcing a glass object by exchanging alkali metal ions of relatively small diameter in the glass for alkali metal ions of relatively large diameter in a bath | |
| DE3874647T2 (en) | IN-SITU FORMATION OF SOLUBLE BIOGENETIC SILICON DIOXIDE SILICATES IN CHEMICAL FIXING / STRENGTHENING TREATMENT OF WASTE. | |
| DE1667627C3 (en) | Process for the production of active clay or one-part silica | |
| DE2845128A1 (en) | METHOD FOR TREATING TOXIC AND HAZARDOUS WASTE | |
| EP0711260B1 (en) | Use of basic aluminium sulphates as alkali-poor cement accelerating admixtures | |
| DE3531607C2 (en) | ||
| DE3808187A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING GRANULES USED AS CONSTRUCTION MATERIALS FROM WASTE | |
| DE69302016T2 (en) | Production of inorganic, curable sludge and its use for solidifying waste materials | |
| EP0182172B1 (en) | Process for improving the stability properties of solidified radioactive ion exchange resin particles | |
| CH690400A5 (en) | Solidification of metal-containing waste sludges containing means aluminous cement cement mixtures | |
| EP0324753B1 (en) | Process for manufacturing a calcium sulphate-containing solid secondary raw material | |
| DE3215508C2 (en) | Process for improving the radionuclide retention properties of solidification of radioactive waste | |
| DE3044764A1 (en) | COMPOSING TONES BY COMPACTING | |
| DE60005296T2 (en) | Process for the co-solidification of weakly radioactive wet waste materials from boiling water nuclear power reactors | |
| DE69308258T2 (en) | Solidification of waste | |
| DE2356253A1 (en) | PROCEDURE FOR PREPARING ORGANIC, RADIOACTIVE MATERIALS CONTAINING WASTE LIQUIDS FOR ENVIRONMENTALLY FRIENDLY AND SAFE HANDLING, TRANSPORTATION AND FINAL DISPOSAL | |
| DE69917305T2 (en) | Exhaust gas treatment agent, method for producing the same and method for treating exhaust gas | |
| EP0369946B1 (en) | Process for immobilizing wastes | |
| DE19843092C5 (en) | Method for producing a sealing wall mass | |
| DE69837747T2 (en) | Process for solidifying boric acid and / or borate solutions | |
| DE102007006916A1 (en) | Treatment or stabilization of residues comprising boiler ashes, silicate filter dust from combustion plant and/or sewage sludge combustion residues, comprises reacting the residues with a calcium sulfite-containing additives and water | |
| DE3402700A1 (en) | METHOD FOR REMOVING RADIUM FROM ACID SOLUTIONS | |
| DE19725018A1 (en) | Production of inert finely divided filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: SAMSON & PARTNER, PATENTANWAELTE, 80538 MUENCHEN |