DE69310935T2

DE69310935T2 - Verfahren und vorrichtung zur entsorgung von radioaktiv markierten tierkörpern

Info

Publication number: DE69310935T2
Application number: DE69310935T
Authority: DE
Inventors: Gordon Kaye; Peter Weber
Original assignee: WASTE REDUCTION BY WASTE REDUC
Current assignee: WASTE REDUCTION BY WASTE REDUC
Priority date: 1992-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2013-12-10
Also published as: AU5744994A; CA2151382C; DK0677205T3; WO1994014169A1; CA2151382A1; US5332532A; EP0677205B1; ATE153472T1; EP0677205A1; DE69310935D1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft die Entsorgung von radioaktivem Abfall, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sicheren Entsorgung von mit radioaktiven Stoffen markierten Tierkadavern und -geweben.

Stand der Technik

Radioaktive Stoffe werden im allgemeinen für eine effizientere chemische, biochemische, pharmazeutische, biomedizinische und biologische Forschung eingesetzt. Es ist üblich, Medikamente oder chemische Verbindungen mit &sup4;C, ³H oder anderen Radioisotopen zu markieren, um schnell und gründlich zu untersuchen, wo diese Verbindungen umgesetzt und in den Körper aufgenommen werden. Diese Art der radioaktiven Markierung ist in Medizinschulen, Universitäten, Pharmafirmen, toxikologischen Laboratorien, Gesundheitslaboratorien, Kosmetikfirmen und allgemeinen biomedizinischen und biologischen Forschungsinstituten gebräuchlich. Die Markierung chemischer Verbindungen mit radioaktiven Isotopen ist in der biomedizinischen Forschung und für die Entwicklung neuer, therapeutischer Verbindungen ein wichtiges Werkzeug. Der Nachteil radioaktiver Markierung als Forschungsinstrument ist, daß dadurch zwangsläufig Tierkadaver oder -gewebe anfallen, die Radioisotope enthalten und auf teurem und kompliziertem Wege entsorgt werden müssen.
Tierkadaver, die mit &sup4;C oder ³H markierte Verbindungen enthalten, sind als schwachradioaktiver Abfall eingestuft, für dessen Entsorgung auf Bundesstaats- und nationaler Ebene besondere Vorschriften gelten.
Für die Entsorgung von Abfällen dieser Art sind zur Zeit zwei Verfahren gebräuchlich: Verbrennen oder Vergraben.
Nach dem Bundesgesetz ist das Verbrennen gegenwärtig nur erlaubt, wenn der Tierkadaver eine Radioisotopenkonzen tration von unter 0,05 Mikrocurie/g aufweist. Jedoch selbst bei noch geringeren Radioisotopenkonzentrationen kann das Verbrennen durch bundesstaatliche oder kommunale Behörden weiter eingeschränkt sein. Ist die Radioaktivität von Tierkadavern niedriger als die von nationalen, bundesstaatlichen und kommunalen Behörden festgelegten Grenzwerte, gelten für die Entsorgung keine zusätzlichen Vorschriften. Das Thema ist noch komplizierter, da das Verbrennen von radioaktiven Tierkadavern in einigen Zuständigkeitsbereichen generell verboten ist, z. B. in den Großstädten New York, San Francisco und Chicago. Selbst das Verbrennen im allgemeinen, auch wenn keine radioaktiven Stoffe enthalten sind, unterliegt zusätzlichen Verordnungen, z. B. der direkten Genehmigung durch die Umweltschutzbehörden des Bundesstaates oder der Kommune. Außerdem ist in Anbetracht der in Zukunft höheren Anforderungen an Konstruktion und Betrieb von Verbrennungsanlagen im Rahmen der Verordnungen zur Reinhaltung der Luft ungewiß, ob die Entsorgung von schwachradioaktivem Tierkadaverabfall durch Verbrennen noch zulässig ist.
Die einzige Alternative zur Verbrennung ist zur Zeit das Vergraben der Kadaver in einer behördlich genehmigten Deponie für schwachradioaktiven Abfall. Bei diesem Verfahren werden die Kadaver vollständig in Kalk und Adsorptionsmittel eingepackt und anschließend in Spezialfässern (ca. 208 Liter Fassungsvermögen) verpackt zur Deponie gefahren. In USA gibt es zur Zeit nur zwei solcher genehmigten Deponien: in Hanford, WA und Bamwell, Sc. Da geeignete Landdeponien in den USA zur Zeit nur begrenzt verfügbar sind, ist diese Art der Entsorgung radioaktiven Abfalls sehr teuer und für schwachradioaktiven Abfall in Form von Tierkadavern in Anbetracht der Größe und des Gewichts der Kadaver unverhältnismäßig teuer. Die Unverhältnismäßigkeit der Kosten wird offenkundig, wenn man bedenkt, daß ein Kadaver mit Spuren radioaktiver Stoffe so bewertet wird als wäre der vollständige Kadaverschwachradioaktiv. Aufgrund der extrem hohen Kosten für Landdeponien und der begrenzten Verfügbarkeit solcher Deponien ist dieses Verfahren zur Entsorgung von schwachradioaktiven Tierkadavern ungewiß.
Es ist in der Fachwelt bekannt, daß schwachradioaktiver Abfall auch ohne staatliche Kontrollen hinsichtlich Form, Verpackung und Überwachung entsorgt wird. Das trifft z. B. für die Entsorgung radioaktiver Abfälle zu, die bei der Behandlung von Krebskranken entstehen. Die Behandlung von Krebs erfolgt heute üblicherweise durch Bestrahlung, die häufig eine Absorption radioaktiver Verbindungen zur Folge hat. Diese radioaktiv markierten Verbindungen werden umgesetzt und in den Körper des Patienten aufgenommen. Viele dieser radioaktiven Verbindungen werden schließlich durch Kot und Urin aus dem Körper ausgeschieden. Diese Exkretionen enthalten geringe Mengen radioaktiver Stoffe, die jedoch durch das allgemeine Abwassersystem entsorgt werden, da die vom Körper ausgeschiedenen, minimalen Mengen radioaktiver Stoffe ausreichend verdünnt werden und so keine Gefahr für die öffentliche Gesundheit und Sicherheit darstellen. Diese Art der Entsorgung steht im Einklang mit nationalen und bundesstaatlichen Bestimmungen für die Entsorgung schwachradioaktiven Abfalls. Sie ist jedoch auf Abfall beschränkt, der durch die Behandlung von kranken Menschen entsteht und sich aufgrund seiner Beschaffenheit für eine Entsorgung im Abwassersystem eignet. Schwachradioaktiver Abfall in Tierresten kann auf diese Weise nicht entsorgt werden.
In der Fachwelt ist bekannt, daß keratinhaltige Substanzen, z. B. Haare und Nägel, durch Säure oder alkalische Hydrolyse aufgelöst werden können (siehe U.S. Patent Nr. 1,974,554, Ziegler). Obwohl in der Fachwelt bekannt ist, daß keratinhaltige Proteine mit alkalischen Lösemitteln hydrolysiert werden können, gibt es bisher keinen Hinweis, daß auch mit radioaktiven Stoffen verunreinigte Proteine auf diese Weise hydrolysiert werden können. Außerdem fehlt bisher jede Begründung für die Anwendung alkalischer Hydrolyse auf Proteine, die radioaktive Stoffe enthalten.
Die bekannten Verfahren für die Entsorgung schwachradioaktiven Abfalls haben angesichts der sich ständig ändernden Umweltschutzgesetze eine ungewisse Zukunft. Außerdem sind alle extrem teuer und verursachen einen unerwünschten Kostendruck auf die bereits stark belasteten Forschungsbudgets von Universitäten und anderen Institutionen. Es besteht daher Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zur sicheren und preiswerten Entsorgung von Tierkadavern, die geringe Mengen radioaktiver Verbindungen enthalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung, durch die ein Verfahren zur Herstellung einer sicher entsorgbaren Lösung von radioaktive Stoffe enthaltendem Tiergewebe bereitgestellt wird, befriedigt diesen Bedarf und überwindet die Beschränkungen und Kosten der in der Fachwelt bisher bekannten Verfahren. Das Verfahren besteht aus oder enthält folgende Schritte: Bereitstellung eines stark basischen Lösemittels, Eintauchen des radioaktive Stoffe enthaltenden Tiergewebes in das stark basische Lösemittel und Erwärmen des stark basischen Lösemittels. Das radioaktive Stoffe enthaltende Tiergewebe bleibt solange im stark basischen Lösemittel bis es weitgehend aufgeschlossen ist, wodurch eine Lösung entsteht, die eine minimale Konzentration radioaktiver Stoffe aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein wie oben beschriebenes Verfahren bereit, das außerdem die Entsorgung der minimal konzentrierten Lösung umfaßt.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch die Entsorgung der minimal konzentrierten Lösung in eine Entsorgungsvorrichtung, z. B. ein sanitäres Abwassersystem oder einen Faulbehälter.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Vorrichtung zur Herstellung einer sicher entsorgbaren Lösung mit einer minimalen Konzentration radioaktiver Stoffe bereit, die aus radioaktive Stoffe enthaltendem Tiergewebe stammen. Diese Vorrichtung umfaßt einen Behälter mit stark basischem Lösemittel Außerdem gehört zu der Vorrichtung eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des stark basischen Lösemittels, eine Filtriervorrichtung und eine Vorrich tung zum Entfernen der im Behälter gebildeten, minimal radioaktiven Lösung.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel enthält die Vorrichtung mehrere Behälter.
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur sicheren Entsorgung von Tierkadavern, die geringe Mengen radioaktiver Verbindungen enthalten.
Ein bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die sichere Entsorgung schwachradioaktiven Abfalls zu wesentlich niedrigeren Kosten für das Forschungsinstitut und ohne Schädigung oder erhöhte Gefährdung der Umwelt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß Verfahren und Vorrichtung ohne geographische Beschränkung und ungeachtet staatlicher Vorschriften, z. B. die der Großstädte New York, Chicago und San Francisco, verwendbar sind.
Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist, daß der in immer geringerem Maße zur Verfügung stehende Platz in Landdeponien für gefährlicheren, radioaktiven Abfall erhalten bleibt und der schwachradioaktive Abfall nicht über weite Strecken transportiert werden muß.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Abbildung 1 zeigt ein Phantombild (Aufriß) eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Behälter.
Abbildung 2 zeigt einen durchlässigen Siebbehälter.
Abbildung 3 zeigt einen Aufriß eines festen, durchlässigen Behälters.
Abbildung 4 zeigt ein Phantombild (Aufriß) eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mehreren Behältern.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sicheren Entsorgung von Tiergeweben oder kadavern, die radioaktive Stoffe enthalten. Sie ist so konzipiert, daß sie allen zur Zeit gültigen nationalen, bundesstaatlichen und kommunalen Gesetzen oder Vorschriften für die Entsorgung von schwachradioaktivem Abfall entspricht.
Das Verfahren besteht aus oder enthält folgende Schritte: Bereitstellung eines stark basischen Lösemittels und Eintauchen der radioaktive Stoffe enthaltenden Tierkadaver und/oder -gewebe in das stark basische Lösemittel. Das stark basische Lösemittel wird erhitzt, und die radioaktive Stoffe enthaltenden Tierkadaver und/oder -gewebe bleiben solange im stark basischen Lösemittel bis sie weitgehend aufgeschlossen sind, wodurch eine Lösung mit minimaler Radioaktivität entsteht, die unmittelbar durch das Abwassersystem entsorgt werden kann.
Wie bereits oben erwähnt, enthalten Tiergewebe oder -kadaver radioaktive Stoffe, wenn für die Forschungsarbeit chemische Verbindungen verwendet werden, die mit &sup4;C, ³H oder anderen Radioisotopen markiert sind. Sobald diese markierten Verbindungen in den Tierkörper gelangen, werden sie umgesetzt und in das Tiergewebe aufgenommen. Die für biologische oder biomedizinische Forschungen üblicherweise verwendeten Labortiere sind z. B. Ratten, Mäuse, Kaninchen, Schafe, Schweine, Hühner, Hunde usw. Nach Abschluß der erforderlichen Untersuchungen bleiben Tiergewebe und/oder -kadaver übrig, die radioaktiv markierte Verbindungen und deren Stoffwechselprodukte enthalten. Diese Tiergewebe und/oder -kadaver werden gemäß 10 CFR § 61 als schwachradioaktiver, biologischer Abfall eingestuft.
Unabhängig vom Grad der Radioaktivität müssen Tiergewebe und/oder -kadaver vollständig entsorgt werden, weil sich das Körpergewebe der Labortiere unmittelbar nach dem Tod zu zersetzen beginnt. Tierreste müssen folglich bald nach Abschluß der Forschungsarbeit versorgt werden, um die Entstehung schädlicher Gerüche und anderer Gefahren für die Gesundheit zu verhindern. Einfrieren von Tiergewebe oder -kadavern ist ein wirksames Mittel, um schädliche Gerüche und Gesundheitsgefahren zu verhindern. Wenn die tägliche Entsorgung von Tierkadavern nicht wirtschaftlich oder technisch nicht durchführbar ist, können die Überreste gefroren und in diesem Zustand gelagert werden bis der richtige Zeitpunkt oder die erforderliche Anzahl Tiere erreicht ist. Für die vorübergehende Aufbewahrung von Tierkadavern durch Einfrieren eignen sich alle Kühlvorrichtungen, die Temperaturen von 0 ºC oder darunter halten können und groß genug sind, alle Tierkadaver aufzunehmen. In einem Haushalts- oder Gewerbegefrierschrank, in dem Fleisch gefroren werden kann, lassen sich z. B. Tierkadaver entsprechend lagern.
Wenn der Zeitpunkt der Entsorgung gekommen ist, werden die Tierabfälle vollständig in ein stark basisches Lösemittel getaucht. Dieses Lösemittel sollte vorzugsweise einen pH-Wert von mindestens ca. 13 haben. Es kann ein Gemisch aus Wasser und einem Alkalimetallhydroxid oder Erdalkalimetallhydroxid sein. Bevorzugtes Lösemittel ist jedoch eine Lösung aus NaOH oder KOH. Ein geeignetes, stark basisches Lösemittel kann z. B. aus einer 1,0 bis 2,5 molaren Lösung von NaOH in Wasser oder ca. 4 - 10 Gew.% Natriumhydroxid in Wasser bestehen. Das stark basische Lösemittel sollte in ausreichender Menge zur Verfügung stehen, damit die eingetauchten Tierabfälle vollständig aufgeschlossen werden können. Tiergewebe läßt sich z. B. sicher mit einem Basenüberschuß aufschließen, z. B. mit einem Verhältnis von Alkalimetallhydroxid : Naßgewebegewicht von 1 : 10, oder anders ausgedrückt mit einem Verhältnis von 40 kg NaOH, gelöst in 900 l Wasser auf 100 kg Protein (Trockengewicht) oder 40 kg NaOH in 500 l HO auf 500 kg Tier (frisch oder gefroren). Diese Verhältnisangaben dienen nur zur Orientierung für die Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens und stellen keine Einschränkung der Erfindung dar. Bei der Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens können durchaus wirtschaftlichere und genauere Verhältnisse als die hier genannten gefunden werden.
Nach Eintauchen der Tierabfälle in das stark basische Lösemittel sollte die Reaktion vorzugsweise in einem geschlossenen Reaktionsgefäß erfolgen. Eine verminderte Menge CO ist für die Reaktion günstig, um eine ideale Reaktionsgeschwindigkeit und Stöchiometrie zu gewährleisten. Dies läßt sich auf einfache Weise dadurch errei chen, daß man das stark basische Lösemittel gar nicht oder kaum mit seiner Umgebung in Berührung kommen läßt. Wenn die Reaktion in einem Behälter erfolgt, genügt es, den Behälter mit einer geeigneten Abdeckung zu verschließen.
Läßt man die Reaktion von Tierkadaver und stark basischem Lösemittel in ihrer natürlichen Geschwindigkeit ablaufen, kann dies übermäßig viel Zeit beanspruchen. Es ist daher vorteilhaft, die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Eine Möglichkeit der Beschleunigung ist das Erhitzen des stark basischen Lösemittels auf Temperaturen von vorzugsweise 80 - 130 ºC, besonders bevorzugt 100 - 120 ºC. Bevorzugt wird auch ein erhöhter Luftdruck von bis zu [25 psi] 1,52 atü. In einem verschlossenen Behälter unter Überdruck verläuft die Reaktion bis zum vollständigen Aufschluß des Tiergewebes schneller. Außerdem kann die Geschwindigkeit weiter erhöht werden, wenn man dem stark basischen Lösemittel Detergenzien in Konzentrationen von bis zu 1 % zugibt, z. B. Natriumlaurylsulfat oder Desoxycholat. Ein weiterer Vorteil, der durch die Zugabe von Detergenzien zum stark basischen Lösemittel entsteht, ist die Dispergierung nichtverseifbarer Lipide, wodurch die Sterilisation der biologischen Stoffe unterstützt wird.
Außerdem kann die Reaktionszeit durch Zerlegen großer und Halbieren kleiner Tierkadaver oder Öffnen des Bauch- und Brustraums unversehrter Tiere vor Eintauchen in das stark basische Lösemittel gesenkt werden, da auf diese Weise größere Gewebeflächen dem stark basischen Lösemittel zugänglich gemacht werden. Eine weitere Möglichkeit zur Senkung der Reaktionszeit ist die kontinuierliche Zufuhr eines Überschusses an frischem, stark basischem Lösemittel auf die Kadaver- und Gewebeoberfläche. Dies wird z. B. durch Rühren des Lösemittels oder Bewegen des stark basischen Lösemittels oder Tierkadavers erreicht.
Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt letztlich von bestimmten Variablen ab: Temperatur des Lösemittels, Druck in den Reaktionsgefäßen, Kadaver- oder Gewebegröße und Verhältnis von Tierabfall zu Lösemittelvolumen. Aufgrund der unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten ist auch die Eintauchzeit der Tierabfälle im stark basischen Lösemittel unterschiedlich. Ungeachtet der Reaktionsgeschwindigkeit sollten die Tierkadaver jedoch solange im stark basischen Lösemittel eingetaucht bleiben bis sie im wesentlichen aufgeschlossen sind. Darüber hinaus erhält man durch vollständigen Aufschluß der Tierkadaver im stark basischen Lösemittel eine sterile Lösung.
Wenn das Tiergewebe vollständig aufgeschlossen ist, bleiben häufig zwei Arten von festem Abfall übrig. Die eine Art umfaßt Gummi oder Kunststoff, den das Labortier geschluckt haben kann, sowie Abfälle aus Versuchen oder chirurgischen Eingriffen, z. B. chirurgische Klammern, Nahtklammern, Glas und Kunststoff- oder Papierstückchen. Diese festen Teile nehmen niemals radioaktive Isotopen auf und gelten auch nicht als biomedizinischer Abfall. Dieser Abfall kann daher nach Abtrennen von der Lösung und Waschen als gewöhnlicher, steriler, fester Abfall entsorgt werden. Die zweite Art fester Abfälle, die nicht aufgelöst werden, sind anorganische Teile des Tierskeletts. Wenn kein Radioisotop verwendet wird, das von den anorganischen Teilen von Knochen und Zähnen aufgenommen werden kann, z. B. ³²p und &sup4;&sup5;ca, enthalten die anorganischen Teile des verbleibenden Skeletts kein radioaktives Isotop und können als fester, steriler Abfall entsorgt werden. Die aus dem stark basischen Lösemittel entfernten und gewaschenen Skelettreste sind äußerst brüchig und lassen sich leicht zertrümmern. Sie sind so brüchig, daß sie auf relativ einfache Weise, z. B. durch Zerreiben zwischen den Fingern, pulverisiert und dann entsorgt werden können.
Wenn Skelettreste und nicht mehr benötigtes Tiergewebe zusammen entsorgt werden sollen oder die anorganischen Skelettreste Radioisotope enthalten, muß das stark basische Lösemittel mit ca. 2 % Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) versetzt werden. Durch Zusatz dieses Chelatbildners werden die Calciumphosphatsalze in Knochen und Zähnen vollständig gelöst.
Wenn die Tierabfälle im stark basischen Lösemittel im wesentlichen aufgeschlossen sind und der feste Abfall entfernt ist, enthält die Lösung nicht nur radioaktive Stoffe in verdünnter Konzentration mit minimaler oder praktisch minimaler Radioaktivität, sondern auch ein alkalisches Gemisch aus Alkalimetallsalzen, Aminosäuren und Peptiden, Zuckersäuren, Nukleotiden, Monopeptiden, Fettsäuren von Lipiden, Phosphaten aus dem Lipid- und Nukleinsäureabbau, löslichen Calciumsalzen, Pigmenten, Zucker, Zuckeralkoholen, Kohlenwasserstoffen und anorganischen Säuren, die von in Körperflüssigkeiten normalerweise gelösten Elektrolyten hergeleitet sind. Diese nicht radioaktiven Nebenprodukte sind mit denen identisch, die in großen Mengen von Küchenabfällen und Abfällen aus Großküchen und Haushalten freigesetzt werden. Die Lösung enthält also nicht giftige Verbindungen, die durch Bakterien oder Pilze, wie sie in der Erde und in Abwasserreinigungssystemen vorkommen, biologisch abbaubar sind sowie stark verdünnte, radioaktive Stoffe.
Da die am Ende der Reaktion erhaltene Lösung nur ungiftige, biologisch abbaubare Stoffe und eine kleine, bereits verdünnte Menge radioaktiver Verbindungen enthält, muß die zu entsorgende Lösung nicht verdünnt werden. Eine Verdünnung ist nur erforderlich, wenn die Lösung nach abschließender Prüfung auf Radioaktivität die in den Entsorgungsverordnungen vorgeschriebenen Minimalkonzentrationen nicht einhält Die Lösung kann durch Zugabe von zusätzlichem Wasser in das Reaktionsgefäß oder die Entsorgungsvorrichtung verdünnt werden, und zwar vor dem Entleeren oder während des Entleerens. Bei den für die radioaktive Markierung üblichen Radioisotopen &sup4;C und ³H wird durch Verdünnung der im Reaktionsgefäß entstandenen Lösung mit gleicher Menge Wasser die Radioaktivität deutlich unter die zulässigen, minimalen Konzentrationen gesenkt. Die geringe Radioaktivität der Lösung erlaubt dann eine sichere Entsorgung im Abwassersystem. Der Fachmann kann die Verdünnung des speziellen Abfallvolumens durch das gesamte Abfallaufkommen des Instituts oder der Produktionsanlage auch berechnen.
Die sichere Entsorgung der schwachradioaktiven Lösung kann nach den für die Entsorgung von alltäglichen, ungiftigen und biologisch abbaubaren Substanzen gebräuchlichen Verfahren erfolgen. Die Entsorgung der schwachradioaktiven Lösung in Entsorgungsvorrichtungen wie Faulbehältern, Abwassersystemen und anderen, für die Entsorgung dieser leicht biologisch abbaubaren Verbindungen geeigneten Vorrichtungen ist vollkommen sicher.

Beispiel I

Eine basische Lösung aus 4 l Wasser, 1 l Chlorbleiche und 1 l 44 %igem NaOH (7,33 % NaOH, bezogen auf insgesamt 6 l) wurde in einem Metallbehälter auf eine heiße Platte gestellt. Drei (3) gefrorene Ratten (ganz, ohne Hautschnitte, Gewicht: insgesamt 838 g) wurden in einen Drahtkorb gelegt und in die basische Lösung eingetaucht. Der Drahtkorb wurde mit einem Hängerührer gedreht. Nach 50 Minuten war eine Temperatur von 45 ºC erreicht. Nach 1 Stunde und 12 Minuten lag die Temperatur bei 55 ºC. Nach 2 Stunden und 15 Minuten waren von den drei Ratten nur noch kleine Stücke übrig. Nun wurden sechs (6) halbe Ratten (Gewicht: 898 g) in die basische Lösung gelegt, die jetzt eine Temperatur von 80 ºC hatte. Nach 4 Stunden und 55 Minuten waren alle Ratten vollständig aufgelöst. In die Lösung wurden nun vier (4) halbe Ratten (Gewicht: 666 g) gelegt. Nach 8 stunden und 30 Minuten war in dem Drahtkorb nichts mehr übrig außer ein paar großen Knochen und Schneidezähnen. Die Rattenkadaver waren vollständig aufgelöst.

Beispiel II

Eine gefrorene Maus (Gewicht: ca. 40 g) wurde in eine 46 ºC warme Lösung aus 100 ml 44 Gew.%igem NaOH und 300 ml Chlorbleiche gelegt. Die Lösung befand sich in einem 1000-ml Becherglas mit Mantel, Deckel und Magnetrührer. Nach 30 Minuten war der ursprünglich gefrorene Kadaver vollständig aufgetaut und in kleine Stücke zerfallen. Nach 1 Stunde und 50 Minuten war die Maus vollständig aufgelöst mit Ausnahme der Knochen und einiger Stückchen eines dunklen Materials. Es wurde nun 100 ml Chlorbleiche zugegeben und weiter gerührt. Nach 1 Stunde und 30 Minuten wurden zwei Mäuse (Gewicht: 70,3 g) in die Lösung gelegt. Nach 2 Stunden und 35 Minuten waren alle drei Mäuse vollständig aufgelöst. Dann wurden 2 Mäuse (zusammen 72 g) in die Lösung gelegt. Nach 3 Stunden und 50 Minuten waren alle Mäuse vollständig aufgelöst. Die Lösung wurde nun mit 4 g Dinatrium-EDTA versetzt. Am nächsten Tag wurde die homogene Lösung durch ein Sieb (nichtrostender Stahl, 40 Maschen/inch) filtriert. Mit Ausnahme einiger Knochen und Zähne blieb nichts im Sieb hängen.

Beispiel III

In einem Behälter werden 4 kg NaOH in 50 l Wasser gelöst. In diese basische Lösung werden 50 kg gefrorene, radioaktive Verbindungen enthaltende Rattenkadaver gelegt, wodurch ein Reaktionsgemisch entsteht. Der Behälter wird mit einem Deckel luftdicht verschlossen. Das Reaktionsgemisch wird auf 100 ºC erhitzt, wobei der Behälter durch einen Wasserkühimantel gekühlt wird. Die basische Lösung wird durch an den Behälter angeschlossene Pumpen umgewälzt. Die Rattenkadaver bleiben 2 bis 16 Stunden in der basischen Lösung eingetaucht, vorzugsweise 8 bis 10 Stunden. Die Skelettreste und festen Überreste werden entfernt, gewaschen und als ungefährlicher, fester Abfall entsorgt. Im Behälter bleibt eine homogene Lösung zurück. Sie wird mit 50 l Wasser verdünnt, um eine schwachradioaktive Lösung zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer sicher entsorgbaren, schwachradioaktiven Lösung aus radioaktive Stoffe enthaltendem Tiergewebe. Abbildung 1 zeigt eine solche Vorrichtung bestehend aus oder enthaltend: einen ein stark basisches Lösemittel (12) enthaltenden, verschließbaren Behälter (10), einen durchlässigen Behälter (22) zur Lagerung radioaktiver Tierkadaver, eine Wasserzuleitung (28), eine Filtriervorrichtung (20), eine Druck- und Lüftungsvorrichtung (15) und eine Entsorgungsvorrichtung (32).
Die bevorzugte Vorrichtung besteht aus oder enthält einen einzelnen Behälter oder ein Gefäß, das eine Lösung aufnehmen kann. Der Behälter muß aus einem Material gefertigt sein, das den in diesem Verfahren vorherrschenden pH-Werten, Temperaturen und Drücken standhält, z. B. nichtrostender Stahl.
Die Reaktion zwischen stark basischem Lösemittel (12) und Tierkadavern erfolgt im offenen oder verschlossenen Behälter (10). Sie erfolgt jedoch vorzugsweise in einem verschlossenen Reaktionsgefäß, damit kein CO aus der Luft in die Reaktionszone gelangen kann. Der Behälter (10) hat vorzugsweise einen Verschluß (14), der den in diesem Verfahren verwendeten Chemikalien und vorherrschenden Temperaturen und Drücken standhält, z. B. aus nichtrostendem Stahl. Wenn der Druck nur 1 Atmosphäre beträgt, kann der Verschluß (14) einfach aus einer passenden Abdeckung bestehen. Wenn jedoch höhere Drücke angewandt werden, muß der Verschluß (14) druck- und luftdicht sein. Dies wird z. B. durch eine alkalibeständige Dichtung und eine Abdeckung erreicht, die durch Klemmen (16) verschlossen wird. Der verschlossene Behälter (10) kann mit einer Druckvorrichtung (15) ausgestattet sein, um den Druck im Behälter zu erhöhen. Außerdem kann in einem alternativen Ausführungsbeispiel der Verschluß (14) auch mit einem Druckmesser zur Überwachung des Reaktionsgefäßes, verställbaren Sicherheitsventilen und einer Probenahmestelle (17) zur Messung von pH-Wert und Radioaktivität des Reaktionsgemischs ausgestattet sein. Der Verschluß (14) kann außerdem im Innern eine Wasserzuleitung, z. B. einen Sprinkler enthalten, der über ein Hahnventil mit einer Wasserstelle verbunden ist, um das Verfahren zu automatisieren.
Wie bereits oben erwähnt, muß die stark basische Lösung (12) in diesem Verfahren erhitzt werden, um die bis zur vollständigen Auflösung des Tierkadavers benötigte Reaktionszeit zu senken. Für das Erhitzen des stark basischen Lösemittels (12) ist daher eine Heizvorrichtung (18) erforderlich. Als Heizvorrichtung (18) ist für dieses Verfahren jede bekannte Vorrichtung geeignet, mit der man heute Lösungen erhitzen kann. Die Heizvorrichtung (18) kann z. B. ein Heizmantel aus nichtrostendem Stahl sein, wobei zwischen den beiden Wänden des doppelwandigen Behälters heißes Wasser oder Wasserdampf kreist, so daß die Lösung im Behälter erhitzt wird. Alternativ kann der Behälter (10) mit einem elektrischen Heizmantel versehen sein oder auf ein Heizkissen gestellt werden.
Wie bereits oben erwähnt, verbleiben nach vollständigem Aufschluß der Tierkadaver häufig feste Reste oder Abfall, z. B. Skelettreste, Glas oder Kunststoff. Zum bevorzugten Ausführungsbeispiel gehört folglich eine Filtriervorrichtung (20), wie in Abbildung 1 dargestellt, um die festen Abfälle vor oder während der Entsorgung der schwachradioaktiven Lösung zu entfernen. Ein geeignetes Filter ist z. B. ein [40 mesh] 420-µm Sieb aus nichtrostendem Stahl. Die Filtriervorrichtung (20) kann in Kombination mit der Vorrichtung zur Beseitigung des Abfalls (30) so angeordnet sein, daß die schwachradioaktive Lösung während des Entfernens aus dem Behälter (10) filtriert wird.
Die bevorzugte Vorrichtung kann zusätzlich einen durchlässigen Behälter (22) enthalten, der die Tierabfälle aufnehmen kann. Die Tierkadaver können in dem durchlässigen Behälter (22) in das stark basische Lösemittel (12) getaucht werden. Dieser Behälter kann auch als Filtriervorrichtung und/oder Vorrichtung zur Beseitigung der festen, nicht aufgeschlossenen Abfälle dienen. Nach vollständigem Aufschluß der Tierkadaver kann der durchlässige Behälter (22) entfernt werden, wodurch auch die nicht aufgeschlossenen, festen Reste im durchlässigen Behälter (22) beseitigt werden. Der Behälter sollte aus einem Material gefertigt sein, das den in diesem Verfahren verwendeten pH-Werten, Chemikalien und Temperaturen standhält. Er sollte außerdem für Flüssigkeiten, Monopeptide und Aminosäuren durchlässig sein. Beispiele eines solchen Behälters sind in den Abbildungen 2 und 3 dargestellt. Ein Behälter mit einem Korb aus nichtrostendem Stahl mit [1/8 bis 1/4 Zoll] 0,32 bis 0,64 cm großen Maschen, wie z. B. in Abbildung 2 dargestellt, kann für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausreichen. Wenn eine große Menge Tierabfälle bewegt oder gehalten werden soll, ist es ratsam, den Korb mit nichtrostenden Stahlbändern zu verstärken. Alternativ, wie in Abbildung 3 dargestellt, kann der Behälter einen festen Behälter aus nichtrostendem Stahl mit [1/8 oder 1/4 Zoll] 0,32 oder 0,64 cm großen Bohrungen enthalten. Form und Größe der Körbe sollten vorzugsweise so gewählt werden, daß sie im oben beschriebenen Behälter (10) ausgewechselt werden können und ausreichender Zwischenraum vorhanden ist, damit die Flüssigkeit über alle Flächen des Inhalts zirkulieren kann. Die Behälter können auch so groß sein, daß sie in die in Abbildung 4 dargestellte Kühlvorrichtung (40) passen, wodurch das Verfahren vereinfacht wird.
Da die natürliche Reaktionszeit sehr langsam ist, kann zu der bevorzugten Erfindung auch eine Rührvorrichtung (24) gehören, die das Lösemittel oder Substrat während der Reaktion in Bewegung hält und auf diese Weise die Reaktion beschleunigt. Durch einfaches Bewegen des durchlässigen Behälters (22) mit den Tierabfällen können diese im stark basischen Lösemittel (12) gerührt oder bewegt werden. Eine andere Möglichkeit ist das Umwälzen des stark basischen Lösemittels (12). Dafür steht dem Fachmann eine große Auswahl von Hilfsmitteln zur Verfügung, z. B. mechanische Rührer oder Pumpen. Voraussetzung ist jedoch, daß die über Leitungen und Ventile mit dem Behälter (10) verbundene Pumpe den Temperaturen, Chemikalien und Drücken des Verfahrens standhält.
Eine Be- oder Entlüftungsvorrichtung (26), z. B. eine Abzughaube, kann über dem Behälter (10) angebracht sein, um bei der Durchführung des Verfahrens gebildetes, überschüssiges Kohlendioxid oder schädliche Dämpfe abzuziehen.
In Abhängigkeit von der Größe der Behälter (10) und der auf zuschließenden Menge Tierabfall kann die Lösung, die das aufgeschlossene Tiergewebe und geringe Mengen radioaktives Material enthält, direkt im Behälter (10) verdünnt werden, bevor dieser entleert wird. Nicht alle Behälter sind jedoch für die Verdünnung des durch die Reaktion entstandenen Gemischs groß genug. In solchen Fällen kann das Verdünnen gleichzeitig mit dem Entleeren des Behälters (10) erfolgen. Auf jeden Fall ist eine Wasserzuleitung (28) erforderlich, bevorzugt mit einem Absperrhahn (29). Die erforderliche Wassermenge kann während des Ablassens oder -pumpens der Lösung aus dem Behälter (10) zugegeben werden. Geeignete Vorrichtungen dafür sind z. B. kleine Wasserhähne, Schläuche oder Leitungen, die mit der Wasserstelle verbunden sind und die benötigten Mengen zuführen können.
Die bevorzugte Vorrichtung kann schließlich noch ein Hilfsmittel (30) zum Entleeren des Behälters (10) einschließen. Dieses Hilfsmittel kann einfach ein Auslaß sein, durch den die Lösung mit Hilfe der Schwerkraft aus den Behältern abläuft. Die Öffnung ist vorzugsweise mit einem auswechselbaren Siebfilter (20) versehen, das alle nicht aufgeschlossenen oder anorganischen Stoffe zurückhält, die während der Aufbereitung aus dem Korb entwichen sein können. Alternativ können für die Entleerung der Behälter Pumpen verwendet werden. Die in dieser Vorrichtung verwendeten Pumpen sollten jedoch aus nichtrostendem Stahl hergestellt sein, und alle Dichtungen und Auskleidungen sollten aus einem Material bestehen, das gegen starke Alkalien beständig ist, z. B. Teflon . Glas, Keramik, Gummi und die meisten Kunststoffe sollten wegen ihrer Unbeständigkeit gegen Alkalien nicht verwendet werden. Die für den Lösemittelkreislauf verwendeten Leitungen und Ventile können an die für das Entleeren und Spülen des Behälters verwendeten angeschlossen oder die gleichen sein. Wenn das stark basische Lösemittel (12) mit einer Pumpe umgewälzt wird, kann mit derselben Pumpe auch das Reaktionsgemisch abgelassen werden.
Die Sicherheitskontrollen des Abflußsystems umfassen vorzugsweise auch Messungen des pH-Wertes und der Radioaktivität, und zwar durch Analyse der an der Austrittöffnung entnommenen Proben oder Durchlaufanalyse mit Eingabe beider Dateien, die an ein manuell oder elektronisch gesteuertes Ventilsystem weitergeleitet werden. Insbesondere müssen die manuellen oder automatischen Systeme nach Abschluß der Aufbereitung endgültige Daten über pH-Wert und Radioaktivität des Lösemittels erhalten, bevor die für die Entleerung des Behälters erforderliche Verdünnung berechnet und durchgeführt werden kann.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Abbildung 4 dargestellt. Es umfaßt mehrere Behälter, eine stark basische Lösung (12) im ersten Behälter (34), eine schwächer basische Lösung (37) im zweiten Behälter (36), eine neutrale Lösung (39) im dritten Behälter (38) und eine Vorrichtung zur Beseitigung der darin enthaltenen Lösungen (30). Der erste Behälter (34) kann im Gegensatz zu den anderen Behältern die in Abbildung 1 dargestellten Veränderungen aufweisen, z. B. eine Heizvorrichtung (18), einen Verschluß (14), eine Rührvorrichtung (24) und eine Druckvorrichtung (17). Da diese Änderungen nur für den Behälter erforderlich sind, in dem die Reaktion tatsächlich stattfindet, sind sie für die zusätzlichen Behälter überflüssig. Zu der in Abbildung 4 dargestellten Alternative gehört auch eine Kühlvorrichtung (40) für die Lagerung von Tierkadavern, eine Vorrichtung zum Bewegen des durchlässigen Behälters (42), eine Be- oder Entlüftungsvorrichtung (26), eine Wasserzuleitung (28) und eine Entsorgungsvorrichtung (32).
Wie aus Abbildung 4 ersichtlich ist, können mehrere Behälter verwendet werden. Bei Verwendung von mehr als einem Behälter wird eine Anordnung bevorzugt, bei der die Behälter dicht nebeneinander in einer Reihe oder im Kreis stehen. Wenn nur ein Behälter verwendet wird, enthält dieser das stark basische Lösemittel (12). Werden jedoch mehrere Behälter verwendet, sollte der erste Behälter (34) der Reihe ein stark basisches Lösemittel (12) enthalten und der zweite Behälter (36) der Reihe eine Lösung (37), die weniger basisch als das stark basische Lösemittel (12) im ersten Behälter (34) ist. Vorzugsweise enthält der zweite Behälter (36) eine Lösung (37) mit einem pH-Wert von ca. 10. Die Lösung im zweiten Behälter (36) kann eine 1 %ige Natriumhypochloritlösung sein, d. h. eine 1 : 5 Verdünnung von Haushaltschlorbleiche in Wasser. Der dritte Behälter (38) in der Reihe kann eine Lösung (39) mit einem pH-Wert von ca. 7 enthalten, z. B. Wasser. Zweiter und dritter Behälter können dazu dienen, das stark basische Lösemittel (12) wegzuspülen, das ggf. auf dem durchlässigen Behälter (22) oder dem nicht aufgeschlossenen, festen, anorganischen Abfall verbleibt. Dies kann durch Versetzen des durchlässigen Behälters (22) und/oder festen Abfalls von einem Behälter zum nächsten erreicht werden. Es können alle drei Behälter oder 1, 2, 3 oder mehr Behälter verwendet werden. Wenn nur zwei Behälter verwendet werden, sollte der zweite Behälter eine Lösung mit einem pH-Wert von ca. 7 enthalten, z. B. Wasser.
Ebenfalls erforderlich ist eine Vorrichtung, mit deren Hilfe der Behälter (42) und das darin enthaltene Tiergewebe bewegt werden kann. Die Art der Vorrichtung hängt von der Menge Tierabfall ab, die auf normalem Wege entsorgt werden soll. Wenn es sich um kleine Mengen und folglich geringe Gewichte handelt, kann eine einfache Lösung gewählt werden, z. B. Muskelkraft. Dem Fachmann sind viele Mittel und Wege bekannt, schwere und sperrige Gegenstände zu bewegen, z. B. durch eine einfache Winde, einen Flaschenzug oder durch Gabelstapler, hydraulische Vorrichtungen oder mechanische Winden. Die Vorrichtung muß in der Lage sein, den durchlässigen Behälter (22) in den Behälter (34) zu setzen und wieder herauszuholen, und das ggf. nacheinander vom Behälter 34 zum Behälter 36, wenn mehr als ein Behälter verwendet wird. Die Vorrichtung (42) sollte vorzugsweise auch groß genug sein, die Behälter ggf. versetzen zu können, ohne die Be- oder Entlüftungsvorrichtung (26) über den Behältern abbauen zu müssen.
Ein weiterer Bestandteil der Vorrichtung kann eine Kühlvorrichtung (40) sein. Dies richtet sich nach dem jeweiligen Bedarf. Wenn Tiergewebe vor der Entsorgung eine gewisse Zeit gelagert werden muß, kann eine Kühlvorrichtung erforderlich sein.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer sicher entsorgbaren Lösung von radioaktive Stoffe enthaltendem Tiergewebe, bestehend aus oder enthaltend die Schritte:

Bereitstellung eines hochbasischen Lösemittels,

Erhitzen des hochbasischen Lösemittels,

Eintauchen des radioaktive Stoffe enthaltenden Tiergewebes in das hochbasische Lösemittel,

Verbleib des Tiergewebes in dem hochbasischen Lösemittel bis es im wesentlichen aufgeschlossen ist

und

Bildung einer Lösung, die eine minimale Konzentration radioaktiver Stoffe aufweist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das hochbasische Lösemittel in einem verschließbaren Behälter bereitgestellt wird, und außerdem enthaltend den Schritt des Verschließens des Behälters nach Eintauchen des radioaktive Stoffe enthaltenden Tiergewebes in das hochbasischelösemittel.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Bildung der eine im wesentlichen minimale Konzentration radioaktiver Stoffe enthaltende Lösung außerdem den Schritt der weiteren Verdünnung dieser minimal konzentrierten Lösung durch Zugabe von Wasser enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das hochbasische Lösemittel

(a) Wasser und ein Alkalimetallhydroxid oder Erdalkalimetallhydroxid enthält oder daraus besteht, oder

(b) Wasser und ein Alkalimetallhydroxid ist, oder

(c) Wasser und ein Alkalimetallhydroxid, ausgewählt aus NaOH und KOH, ist, oder

(d) ungefähr 4 - 10 % Natriumhydroxid ist, oder

(e) einen pH-Wert von mindestens ca. 13 hat, oder

(f) zusätzlich Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) enthält, oder

(g) zusätzlich Reinigungsmittel enthält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, außerdem enthaltend den Schritt des Bewegens des Tiergewebes in dem hochbasischen Lösemittel und/oder Umwälzens des hochbasischen Lösemittels und/oder Entfernens fester Trümmer aus der minimal konzentrierten Lösung.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem enthaltend den Schritt der Entsorgung der minimal konzentrierten Lösung in eine Entsorgungsvorrichtung, zum Beispiel bestehend aus oder enthaltend ein sanitäres Abwassersystem oder einen Faulbehälter.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem enthaltend die Erhöhung des Drucks in dem verschlossenen Behälter auf über 1 Atmosphäre.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche außerdem enthaltend den Schritt des Gefrierens des radioaktive Stoffe enthaltenden Tiergewebes vor Eintauchen in das hochbasische Lösemittel

9. Vorrichtung zur Herstellung einer sicher entsorgbaren Lösung mit einer minimalen Konzentration radioaktiver Stoffe aus radioaktive Stoffe enthaltendein Tiergewebe, bestehend aus oder enthaltend:

einen ein hochbasisches Lösemittel enthaltenden, verschließbaren Behälter,

eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des hochbasischen Lösemittels,

eine Filtriervorrichtung,

eine Vorrichtung zum Entfernen der minimal konzentrierten Lösung aus dem Behälter und

einen zweiten Behälter, der eine Lösung mit einem niedrigeren pH-Wert als im ersten Behälter enthält.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, außerdem enthaltend:

einen durchlässigen Behälter, der für die Aufnahme des Gewebes geeignet und so dimensioniert ist, daß er auswechselbar in die Behälter eingesetzt wird,

eine Vorrichtung zum Bewegen des durchlässigen Behälters

und

einen dritten Behälter, der eine Lösung mit einem niedrigeren pH-Wert als im zweiten Behälter enthält.