DE69919839T2 - Separator for nuclear waste - Google Patents

Separator for nuclear waste Download PDF

Info

Publication number
DE69919839T2
DE69919839T2 DE69919839T DE69919839T DE69919839T2 DE 69919839 T2 DE69919839 T2 DE 69919839T2 DE 69919839 T DE69919839 T DE 69919839T DE 69919839 T DE69919839 T DE 69919839T DE 69919839 T2 DE69919839 T2 DE 69919839T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ions
waste
heavy
plasma
light
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 - Fee Related
Application number
DE69919839T
Other languages
German (de)
Other versions
DE69919839D1 (en
Inventor
Tihiro La Jolla Ohkawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Archimedes Operating LLC
Original Assignee
Archimedes Technology Group Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Archimedes Technology Group Inc filed Critical Archimedes Technology Group Inc
Priority claimed from EP99302138A external-priority patent/EP1039479B1/en
Publication of DE69919839D1 publication Critical patent/DE69919839D1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE69919839T2 publication Critical patent/DE69919839T2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

GEBIET DER ERFINDUNGAREA OF INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft generell Systeme und Verfahren für die Aufbereitung von Nuklearabfall. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Systeme und Verfahren, die Nuklearabfall für eine gesonderte Behandlung und eine dem jeweiligen Radioaktivitätsgrad angemessene Entsorgung in hoch radioaktiven Abfall, schwach radioaktiven Abfall und nicht radioaktiven Abfall trennen. Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders, aber nicht ausschließlich, als System und Verfahren zur Absonderungstrennung von Nuklearabfall nach einzelnen Atomen.The The present invention generally relates to systems and methods for processing from nuclear waste. In particular, the present invention relates on systems and procedures, the nuclear waste for a separate treatment and disposal appropriate to the particular level of radioactivity in high radioactive waste, low radioactive waste and not separate radioactive waste. The present invention is suitable especially, but not exclusively, as a system and method for segregation separation of nuclear waste after single atoms.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Es besteht ein nahezu weltweites Übereinkommen, dass Nuklearabfall ein globales Problem mit immensen Ausmaßen darstellt. Das genaue Ausmaß und die möglichen Konsequenzen des Problems sind aber trotz dieses Bewusstseins immer noch nicht ganz klar umrissen und werden von der Öffentlichkeit nicht vollständig wahrgenommen. Alle stimmen jedoch darin zu, dass etwas getan werden muss. Das Problem wird durch die Tatsache, dass es bisher keine vollständig akzeptable Lösung für die Entsorgung von Nuklearabfall gibt, weiter verkompliziert. Anders ausgedrückt, die damit einhergehen den Kosten und Risiken sind in der Regel nicht hinnehmbar. Beim Einsatz von herkömmlichen Technologien bewegen sich die Kosten für die Aufbereitung von Nuklearabfall allein in diesem Land in astronomischer Höhe.It there is an almost worldwide convention, that nuclear waste is a global problem of immense proportions. The exact extent and the possible ones Despite this awareness, the consequences of the problem are still not clearly outlined and not fully understood by the public. However, everyone agrees that something needs to be done. The Problem is due to the fact that it has not been completely acceptable solution for disposal of nuclear waste, further complicates. In other words, the The costs and risks are usually not associated with this acceptable. Move with the use of traditional technologies the costs for the treatment of nuclear waste alone in this country in astronomical Height.

Gegenwärtig wird Nuklearabfall überall in der Welt in Hunderten, und möglicherweise in Tausenden, von Behältern an den verschiedensten Standorten zwischengelagert. Man kann sich das gesamte Volumen dieses Nuklearabfalls einfach vorstellen, wenn man sich klarmacht, dass ein Behälter allein ungefähr so 3,78 Millionen Liter Nuklearabfall fassen kann. Es ist offensichtlich, dass das Nuklearabfallvolumen enorm ist, das eine spezielle Entsorgung erfordert. Das Problem wird weiter durch die Tatsache dahingehend verkompliziert, dass ein erheblicher Anteil des Nuklearabfalls als hoch radioaktiver Abfall einzustufen ist, der eine spezielle Behandlung und außergewöhnliche Sicherheitsvorkehrungen benötigt.At present becomes Nuclear waste everywhere in the world in hundreds, and possibly in thousands, of containers stored at various locations. You can simply imagine the entire volume of this nuclear waste, though you realize that a container alone about so can grab 3.78 million liters of nuclear waste. It is obvious, that the nuclear waste volume is enormous, a special disposal requires. The problem is further explained by the fact Complicates that a significant proportion of nuclear waste as highly radioactive waste, which is a special treatment and extraordinary Safety precautions needed.

Eine der Verfahrensformen für die Nuklearabfallentsorgung, die einen gewissen Grad an Akzeptanz unter denen erlangt hat, die sich mit der Aufbereitung von Nuklearabfall beschäftigen, beinhaltet ein Verfahren, das als Vitrifizierung oder Verglasung bekannt ist. In einem Verglasungsverfahren wird der Nuklearabfall für die anschließende Entsorgung in Glas absorbiert und eingeschlossen. Die heutigen Verglasungsverfahren treffen jedoch auf mindestens zwei wesentliche Schwierigkeiten. Das bedeutendste Problem ist erstens, dass es bei der gegenwärtigen Praxis keine Möglichkeit gibt, um zwischen hochgradig radioaktivem Abfall, der eine spezielle Behandlung erfordert, und schwach radioaktivem Abfall, der auf eine eher herkömmliche Weise entsorgt werden kann, unterscheiden zu können. Infolgedessen wird jedes Mal, wenn hochradioaktiver Abfall beteiligt ist, das gesamte Nuklearabfallvolumen, das sowohl hochgradig radioaktiven als auch schwach radioaktiven Abfall beinhaltet, auf die gleiche Art und Weise behandelt. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist das Gesamtvolumen dieses Abfalls gewaltig. Die zweite Schwierigkeit besteht darin, dass aufgrund des großen Abfallvolumens, das als hochgradig radioaktiver Abfall gehandhabt werden muss, Jahrzehnte für die Bewerkstelligung von dessen Behandlung und Entsorgung erforderlich sind.A the procedural forms for the nuclear waste disposal, a certain degree of acceptance among those who have dealt with the treatment of nuclear waste employ, involves a process known as vitrification or glazing is. In a vitrification process, the nuclear waste is disposed of for subsequent disposal absorbed in glass and trapped. The current glazing process but encounter at least two major difficulties. The most significant problem, first, is that it is in current practice no way gives to high-level radioactive waste, which is a special Treatment requires, and low-level radioactive waste on one rather conventional Can be disposed of in a different way. As a result, each one will When high level radioactive waste is involved, the total nuclear waste volume, that is both highly radioactive and weakly radioactive Waste includes, treated the same way. As already mentioned above, the total volume of this waste is huge. The second difficulty is that due to the large volume of waste, the highly radioactive waste must be handled, decades for the accomplishment of its treatment and disposal are required.

Nun machen aber die Radionuklide, die den Abfall radioaktiv machen, nur etwa 0,001 % des Gesamtvolumens an Nuklearabfall aus. Wie in der vorliegenden Erfindung erkannt wurde, könnten die Behandlung und die Entsorgung der radioaktiven Bestandteile stark vereinfacht werden, falls die Radionuklide von den nichtradioaktiven Bestandteilen des Nuklearabfalls irgendwie abgeschieden würden.Now but do the radionuclides that make the waste radioactive, only about 0.001% of the total volume of nuclear waste. As in the present invention, the treatment and the Disposal of the radioactive components are greatly simplified, if the radionuclides from the non-radioactive components of the nuclear waste somehow would be separated.

Die US-Patentanmeldung 5681434 (Eastlund) offenbart die Anwendung einer Plasmaeinschließung durch torusförmige Magnetfelder und die Absonderungstrennung von ionisierten Elementen einer komplexen Substanz, wie radioaktivem Abfall, auf Entsorgungsebenen in Sicherheitsbehältern.The U.S. Patent Application 5681434 (Eastlund) discloses the use of a plasma confinement by toroidal Magnetic fields and separation separation of ionized elements of a complex substance, such as radioactive waste, at disposal levels in security containers.

In Anbetracht des Vorstehenden ist es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zur Aufbereitung von Nuklearabfall bereitzustellen, das die Radionuklide von den nichtradioaktiven Elementen im Abfall trennt und abscheidet. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens zur Aufbereitung von Nuklearabfall, das hochkonzentrierte Radionuklide für die anschließende Entsorgung effektiv verglast. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens zur Aufbereitung von Nuklearabfall, für das ein kontinuierliches In-Line-Verfahren angewendet wird, welches einen minimalen Umgang mit dem Material erfordert. Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems und eines Verfahrens für die Aufbereitung von Nuklearabfall, das relativ leicht herzustellen, einfach anzuwenden und relativ kosteneffizient ist.In Considering the above, it is an objective of the present Invention, a system and method for treating nuclear waste provide the radionuclides from the non-radioactive Separates and separates elements in the waste. Another goal of The present invention is the provision of a system and a process for the treatment of nuclear waste, the highly concentrated Radionuclides for the subsequent one Disposal effectively glazed. Another object of the present invention is the provision of a system and a method for processing from nuclear waste, for that a continuous in-line method is used which requires a minimum handling of the material. One more thing The aim of the present invention is to provide a system and a method for the processing of nuclear waste, which is relatively easy to produce, easy to use and relatively cost efficient.

ZUSAMMENFASSUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENSUMMARY OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Ein System wie in den Ansprüchen 1 – 15 ausgeführt, ein Verfahren wie in den Ansprüchen 16 – 24 ausgeführt, eine Vorrichtung wie in den Ansprüchen 25 – 28 ausgeführt und eine Vorrichtung wie in den Ansprüchen 29 – 33 ausgeführt und ein Verfahren zur Extrahierung von Radionukliden aus radioaktivem Abfall beruhen auf der Allgemeinen Feststellung, dass Radionuklide im Abfall Elemente sind, welche relativ hohe Atomgewichte aufweisen (z.B. A ≥ 70). Auf der Grundlage dieser Prämisse wird radioaktiver Abfall gemäß der vorliegenden Erfindung zuerst verdampft und dann ionisiert, um ein Multispezies-Plasma zu erzeugen. Aufgrund der Tatsache, dass die Inhaltsstoffe des Nuklearabfalls möglicherweise nicht bekannt sind, wird angenommen, dass das resultierende Multispezies-Plasma Elektronen, leichte Ionen (z.B. A < 70) und schwere Ionen (z.B. A ≥ 70) einschließt. Das Multispezies-Plasma wird dann beschleunigt, um einen Fluidstrom zu erzeugen, in dem die leichten Ionen und die schweren Ionen alle im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit haben. Sobald der Fluidstrom mit gleichmäßiger Geschwindigkeit erzeugt ist, werden die Teilchen im Strom entsprechend ihrer jeweiligen Trägheit verlangsamt und geschieden. Die abgeschiedenen schweren Ionen werden dann für die anschließende Entsorgung aufgefangen und verglast. Die Besonderheiten der Verfahren, die an der vorliegenden Erfindung beteiligt sind, werden am besten durch Betrachten der verschiedenen Systemkomponenten deutlich.A system as in claims 1-15 a method as set forth in claims 16-24, an apparatus as set forth in claims 25-28 and an apparatus as set forth in claims 29-33, and a method for extracting radionuclides from radioactive waste based on the General Statement, that radionuclides in the waste are elements which have relatively high atomic weights (eg A ≥ 70). On the basis of this premise, radioactive waste according to the present invention is first vaporized and then ionized to produce a multispecies plasma. Due to the fact that the components of the nuclear waste may not be known, it is believed that the resulting multispecies plasma includes electrons, light ions (eg A <70) and heavy ions (eg A ≥ 70). The multispecies plasma is then accelerated to produce a fluid flow in which the light ions and the heavy ions all have substantially the same velocity. Once the fluid flow is generated at a uniform rate, the particles in the stream are slowed and diverged according to their respective inertia. The separated heavy ions are then collected for subsequent disposal and vitrified. The particularities of the methods involved in the present invention are best understood by considering the various system components.

Im Überblick ist die vorliegende Erfindung ein In-Line-System für die kontinuierliche Verarbeitung von radioaktivem Abfall, welches aufeinander folgend eine Beladungs-/Transporteinrichtung, einen Plasmaprozessor, eine Düse, einen Trägheitsabscheider und ein Sammlungs-/Entsorgungssubsystem umfasst. Eine Vorrichtung, wie in den Ansprüchen 25 – 28 ausgeführt, umfasst einen Plasmaprozessor, eine Düse und einen Trägheitsabscheider und kann ferner Einrichtungen für das Auffangen von leichten und schweren Ionen aufweisen. Eine wie in den Ansprüchen 29 – 33 ausgeführte Vorrichtung umfasst eine Düse und einen Trägheitsabscheider und kann ferner eine Anlage für die Verdampfung des Abfalls und die Erzeugung eines Multispezies-Plasmas sowie Einrichtungen für das Auffangen von leichten und schweren Ionen aufweisen. Für die vorliegende Erfindung werden die Verdampfung und Ionisierung des radioaktiven Abfalls gemäß bekannten Praktiken in einem Plasmaprozessor in Hochvakuumumgebung durchgeführt. Diese Hochvakuumumgebung (d. h. eine Umgebung unter sehr niedrigem Druck) liegt im Bereich von einigen Mikrobar (beispielsweise 2 – 5 μBar). Um das Verfahren zu starten, wird die Überführung des radioaktiven Abfalls in die Hochvakuumumgebung des Plasmaprozessors vom Beladungs-/Transportbereich des Systems durchgeführt.Overview For example, the present invention is an in-line system for continuous processing of radioactive waste, which successively has a loading / transport facility, a plasma processor, a nozzle, an inertial separator and a collection / disposal subsystem includes. A device as set forth in claims 25-28 comprises a plasma processor, a nozzle and an inertial separator and may also have facilities for have the capture of light and heavy ions. A like in the claims 29 - 33 executed Device comprises a nozzle and an inertial separator and may further include a facility for the evaporation of the waste and the generation of a multi-species plasma and facilities for the Contain light and heavy ions. For the present invention be the evaporation and ionization of radioactive waste according to known Practices performed in a plasma processor in a high vacuum environment. These High vacuum environment (i.e., an environment under very low pressure) is in the range of a few microbars (for example 2 - 5 μbar). Around The procedure to start is the transfer of radioactive waste into the high vacuum environment of the plasma processor from the loading / transport area of the system.

Der Beladungs-/Transportbereich des Systems für die vorliegende Erfindung schließt ein im Wesentlichen hohles U-förmiges Rohr ein. Genauer erklärt, ist ein Ende des U-förmigen Rohrs (das erste Ende) atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt, wobei das andere Ende (das zweite Ende) der Hochvakuumumgebung des Plasmaprozessors ausgesetzt ist. Ferner ist das Rohr selbst mit einem flüssigen Transportmedium, wie Octoil, gefüllt, wodurch die Anordnung wie ein Manometer funktioniert. Während des Betriebs wird ein Behälter mit radioaktivem Abfall durch eine Öffnung im ersten Ende des Rohrs hinunter und in das Transportmedium gelassen. Der Behälter gelangt dann durch den Schenkel des Rohrs (den ersten Schenkel) in das Transportmedium hinunter. Danach wird der Behälter von einer Reihe von Walzen durch den Basisabschnitt des U-förmigen Rohrs durch das Transportmedium befördert. Nachdem es den Basisabschnitt durchquert hat, fördert eine Hubvorrichtung den Behälter durch den anderen Schenkel (den zweiten Schenkel) des U-förmigen Rohrs nach oben. Durch diese Anhebung durch die Hubvorrichtung wird der mit Abfall gefüllte Behälter aus dem Transportmedium heraus und in die Hochvakuumumgebung gefördert. Der Behälter wird dann auf einer Reihe von Walzen durch einen Rohrablauf bzw. Schacht befördert, was ihn für die anschließende Verarbeitung im Plasmaprozessor in Position bringt. Außerdem kann der Nuklearabfallbehälter während der Beförderung des Behälters durch den Lade-/Transportbereich des Systems von einem Lochwerkzeug perforiert werden. Diese Punktierungsaktion setzt Gase der flüchtigen Materialien, die im Abfall enthalten sind (im folgenden allgemein als "flüchtige Bestandteile" bezeichnet), frei und macht es möglich, sie aufzufangen und für die anschließende Verwendung im Plasmaprozessor in einem Aufbewahrungstank für flüchtige Bestandteile zu halten.Of the Loading / transporting area of the system for the present invention includes a substantially hollow U-shaped Tube. Explained more precisely, is one end of the U-shaped tube (the first end) atmospheric Conditions exposed to the other end (the second end) exposed to the high vacuum environment of the plasma processor. Further is the pipe itself with a liquid Transport medium, such as octoil, filled, whereby the arrangement works like a pressure gauge. During the Operation becomes a container with radioactive waste down through an opening in the first end of the pipe and left in the transport medium. The container then passes through the Leg of the tube (the first leg) in the transport medium down. After that, the container becomes from a series of rollers through the base portion of the U-shaped tube transported by the transport medium. After it has passed through the base section, a lifting device promotes the container through the other leg (the second leg) of the U-shaped tube up. By this increase by the lifting device is the filled with waste Container off out of the transport medium and into the high-vacuum environment. Of the container is then on a series of rolls by a pipe run or Shaft moves, what him for the subsequent one Processing in position in the plasma processor. In addition, can the nuclear waste container during the promotion of the container through the loading / transporting area of the system from a punching tool be perforated. This puncturing action sets gases of the volatile Materials contained in the waste (hereinafter generally as "volatile components"), free and makes it possible to catch them and for the subsequent one Use in the plasma processor in a volatile storage tank to keep.

Bei dem Plasmaprozessor der vorliegenden Erfindung handelt es sich im Wesentlichen um ein hohles Rohr, das zwei offene Enden hat. Eines dieser Enden steht in Fluidverbindung mit dem Schacht der Beladungs-/Transportverrichtung, und das andere Ende steht in Fluidverbindung mit der Düse. Zwischen dem Schacht und der Düse ist ein Teil des Plasmaprozessorrohrs als Plasmakammer eingerichtet, die einen im Wesentlichen zylinderförmigen, dielektrischen Abschnitt einschließt, der zwischen zwei Edelstahlzylindern angeordnet ist. Eine Radiofrequenz- (RF-) Antenne ist um den dielektrischen Abschnitt der Plasmakammer herum angeordnet, und eine Magnetspule ist sowohl um die RF-Antenne als auch um den Plasmaprozessor auf ganzer Länge des Plasmaprozessorrohrs angeordnet. Wie für die vorliegende Erfindung beabsichtigt, richtet die Magnetspule ein axial ausgerichtetes Magnetfeld im Plasmaprozessorrohr ein, das durch den Plasmaprozessor verläuft und eine Feldstärke von etwa einem Zehntel Tesla aufweist (~ 0,1 T).at The plasma processor of the present invention is in Essentially around a hollow tube that has two open ends. One these ends are in fluid communication with the shaft of the loading / transporting device, and the other end is in fluid communication with the nozzle. Between the shaft and the nozzle a part of the plasma processor tube is set up as a plasma chamber, the one substantially cylindrical, dielectric portion includes, which is arranged between two stainless steel cylinders. A radio frequency (RF) antenna is around the dielectric section of the plasma chamber arranged around, and a magnetic coil is both around the RF antenna as well as around the plasma processor along the full length of the plasma processor tube arranged. As for The present invention is intended to direct the magnetic coil an axially aligned magnetic field in the plasma processor tube, which passes through the plasma processor and a field strength of about one tenth of Tesla (~ 0.1 T).

Während des Betriebs des Plasmaprozessors wird ein Vakuum angelegt, um die Hochvakuumumgebung im Plasmaprozessor einzurichten. Wie oben angegeben, weist diese Hochvakuumumgebung einen Druck von nur einigen μBar auf. Die RF-Antenne wird dann mit einer Frequenz aktiviert, die etwa im Bereich von zwei bis zwanzig Megahertz (2 – 20 MHz) liegt und eine Leistung von etwa 7 Megawatt (7 MW) aufweist. Wenn die RF-Antenne aktiviert ist, werden flüchtige Bestandteile aus dem Aufbewahrungstank in die Plasmakammer freigesetzt, wo sie durch die Strahlung von der RF-Antenne ionisiert werden. Die resultierenden, flüchtigen Ionen bewegen sich entlang der magnetischen Feldlinien, die von der Magnetspule erzeugt werden, und werden dadurch so gelenkt, dass sie in Kontakt mit dem Abfallbehälter kommen. Zur Erinnerung, der Abfallbehälter war zuvor durch den Schacht der Beladungs-/Transportvorrichtung bewegt und an einem Ende des Plasmaprozessorrohrs in Position gebracht worden. Wenn es mit dem Abfallbehälter in Kontakt kommt, lässt die Hitze des Plasmas den Behälter und seinen Abfallinhalt wirksam verdampfen. Die resultierenden Abfalldämpfe wandern dann zurück in die Plasmakammer, wo sie ebenfalls ionisiert werden. Dies erzeugt ein Multispezies-Plasma, das Elektronen (negative Ionen) und positive Ionen sämtlicher Elemente enthält, die sich im Abfall befunden haben. Obwohl man sich darüber im Klaren sein sollte, dass es so viele Arten von positiven Ionen gibt, wie Elemente im Abfall vorhanden sind, ist es für die Offenbarung der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, die positiven Ionen entsprechend ihrem Atomgewicht generell in "leichte Ionen" oder "schwere Ionen" einzuteilen. Für die Zwecke der Erörterung wird ein Atomgewicht von etwa siebzig als Grenze zwischen leichten Ionen und schweren Ionen betrachtet. Dies dient natürlich nur dem Zweck der Offenbarung und kann in der tatsächlichen Praxis nach Bedarf variiert werden.During the Operating the plasma processor, a vacuum is applied to the high vacuum environment in the plasma processor. As indicated above, this indicates High vacuum environment a pressure of only a few μBar. The RF antenna is going then activated with a frequency that is approximately in the range of two to twenty megahertz (2 - 20 MHz) and has a capacity of about 7 megawatts (7 MW). If the RF antenna activated, become volatile Components released from the storage tank into the plasma chamber, where they are ionized by the radiation from the RF antenna. The resulting, volatile Ions move along the magnetic field lines of the solenoid are generated, and are thereby steered so that she is in contact with the waste container come. As a reminder, the waste bin was previously through the shaft the loading / transport device moved and positioned at one end of the plasma processor tube. If it is with the waste container comes in contact, lets the heat of the plasma the tank and effectively evaporate its waste content. The resulting waste vapors migrate then back into the plasma chamber, where they are also ionized. This generates a multispecies plasma that has electrons (negative ions) and positive ones Ions of all elements contains who were in the garbage. Although you are aware of that should be that there are so many types of positive ions as Elements are present in the waste, it is for the disclosure of the present Invention appropriate, the positive Generally divide ions into "light ions" or "heavy ions" according to their atomic weight. For the purpose the discussion is an atomic weight of about seventy as the boundary between light Considered ions and heavy ions. Of course, this only serves the purpose of the disclosure and may be in actual practice as needed be varied.

Wenn eine Dichte erreicht wird, bei der die Ionen im Multispezies-Plasma in der Plasmakammer kollidieren (nachstehend als "Kollisionsdichte" bezeichnet), wird die Düse aktiviert, um mit der Beschleunigung der Teilchen des Multispezies-Plasmas in einen Fluidstrom zu beginnen. Es ist wichtig, anzumerken, dass aufgrund der Kollisionsdichte des Multispezies-Plasmas sämtliche positiven Ionenteilchen im Fluidstrom (leichte Ionen ebenso wie schwere Ionen) im Wesentlichen die gleiche Geschwindigkeit haben. Die Düse ist, wie der Plasmaprozessor, im Wesentlichen als hohles Rohr ausgestaltet. Genauer erklärt, ist ein konischer, trichter förmiger Düsenabschnitt vorhanden, der mit dem Plasmaprozessor verbunden ist, und der außerhalb des Plasmaprozessors in Stromabwärtsrichtung weiter wird. Durch diese Erweiterung kommt es zu einer Ausdehnung und einer daraus folgenden Beschleunigung des Multispeziesplasmas, wenn das Plasma den Plasmaprozessor durch die Düse verlässt. Beim Austritt aus der Düse wird der Fluidstrom aus Plasmateilchen zum Trägheitsabscheider gelenkt.If a density is reached at which the ions in the multispecies plasma collide in the plasma chamber (hereinafter referred to as "collision density") the nozzle activated to accelerate the particles of the multispecies plasma in to start a fluid flow. It is important to note that due the collision density of the multispecies plasma all positive ion particles in Fluid flow (light ions as well as heavy ions) substantially have the same speed. The nozzle is, like the plasma processor, designed essentially as a hollow tube. Explained in more detail is a conical, funnel-shaped nozzle section present, which is connected to the plasma processor, and the outside of the plasma processor in the downstream direction will continue. This extension causes an expansion and a consequent acceleration of the multispecies plasma, when the plasma leaves the plasma processor through the nozzle. When exiting the nozzle is the fluid flow from plasma particles is directed to the inertial separator.

Der Trägheitsabscheider im System der vorliegenden Erfindung schließt ein Paar einander gegenüberliegender, im Wesentlichen paralleler Metallwände und ein Paar einander gegenüber liegender, im Wesentlichen paralleler nichtleitender Wände ein. Diese Wände sind jeweils so miteinander verbunden, dass sie einen generell viereckig geformten Kanal bilden. Ein Ende des Kanals ist mit einer nichtleitenden Stirnplatte abgedeckt, und das offene Ende des Kanals, das Ende, das der Stirnplatte gegenüber liegt, ist so ausgerichtet, dass es den beschleunigten Fluidstrom vom Plasmaprozessor in den Kanal aufnimmt. Ein variables Widerstandselement ist zwischen den parallelen Metallwänden des Abscheiders geschaltet, wobei ein magnetisches Feld ist im Kanal eingerichtet ist, das generell parallel zu den Metallwänden und senkrecht zu der Richtung verläuft, in welcher der Fluidstrom aus der Düse des Plasmaprozessors tritt. Eine Vielzahl von Prallflächen (mindestens zwei) ist in einer der nichtleitenden Wände des Abscheiders ausgebildet und in einer Richtung angeordnet, die vom offenen Ende des Kanals zur Stirnplatte verläuft.Of the inertial in the system of the present invention includes a pair of opposing, essentially parallel metal walls and a pair of opposing ones in the Essentially parallel non-conductive walls. These walls are each connected so that they are generally square forming a shaped channel. One end of the channel is with a non-conductive faceplate covered, and the open end of the channel, the end, that of the face plate across from is oriented so that it accelerates the fluid flow from the plasma processor into the channel. A variable resistance element is connected between the parallel metal walls of the separator, where a magnetic field is set up in the channel, the general parallel to the metal walls and perpendicular to the direction in which the fluid flow from the nozzle of the plasma processor. A variety of baffles (at least two) is formed in one of the non-conducting walls of the separator and arranged in one direction from the open end of the channel runs to the face plate.

Während des Betriebs wird der Fluidstrom aus Multispezies-Plasma von der Düse aus dem Plasmaprozessor in den Kanal des Trägheitsabscheiders gelenkt. Wenn dieser Strom in den Abscheider tritt, werden die Elektronen im Strom von dem Magnetfeld im Kanal wirksam gegen ein Eintreten in den Kanal blockiert. Dagegen bilden die schwereren positiven Ionen aufgrund ihrer Trägheit weiterhin einen Strom und treten in die Kammer ein. Während die positiven Ionen die Kammer durch das Magnetfeld hindurch durchlaufen, wird jedoch eine elektromotorische Kraft erzeugt, die der Bewegung der Ionen entgegengesetzt ist. Diese elektromotorische Kraft, die vom Widerstandselement gesteuert werden kann, verlangsamt die positiven Ionen und bewirkt, dass sie aus dem Strom herausfallen. Wichtig ist, dass die positiven Ionen abhängig von ihrem jeweiligen Atomgewicht mit unterschiedlichen Raten verlangsamt werden. Genauer ist die Verlangsamungsrate für die leichteren Ionen größer und für die schwereren Ionen geringer. Folglich fallen die leichteren Ionen (Leicht-Ionen) zuerst aus dem Strom heraus, während die schwereren Ionen (Schwer-Ionen) zuletzt herausfallen. Aufgrund der Anordnung der Prallflächen können Ionen, die generell das gleiche Atomgewicht aufweisen, in entsprechenden Prallflächen gesammelt und dadurch von Ionen mit anderem Atomgewicht geschieden werden.During the Operation is the fluid flow of multispecies plasma from the nozzle of the plasma processor into the channel of the inertial separator directed. When this current enters the separator, the electrons become in the flow of the magnetic field in the channel effective against entry blocked in the channel. In contrast, the heavier positive form Ions continue due to their inertia a stream and enter the chamber. While the positive ions the Pass through chamber through the magnetic field, however, is an electromotive Force generated, which is opposite to the movement of the ions. These Electromotive force controlled by the resistance element can, slows down the positive ions and causes them to go out fall out of the stream. It is important that the positive ions depend on their respective atomic weight at different rates slowed down become. Specifically, the slower rate for the lighter ions is greater and for the heavier ones Lower ions. Consequently, the lighter ions (light ions) fall first out of the stream while the heavier ions (heavy ions) last fall out. by virtue of the arrangement of the baffles can Ions, which generally have the same atomic weight, in corresponding baffles collected and thereby divorced from ions of different atomic weight become.

Der abschließende Teil des Systems der vorliegenden Erfindung schließt eine Vielzahl von Sammler-/Entsorgersubsystemen ein, die Ionen aufnehmen und verarbeiten, nachdem sie vom Trägheitsabscheider abgesondert und geschieden worden sind. Wie für die vorliegende Erfindung beabsichtigt, liefert jede Prallfläche im Trägheitsabscheider Ionen in ein angeschlossenes Sammler-/Entsorgersubsystem. Somit können so viele Sammler-/Entsorgersubsysteme vorhanden sein, wie es Prallflächen im Trägheitsabscheider gibt. Zum Zwecke der Erörterung muss jedoch nur eines dieser Subsysteme beschrieben werden. Ins besondere soll als beschriebenes Subsystem das Sammler-/Entsorgersubsystem betrachtet werden, das die radioaktiven Schwer-Ionen verarbeitet.The final part of the system of the present invention includes a plurality of collector / disposer subsystems that include ions take and process after being separated from the inertial separator and divorced. As intended for the present invention, each baffle in the inertial separator delivers ions into a connected collector / disposal subsystem. Thus, there may be as many collector / disposal subsystems as there are baffles in the inertial separator. However, for purposes of discussion, only one of these subsystems needs to be described. In particular, as a described subsystem, the collector / disposal subsystem to be considered, which processes the radioactive heavy ions.

Jedes Sammler-/Entsorgersubsystem der vorliegenden Erfindung schließt drei separate und voneinander verschiedene Komponenten ein. Obwohl der allgemeine Zweck jeder Komponente darin besteht, einen Teil der Ionen zu verglasen, die von der angeschlossenen Prallfläche aufgefangen werden, funktioniert jede Komponente etwas anders. Im Allgemeinen können die drei Komponenten (Verglaser) nach deren Betriebsdrücken eingeteilt werden. Die erste Komponente des Sammler-/Entsorger-Subsystems arbeitet in der Hochvakuumumgebung des Systems und schließt ein U-förmiges, manometerartiges Rohr ein, das mit Glasschmelze gefüllt ist. Ein Ende des Manometerrohrs ist der Atmosphäre ausgesetzt, während das andere Ende direkt mit der Prallfläche in der Hochvakuumumgebung verbunden ist. Dementsprechend werden alle Ionen, die durch die Prallfläche gehen, zuerst der unter Niederdruck stehenden Oberfläche der Glasschmelze in der Manometerstruktur ausgesetzt. In diesem Stadium des Verfahrens wird die große Mehrheit der radioaktiven Schwer-Ionen verglast. Die verglasten Schwer-Ionen werden dann aus dem Manometer siphoniert und durchlaufen einen Verperlungsturm [Shot Tower], wo sie in Glasperlen umgewandelt und für die weitere Entsorgung in einem Behälter gesammelt werden. Die übrigen Ionen, diejenigen, die sich erneut zu einer gasförmigen Phase zusammenfinden, anstatt in der Glasschmelze absorbiert zu werden, und diejenigen, die – aus welchem Grund auch immer – nicht absorbiert werden, gelangen in die zweite Komponente des Sammler-/Entsorgersubsystems.each Collector / Disposal Subsystem of the present invention includes three separate and distinct components. Although the general purpose of each component is to be a part of Icing ions that are trapped by the attached baffle Each component works a bit differently. In general can divided the three components (glaziers) according to their operating pressures become. The first component of the collector / disposal subsystem is working in the high vacuum environment of the system and includes a U-shaped manometer-like tube one filled with glass melt is. One end of the manometer tube is exposed to the atmosphere while the other end directly with the baffle in the high vacuum environment connected is. Accordingly, all ions passing through the baffle go first, the low pressure surface of the Glass melt exposed in the manometer structure. In this stadium the procedure becomes the big one Majority of radioactive heavy ions glazed. The glazed heavy ions are then removed from the manometer siphon and go through a buffing tower [Shot Tower] where they converted into glass beads and for the further disposal are collected in a container. The remaining ions, those that reunite into a gaseous phase, instead of being absorbed in the molten glass, and those from for whatever reason - not absorbed into the second component of the collector / Entsorgungsersubsystems.

Anders als die erste Komponente des Sammler-/Entsorgersubsystems arbeitet die zweite Komponente bei Atmosphärendruck. Sie enthält jedoch ebenfalls einen Glasschmelzetank und wirkt im Wesentlichen als Verglaser, wie die erste Komponente. Ferner unterstützt eine akustische Barriere das Verglasungsverfahren in dieser zweiten Komponente durch Entfernen von Teilchen aus dem Gasstrom nach den Prinzipien des Oseen'schen Effekts. Wenn diese Teilchen aus dem Strom entfernt werden, werden sie in den Tank abgelegt, so dass sie von der Glasschmelze absorbiert werden. Wieder werden die verglasten Ionen, wie es in der ersten Komponente der Fall war, durch einen Verperlungsturm siphoniert, wo sie in Glasperlen umgewandelt und für die weitere Entsorgung in einem Behälter gesammelt werden.Different as the first component of the collector / disposal subsystem, the second component operates at atmospheric pressure. It contains but also a glass melting tank and acts essentially as a glazier, as the first component. Furthermore, one supports acoustic barrier the glazing process in this second component Removing particles from the gas stream according to the principles of Oseen's effects. When these particles are removed from the stream, they become in deposited the tank so that they are absorbed by the molten glass. Again, the glazed ions, as in the first component of the Fall was siphoned by a bailing tower, where they were in glass beads converted and for the further disposal are collected in a container.

In der dritten Komponente des Sammler-/Entsorgersubsystems werden die Gase, die in der zweiten Komponente nicht verglast wurden, unter erhöhtem Druck in eine Glasschmelze gepumpt und eingesprudelt. Die Gase werden auf diese Art in der Glasschmelze eingefangen und aus dem System transportiert. Um die schweren Elemente in die identifizierbaren Bereiche der Glasschmelze einzugrenzen, werden in regelmäßigen Abständen keine schweren Elemente in die Glasschmelze eingesprudelt. Wenn die Glasschmelze vor dem Verlassen des Systems abgekühlt wird, sind somit klare Bereiche vorhanden, die keine schweren Elemente enthalten. Das Glas kann dann in den klaren Bereichen durchgeschnitten werden, um den Abfall in Stücke von einer Größe zu trennen, die leichter gehandhabt werden kann.In the third component of the collector / disposal subsystem is the gases, which were not vitrified in the second component, under increased pressure pumped into a glass melt and bubbled. The gases become captured in the glass melt in this way and transported out of the system. To move the heavy elements into the identifiable areas of the molten glass to narrow down, are not heavy at regular intervals Elements bubbled into the molten glass. When the glass melt is cooled before leaving the system, so are clear Areas exist that contain no heavy elements. The glass can then be cut in the clear areas to the Waste in pieces to separate from one size which can be handled more easily.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS

Die neuartigen, kennzeichnenden Merkmale dieser Erfindung ebenso wie die Erfindung selbst – sowohl was ihren Aufbau als auch ihre Durchführung betrifft – werden anhand der begleitenden Beschreibung im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen am besten verstanden, in denen vergleichbare Bezugszeichen gleichartige Bestandteile bezeichnen, und worin:The novel, characterizing features of this invention as well the invention itself - both as far as their structure and their implementation are concerned with reference to the accompanying description taken in conjunction with the accompanying drawings best understood, in which comparable reference numerals like Denote constituents, and wherein:

1 eine perspektivische Ansicht des Systems der vorliegenden Erfindung ist, welche zeigt, wie die verschiedenen Systemkomponenten untereinander verbunden sind, mit Bereichen, die aus Gründen der Klarheit auseinander dividiert sind, und mit Bereichen, die mit einer Phantomlinie dargestellt sind. 1 Figure 4 is a perspective view of the system of the present invention showing how the various system components are interconnected, with areas divided for clarity and areas shown with a phantom line.

2 ist eine perspektivische Ansicht einer Systemgruppierung, die für die Entsorgung des radioaktiven Abfalls gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. 2 Figure 11 is a perspective view of a system grouping used for the disposal of the radioactive waste according to the present invention.

3 ist eine perspektivische Ansicht der Beladungs-/Transportvorrichtung des Systems mit Bereichen, die aus Gründen der Klarheit auseinander dividiert sind. 3 Figure 11 is a perspective view of the system loader / transporter with portions divided for clarity.

4 ist eine perspektivische Ansicht des Plasmaprozessors des Systems mit Bereichen, die aus Gründen der Klarheit getrennt sind. 4 Figure 12 is a perspective view of the system's plasma processor with regions separated for clarity.

5 ist eine perspektivische Ansicht der Düse des Systems. 5 is a perspective view of the nozzle of the system.

6 ist eine perspektivische Ansicht des Trägheitsabscheiders des Systems mit Bereichen, die aus Gründen der Klarheit mit einer Phantomlinie angedeutet sind; und 6 is a perspective view of the inertial separator of the system with areas, which for reasons of clarity are indicated by a phantom line; and

7 ist eine perspektivische Ansicht des Sammler-/Entsorgersubsystems des Systems mit Bereichen, die aus Gründen der Klarheit auseinander dividiert sind, und mit Bereichen, die mit einer Phantomlinie dargestellt sind. 7 FIG. 12 is a perspective view of the system's collector / disposer subsystem with areas divided for clarity and areas shown with a phantom line. FIG.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENT

Mit Bezug zunächst zu 1 wird allgemein ein mit 10 bezeichnetes Systemmodul gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie veranschaulicht, enthält das Systemmodul 10 mehrere Komponenten, die so miteinander verbunden sind, dass sie ein kontinuierliches In-Line-Verarbeitungssystem bilden. Diese Komponenten schließen eine Beladungs-/Transportvorrichtung 12, einen Plasmaprozessor 14, eine magnetische Düse 16, einen Trägheitsabscheider 18 und eine Auffang-/Entsorgungseinrichtung 20 ein. Als allgemeiner Hinweis darauf, wie das Systemmodul 10 verwendet werden könnte, ist in 1 eine mögliche Lage für das Bodenniveau 22 dargestellt. Dementsprechend kann sich ein Teil des Systemmoduls 10 über dem Bodenniveau 22 befinden, und ein Teil davon kann sich unterhalb des Bodenniveaus 22 befinden. Ferner können, wie in 2 dargestellt, eine Vielzahl von bis zu etwa zehn Systemmodulen 10 zu einer Einheit 24 zusammengefasst werden (die in 1 dargestellten Systemmodule 10, 10a und 10b sind Beispiele). Auch können je nach Menge der angestrebten Abfallaufbereitung mehrere Einheiten 24 an einem Anlagenstandort 26 gemeinsam aufgestellt werden.With reference first to 1 is generally one with 10 designated system module according to the present invention. As illustrated, the system module contains 10 multiple components that are interconnected to form a continuous in-line processing system. These components include a loader / transporter 12 , a plasma processor 14 , a magnetic nozzle 16 , an inertial separator 18 and a collection / disposal facility 20 one. As a general indication of how the system module 10 could be used in 1 a possible location for the ground level 22 shown. Accordingly, a part of the system module 10 above the ground level 22 and part of it can be below ground level 22 are located. Furthermore, as in 2 a variety of up to about ten system modules 10 to a unity 24 be summarized (the in 1 illustrated system modules 10 . 10a and 10b are examples). Also, depending on the amount of the desired waste treatment several units 24 at a plant site 26 be set up together.

In 3 ist dargestellt, dass die Beladungs-/Transportvorrichtung 12 einen Einlassvorraum 28 für das Aufnehmen eines Nuklearabfallbehälters 32 aufweist. Wie für die vorliegende Erfindung angenommen, wird der Behälter 32 in der Regel ein 50 Gallonen-Standardfass eines Typs sein, der in der Industrie allgemein bekannt ist. Ferner muss, wie bereits angegeben, nicht bekannt sein, welcher Inhalt oder welche Bestandteile des Nuklearabfalls aktuell in dem Behälter 32 vorhanden sind. In jedem Fall wird der Behälter 32 durch den Einlassvorraum 28 in einem vertikalen Schenkel 34 aufgenommen, der sich sehr wahrscheinlich unter der Erde befindet und der einen generell runden Querschnitt aufweist, um den Behälter 32 aufzunehmen. Die Beladungs-/Transportvorrichtung 12 weist auch einen waagrechten Durchgang 36 auf, der ein Ende 38 aufweist, das mit dem unteren Ende des vertikalen Schenkels 34 verbunden ist. Ebenso ist das andere Ende 40 des waagrechten Durchgangs 36 mit dem unteren Ende eines anderen vertikalen Schenkels 42 verbunden. Zusammen bilden der vertikale Schenkel 34, der waagrechte Durchgang 36 und der vertikale Schenkel 42 ein im Wesentlichen U-förmiges Rohr.In 3 is shown that the loading / transport device 12 an entrance vestibule 28 for picking up a nuclear waste container 32 having. As assumed for the present invention, the container becomes 32 typically a 50 gallon standard drum of a type well known in the industry. Furthermore, as already stated, it is not necessary to know which content or components of the nuclear waste currently exist in the container 32 available. In any case, the container will 32 through the entrance vestibule 28 in a vertical thigh 34 which is most likely underground and has a generally round cross-section around the container 32 take. The loading / transport device 12 also has a horizontal passage 36 on, the one end 38 having that with the lower end of the vertical leg 34 connected is. So is the other end 40 of the horizontal passage 36 with the lower end of another vertical leg 42 connected. Together form the vertical thigh 34 , the horizontal passage 36 and the vertical leg 42 a substantially U-shaped tube.

Geht man mehr ins Detail, so weist der waagrechte Durchgang 36 der Beladungs-/Transportvorrichtung 12 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Dies hat den Zweck, zu vermeiden, dass der Behälter 32 gekippt werden muss, und der Behälter 32 dadurch aufgenommen wird, während er horizontal durch den Durchgang 36 läuft. Außerdem kann der Boden des Durchgangs 36 eine Vielzahl von Edelstahlrollen 44 aufweisen, und der Durchgang 36 kann in einem Winkel α zur Horizontalen geneigt sein, um den Transport des Behälters 32 durch den Durchgang 36 zu erleichtern. Somit kann der Behälter 32 eigentlich unter dem Einfluss der Schwerkraft den Durchgang 36 durchqueren. Für den Fall, dass der Behälter 32 jedoch im Durchgang 36 "hängen bleibt", ist eine magnetische Transporthilfe 46 bereitgestellt, um unter dem Einfluss eines Magnetfelds dabei zu helfen, den Behälter 32 durch den Durchgang 36 zu transportieren.Going into more detail, the horizontal passage points 36 the loading / transport device 12 a substantially rectangular cross section. This is for the purpose of avoiding the container 32 must be tilted, and the container 32 This is recorded while moving horizontally through the passage 36 running. In addition, the bottom of the passage 36 a variety of stainless steel rolls 44 exhibit, and the passage 36 may be inclined at an angle α to the horizontal to the transport of the container 32 through the passage 36 to facilitate. Thus, the container 32 actually under the influence of gravity the passage 36 traverse. In the event that the container 32 however in the passage 36 "gets stuck" is a magnetic transport aid 46 provided to help under the influence of a magnetic field, the container 32 through the passage 36 to transport.

In 3 ist auch gezeigt, dass die Beladungs-/Transportvorrichtung 12 ein Lochwerkzeug 48 einschließt, das am oder nahe dem Ende 40 des waagrechten Durchgangs 36 angeordnet ist. Der Zweck dieses Lochwerkzeugs 48 ist es, den Behälter 32 zu punktieren und dadurch Gase von etwaigen flüchtigen Materialien freizusetzen, die im Nuklearabfallbehälter 32 enthalten sind. Wie oben angegeben wurde, ist der genaue Inhalt des Behälters 32 nicht notwendigerweise bekannt. Daher kann keine genaue Identifizierung der flüchtigen Materialien, die sich im Behälter 32 befinden können, gemacht werden, und die allgemeine Bezeichnung dieser Materialien als "flüchtige Bestandteile" soll stattdessen für die Zwecke dieser Offenbarung ausreichen. In jedem Fall sollen, wie es für die vorliegende Erfindung vorgesehen ist, die flüchtigen Gase, die aus dem Behälter 32 freigesetzt werden, wenn er vom Lochwerkzeug 48 punktiert wird, für die anschließende Verwendung in einem Aufbewahrungstank 50 gesammelt werden.In 3 is also shown that the loading / transport device 12 a punching tool 48 includes, at or near the end 40 of the horizontal passage 36 is arranged. The purpose of this hole tool 48 is it, the container 32 to puncture and thereby release gases from any volatile materials contained in the nuclear waste container 32 are included. As indicated above, the exact contents of the container 32 not necessarily known. Therefore, no accurate identification of the volatile materials that are in the container 32 Instead, the general designation of these materials as "volatiles" should be sufficient for the purposes of this disclosure. In any case, as intended for the present invention, the volatile gases coming from the container 32 be released when it comes from the punch tool 48 is dotted for subsequent use in a storage tank 50 to be collected.

3 zeigt auch, dass der vertikale Schenkel 42 der Beladungs-/Transportvorrichtung 12 eine Hubeinrichtung 52 einschließt, welche dazu dient, den Behälter 32 vom waagrechten Durchgang 36 hochzuheben. Ferner zeigt 3, dass die Schenkel 34, 42 und der waagrechte Durchgang 36 der Beladungs-/Transportvorrichtung 12 jeweils zumindest bis zu einem gewissen Grad mit einem Transportmedium 54 gefüllt sind. Im Allgemeinen kann das Transportmedium 54 jede geeignete Flüssigkeit sein, die als Manometer für die Zwecke des Systems 10 wirken kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Transportmedium 54 jedoch um ein Öl mit niedrigem Dampfdruck, das ein hohes Vakuum begünstigt, wie Octoil oder ein Äquivalent davon. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung weist die einlassseitige Oberfläche 56 des Transportmediums 54 einen Atmosphärendruck auf, während die vakuumseitige Oberfläche 58 des Transportmediums 54 einen Druck von nur einigen Mikrobar hat. 3 also shows that the vertical leg 42 the loading / transport device 12 a lifting device 52 which serves to the container 32 from the horizontal passage 36 lift. Further shows 3 that the thighs 34 . 42 and the horizontal passage 36 the loading / transport device 12 in each case at least to a certain extent with a transport medium 54 are filled. In general, the transport medium 54 Any suitable liquid can be used as a pressure gauge for the purpose of the system 10 can work. Preferably, the transport medium 54 however, a low vapor pressure oil that promotes high vacuum, such as octoile or its equivalent. For the purposes of the present invention, the inlet-side upper area 56 the transport medium 54 an atmospheric pressure, while the vacuum-side surface 58 the transport medium 54 has a pressure of only a few microbars.

Wie in 3 dargestellt, wird der Behälter 32' von der Hubvorrichtung 52 durch das Transportmedium 54 in einen Schacht 60 gehoben. Bei einer Bauweise, die dem horizontalen Durchgang 36 ähnelt, weist der Schacht 60 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Auch enthält der Boden des Schachts 60 Edelstahlwalzen 62 und ist in einem Winkel θ geneigt, um den Transport des Behälters 32 durch den Schacht unter dem Einfluss der Schwerkraft zu ermöglichen. Ebenso wie der waagrechte Durchgang 36 ist der Schacht 60 mit einer magnetischen Transporthilfe 64 für den Fall ausgestattet, dass der Behälter 32 beim Durchlaufen des Schachts 60 zusätzliche Hilfe benötigt. Nachdem der Behälter 32 durch die Beladungs-/Transportvorrichtung 12 transportiert worden ist, befindet er sich an der Einlassstelle 66, wie für einen Behälter 32'' gezeigt. An diesem Punkt sollte man sich durch die Zusammenschau von 3 und 4 klarmachen, dass das Ende 68 der Beladungs-/Transportvorrichtung 12 in dichter Fluidverbindung mit dem Ende 70 des Plasmaprozessors 14 steht.As in 3 shown, the container 32 ' from the lifting device 52 through the transport medium 54 in a shaft 60 lifted. In a construction, the horizontal passage 36 is similar, the shaft points 60 a substantially rectangular cross section. Also contains the bottom of the shaft 60 stainless steel rollers 62 and is inclined at an angle θ to the transport of the container 32 to allow through the shaft under the influence of gravity. As well as the horizontal passage 36 is the shaft 60 with a magnetic transport aid 64 equipped in the event that the container 32 when passing through the shaft 60 additional help needed. After the container 32 through the loading / transport device 12 has been transported, it is located at the inlet point 66 as for a container 32 '' shown. At this point you should look through the synopsis of 3 and 4 make it clear that the end 68 the loading / transport device 12 in close fluid communication with the end 70 of the plasma processor 14 stands.

Der in 4 dargestellte Plasmaprozessor 14 ist insgesamt als ein hohles Rohr geformt, das eine Plasmakammer 72 und einen Knieabschnitt 74 einschließt. Wie dargestellt, ist der Knieabschnitt 74 die Verbindung zwischen der Plasmakammer 72 und der Einführungsstelle 66 der Beladungs-/Transportvorrichtung 12. Genauer schließt die Plasmakammer 72 einen zentralen dielektrischen Abschnitt 76 ein, der zwischen und koaxial mit einem Edelstahlzylinder 78 und einem weiteren Edelstahlzylinder 80 angeordnet ist. Außerdem ist eine magnetische Radiofrequenz- (RF-) Dipolantenne 82 um den dielektrischen Abschnitt 76 herum gewickelt, und eine Magnetspule 84 ist sowohl um die Plasmakammer 72 als auch um den Knieabschnitt 74 des Plasmaprozessors 14 herum angebracht. Vorzugsweise arbeitet die Antenne 82 mit etwa sieben Megawatt (7 MW) in einem Frequenzbereich von etwa zwei bis zwanzig Megahertz (2-20 MHz). Ebenfalls bevorzugt erzeugt die Magnetspule 84 ein Magnetfeld, das in Axialrichtung entlang der Plasmakammer 72 und des Knieabschnitts 74 ausgerichtet ist, und das eine Feldstärke irgendwo im Bereich von etwa fünf Hundertstel bis zehn Hundertstel Tesla (0,05 – 0,1 T) aufweist. Eine geeignete Stromversorgung ebenso wie die erforderlichen Kühlsysteme für den Betrieb der Antenne 82 und der Magnetspule 84 können auf jede in der einschlägigen Technik bekannte Art bereitgestellt werden. Außerdem sollte man wissen, dass eine (nicht dargestellte) Vakuumpumpe einer beliebigen Art, die in der einschlägigen Technik bekannt ist, mit dem Plasmaprozessor 14 funktionsfähige verbunden werden kann, um ein hohes Vakuum von nur einigen Mikrobar einzurichten und aufrechtzuerhalten.The in 4 represented plasma processor 14 is shaped overall as a hollow tube, which is a plasma chamber 72 and a knee section 74 includes. As shown, the knee section 74 the connection between the plasma chamber 72 and the introductory office 66 the loading / transport device 12 , Closer is the plasma chamber 72 a central dielectric section 76 one between and coaxial with a stainless steel cylinder 78 and another stainless steel cylinder 80 is arranged. Also, a magnetic radio frequency (RF) dipole antenna 82 around the dielectric section 76 wrapped around, and a magnetic coil 84 is both about the plasma chamber 72 as well as around the knee section 74 of the plasma processor 14 attached around. Preferably, the antenna works 82 about seven megawatts (7 MW) in a frequency range of about two to twenty megahertz (2-20 MHz). Also preferably generates the magnetic coil 84 a magnetic field that extends axially along the plasma chamber 72 and the knee section 74 and has a field strength somewhere in the range of about five hundredths to ten hundredths Tesla (0.05-0.1 T). A suitable power supply as well as the necessary cooling systems for the operation of the antenna 82 and the magnetic coil 84 may be provided in any manner known in the art. In addition, it should be appreciated that a vacuum pump (not shown) of any type known in the art can communicate with the plasma processor 14 functional can be connected to set up and maintain a high vacuum of only a few microbar.

5 zeigt die Magnetdüse 16 des Systemmoduls 10. Wie dargestellt, schließt die Düse 16 einen konischen Ab schnitt 86 und einen Zylinderabschnitt 88 ein. Außerdem ist eine Magnetspule 90 auf dem konischen Abschnitt 86 befestigt. Wie durch eine Zusammenschau von 5 und 1 deutlich wird, ist das Ende 92 der Düse 16 in Fluidverbindung am Ende 94 des Plasmaprozessors 14 befestigt. Bei dieser Bauweise nimmt die Querschnittsfläche des konischen Abschnitts 86 mit der Entfernung vom Plasmaprozessor 14 zu. 5 shows the magnetic nozzle 16 of the system module 10 , As shown, the nozzle closes 16 a conical section 86 and a cylinder section 88 one. There is also a magnetic coil 90 on the conical section 86 attached. As if by a synopsis of 5 and 1 becomes clear, is the end 92 the nozzle 16 in fluid communication at the end 94 of the plasma processor 14 attached. In this construction, the cross-sectional area of the conical section decreases 86 with the distance from the plasma processor 14 to.

In 6 ist dargestellt, dass der Trägheitsabscheider 18 des Systems 10 mit einem Kanal 96 ausgebildet ist. Genauer ist ein Ende des Kanals 96 von einer nichtleitenden Stirnplatte 98 verschlossen, während der Kanal 96 selbst von zwei im Wesentlichen parallelen Metallplatten (Wänden) 100, 102 und zwei im Wesentlichen nichtleitenden Wänden (Platten) 104, 106 begrenzt ist. Eine Öffnung 108 in den Kanal 96 ist am Ende des Kanals 96 gegenüber der nichtleitenden Stirnplatte 98 bereitgestellt. Außerdem ist für den Betrieb des Trägheitsabscheiders 18 ein Magnetfeld 110 im Kanal 96 durch Mittel eingerichtet, die den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind. Genauer erklärt, weist das Magnetfeld 110 eine Feldstärke auf, die vorzugsweise etwa ein Zehntel Tesla (0,1 T) beträgt, und das Magnetfeld 110 ist so ausgerichtet, dass es im Wesentlichen parallel zu den Metallplatten (Wänden) 100, 102 und im Wesentlichen senkrecht zu den nichtleitenden Wänden 104, 106 verläuft. Ferner schließt der Trägheitsabscheider 18 ein einstellbares Widerstandselement 112 ein, das zwischen die Metallplatten 100 und 102 geschaltet ist, und das eine Reihe von Prallflächen 114 aufweist, die entlang der nichtleitenden Wand 106 in einer Richtung angeordnet sind, die von der Öffnung 108 zur nichtleitenden Stirnplatte 98 verläuft. Man sollte wissen, dass die in 6 dargestellten Prallflächen 114a und 114b lediglich der Veranschaulichung dienen, und dass mehr Prallflächen 114 verwendet werden können, falls gewünscht.In 6 is shown that the inertial separator 18 of the system 10 with a channel 96 is trained. More precisely, one end of the channel 96 from a non-conductive end plate 98 closed, while the channel 96 even of two essentially parallel metal plates (walls) 100 . 102 and two essentially non-conductive walls (plates) 104 . 106 is limited. An opening 108 in the channel 96 is at the end of the channel 96 opposite the non-conductive face plate 98 provided. It is also for the operation of the inertial separator 18 a magnetic field 110 in the canal 96 established by means known to those skilled in the art. Explained in more detail, assigns the magnetic field 110 a field strength which is preferably about one tenth of a tesla (0.1 T) and the magnetic field 110 is oriented so that it is essentially parallel to the metal plates (walls) 100 . 102 and substantially perpendicular to the non-conductive walls 104 . 106 runs. Furthermore, the inertial separator closes 18 an adjustable resistance element 112 one between the metal plates 100 and 102 is switched, and that a number of baffles 114 which is along the nonconductive wall 106 arranged in one direction, that of the opening 108 to the non-conductive end plate 98 runs. One should know that in 6 shown baffles 114a and 114b merely serve to illustrate, and that more baffles 114 can be used if desired.

In 7 ist gezeigt, dass die Sammler-/Entsorgervorrichtung 20 des Systemmoduls 10 drei Verglasungskomponenten einschließt. Diese Komponenten können generell nach ihren Betriebsdrücken eingeteilt werden, und es handelt sich unter diesem Gesichtspunkt um einen Hochvakuum- (Niederdruck-) Verglaser 116, einen Atmosphärendruckverglaser 118 und einen Hochdruckverglaser 120. Obwohl alle drei dieser Komponenten erforderlich sind, um Nuklearabfall auf die für die vorliegende Erfindung vorgesehene Art wirksam zu verglasen, werden in ihnen verschiedene Formen von Nuklearabfall auf unterschiedliche Weise behandelt. Dementsprechend können sie in vieler Hinsicht als abgeschlossene Subsysteme betrachtet werden.In 7 is shown that the collector / disposer device 20 of the system module 10 includes three glazing components. These components can generally be classified according to their operating pressures and from this point of view it is a high vacuum (low pressure) glazier 116 , an atmospheric pressure glazier 118 and a high pressure glazier 120 , Although all three of these components are required to effectively vitrify nuclear waste in the manner contemplated by the present invention, they treat different forms of nuclear waste in different ways. Accordingly, they can be concluded in many ways ne subsystems.

Das Hochvakuum- (Niederdruck-) Verglasersubsystem 116 schließt ein Edelstahl-Manometerrohr 122 ein, das mit einer Glasschmelze 124 gefüllt ist, die durch externe Heizungen 125 im geschmolzenen Zustand gehalten wird. Bei einem herkömmlichen manometerähnlichen Betrieb wird das Ende 126 des Rohrs 122 dem Atmosphärendruck ausgesetzt, während das Ende 128 des Rohrs 122 der Hochvakuumumgebung ausgesetzt wird, die für den Plasmaprozessor 14 eingerichtet wurde (d.h. einige μBar). Es sollte hier beachtet werden, dass das Ende 128 des Hochvakuumverglasers 116 in Fluidverbindung mit einer Prallfläche 114 des Trägheitsabscheiders 18 steht. Folglich treten beispielsweise die Schwer-Ionen aus dem Multispezies-Plasma, die durch die Prallfläche 114 gelenkt werden, in den Hochvakuumverglaser 116 ein und kommen in Kontakt mit der Oberfläche der Glasschmelze 124. Dort werden viele von ihnen absorbiert.The high vacuum (low pressure) vitrification subsystem 116 closes a stainless steel manometer tube 122 one with a glass melt 124 is filled by external heaters 125 is kept in the molten state. In a conventional manometer-like operation is the end 126 of the pipe 122 exposed to atmospheric pressure while the end 128 of the pipe 122 exposed to the high vacuum environment, the plasma processor 14 has been set up (ie a few μBars). It should be noted here that the end 128 of the high vacuum glazier 116 in fluid communication with a baffle 114 of the inertial separator 18 stands. Consequently, for example, the heavy ions from the multispecies plasma, passing through the baffle 114 be steered into the high vacuum glazier 116 and come in contact with the surface of the molten glass 124 , There are many of them absorbed.

Verglaste Schwer-Ionen in der Glasschmelze 124 werden vom Manometerrohr 122 durch ein Auslassrohr 130 siphoniert. Vom Auslassrohr 130 werden sie dann durch einen Verperlungsturm 132 und in ein Drehventil 134 fallen gelassen, wo sie zu Glasperlen geformt werden. Die resultierenden Glasperlen aus verglasten Schwer-Ionen werden dann in einem Behälter 136 für die anschließende Entsorgung gesammelt. Wie oben angedeutet, wird durch dieses Verfahren ein bedeutender Teil der radioaktiven Schwer-Ionen aus dem Nuklearabfall gewonnen. Einige Schwer-Ionen verharren jedoch, aus welchem Grund auch immer, im gasförmigen Zustand. Diese Ionen werden dann durch ein waagrechtes Rohr 138 aus dem Hochvakuumverglaser 116 in den Atmosphärendruckverglaser 118 überführt.Glazed heavy ions in the molten glass 124 be from the manometer tube 122 through an outlet pipe 130 siphoned. From the outlet pipe 130 they will then pass through a bailing tower 132 and in a rotary valve 134 dropped where they are formed into glass beads. The resulting glass beads of vitrified heavy ions are then placed in a container 136 collected for subsequent disposal. As indicated above, this process extracts a significant portion of the radioactive heavy ions from the nuclear waste. However, some heavy ions remain in the gaseous state for whatever reason. These ions are then passed through a horizontal tube 138 from the high vacuum glazier 116 in the atmospheric pressure glazier 118 transferred.

Die Schwer-Ionen, die nicht im Hochvakuumverglaser 116 verglast wurden, werden durch einen Kompressor 140 und in den Atmosphärendruckverglaser 118 geleitet, wo sie nun Neutraldämpfe darstellen, die dem Atmosphärendruck ausgesetzt werden. Der Atmosphärendruckverglaser 118 schließt, wie in 7 dargestellt, einen Tank 142 ein, der mit einer Glasschmelze 144 gefüllt ist. Dieser Verglaser 118 ähnelt dem Verglaser 116 sehr, und zwar insofern, als er einen Verperlungsturm 146 aufweist, den die verglasten Schwerelemente in der Glasschmelze 144 auf ihrem Weg zu einem Drehventil 148 durchlaufen. Am Drehventil 148 werden die verglasten Schwer-Ionen zu Glasperlen geformt und in einem Behälter 150 für die anschließende Entsorgung gesammelt. Die Funktionsweise des Verglasers 118 unterscheidet sich insgesamt in gewisser Weise von der des Verglasers 116, und zwar insofern, als ein Schallabsorber 152 verwendet wird, um die Teilchen zu isolieren, die entstehen kön nen, und sie für die Absorption in der Glasschmelze 144 aus dem Strom zu entfernen. Trotzdem kann es passieren, dass ein Teil der radioaktiven Gase immer noch nicht verglast wurde. Diese Gase werden dann über ein Rohr 154 in den Hochdruckverglaser 120 geleitet.The heavy ions that are not in the high vacuum glazier 116 are glazed by a compressor 140 and in the atmospheric pressure glazier 118 where they are now neutral vapors exposed to atmospheric pressure. The atmospheric pressure glazier 118 closes, as in 7 represented a tank 142 one with a glass melt 144 is filled. This glazier 118 resembles the glazier 116 very much, inasmuch as he has a bailing tower 146 has the glassy heavy elements in the molten glass 144 on her way to a rotary valve 148 run through. At the rotary valve 148 The glazed heavy ions are formed into glass beads and in a container 150 collected for subsequent disposal. The functioning of the glazier 118 Overall, in a sense, it differs from the glazier's 116 , inasmuch as a sound absorber 152 is used to isolate the particles that may be formed, and for absorption in the molten glass 144 to be removed from the stream. Nevertheless, some of the radioactive gases may still not be vitrified. These gases are then passed through a pipe 154 in the high pressure glazier 120 directed.

Der Hochdruckverglaser 120 schließt einen Kompressor 156 ein, der die Gase verdichtet, die vom Atmosphärendruckverglaser 118 erhalten werden, um dadurch diese Gase auf Drücke anzuheben, die über Atmosphärendruck liegen. Unter diesen erhöhten Druckbelastungen werden die Gase durch den vertikalen Schenkel 158 zu einem Sammelrohr 160 geleitet. Wie in 7 dargestellt, ist das Sammelrohr 160 im Wesentlichen mit einer Glasschmelze 162 gefüllt. Auch ist ein Kompressor 164 bereitgestellt, um den Druck im Luftraum 166 zu variieren, so dass erhöhte Druckbelastungen im Luftraum 166 erzeugt werden können, um die Glasschmelze 162 bei vorgewählten Transportraten durch das Sammelrohr 160 zu bewegen. Entsprechend der Bewegung der Glasschmelze 162 durch das Sammelrohr 160 können die Gase aus dem vertikalen Schenkel 158 als Blasen 168 in die Glasschmelze 162 eingespeist werden.The high-pressure glazier 120 closes a compressor 156 one that compresses the gases coming from the atmospheric pressure glazier 118 to thereby raise these gases to pressures above atmospheric pressure. Under these increased pressure loads, the gases pass through the vertical leg 158 to a manifold 160 directed. As in 7 shown, is the manifold 160 essentially with a glass melt 162 filled. Also is a compressor 164 provided the pressure in the airspace 166 to vary, allowing increased pressure loads in the airspace 166 can be generated to the glass melt 162 at preselected transport rates through the manifold 160 to move. According to the movement of the glass melt 162 through the manifold 160 Can the gases from the vertical leg 158 as bubbles 168 into the glass melt 162 be fed.

7 zeigt auch, dass der Hochdruckverglaser 120 in-line und stromabwärts von der Stelle, wo die Blasen 168 erzeugt werden, eine Kühleinheit enthält, welche die Glasschmelze 162 mit den darin eingeschlossenen Blasen 168 verfestigt, sowie eine Erfassungseinheit, die in der Lage ist, klares Glas von Glas mit darin eingeschlossenen Blasen 168 zu unterscheiden. Dann ist eine Trennvorrichtung 174 bereitgestellt, um die Bereiche zu durchtrennen, in denen sich klares Glas befindet, um Glaszylinder mit darin einge fangenen Blasen 168 zu erzeugen, die von Leerbereichen 176a bzw. 176b eingeschlossen sind. 7 also shows that the high pressure glazier 120 in-line and downstream of the point where the bubbles 168 are generated, a cooling unit containing the glass melt 162 with the bubbles trapped inside 168 solidified, and a detection unit capable of clear glass of glass with bubbles trapped therein 168 to distinguish. Then there is a separator 174 provided to cut through the areas in which clear glass is located to glass cylinder with bubbles caught in it 168 to generate, that of empty areas 176a respectively. 176b are included.

BETRIEBSVORGANGOPERATING PROCEDURE

Während des Betriebs des Systems der vorliegenden Erfindung wird zuerst ein Behälter 32, der Nuklearabfall enthält, durch den Einlassvorraum 28 und den Schenkel 34 der Beladungs-/Transportvorrichtung 12 hinunter in Richtung des Pfeils 178 abgelassen. Wenn dies vollständig ausgeführt ist, ist der Behälter 32 im Transportmedium 54 untergetaucht. Sobald sich der Behälter 32 im waagrechten Durchgang 36 befindet und immer noch im Medium 54 untergetaucht ist, rollt er entlang der Rollen 44 und die im Winkel α geneigte Fläche hinunter zum Ende 40 des Durchgangs 36, wo er vom Lochwerkzeug 48 punktiert wird. Dadurch werden flüchtige Bestandteile aus dem Behälter 32 freigesetzt, die dann im Aufbewahrungstank 50 gesammelt und aufbewahrt werden. Nachdem der Behälter 32 punktiert wurde, wird er von der Hubeinrichtung 52 durch das Medium 54 in Richtung des Pfeils 180 angehoben. Am oberen Ende des vertikalen Schenkels 42 taucht der Behälter 32' aus dem Transportmedium 54 auf und gelangt in den Schacht 60. Er rollt dann auf den Rollen 62 die im Winkel α geneigte Fläche des Schachts 60 hinunter. Der Behälter 32'' wird nun im Schacht 60 an der Einführungsstelle 66 positioniert. Zur Erinnerung: der Druck im Schacht 60 ist bei einem hohen Vakuum von ungefähr nur wenigen μBar eingerichtet, bevor der Behälter 32 an der Einführungsstelle 66 ankommt. Ebenfalls vor der Ankunft des Behälters 32 an der Einführungsstelle 66 ist die Magnetspule 84 angeregt, um im Plasmaprozessor 14 ein Magnetfeld von etwa 0,1 Tesla einzurichten. Wie oben angegeben, ist dieses Magnetfeld im Plasmaprozessor 14 generell in den mit Pfeilen 182 und 184 gekennzeichneten Richtungen ausgerichtet.During operation of the system of the present invention, a container is first 32 , which contains nuclear waste, through the intake vestibule 28 and the thigh 34 the loading / transport device 12 down in the direction of the arrow 178 drained. When this is done completely, the container is 32 in the transport medium 54 submerged. As soon as the container 32 in the horizontal passage 36 is and still in the medium 54 submerged, he rolls along the rollers 44 and the inclined surface at the angle α down to the end 40 of the passage 36 where he from the punching tool 48 is dotted. This will release volatile components from the container 32 then released in the storage tank 50 collected and stored. After the container 32 Dotted, he is from the lifting device 52 through the medium 54 in the direction of the arrow 180 raised. At the upper end of the vertical leg 42 dives the tank ter 32 ' from the transport medium 54 and gets into the shaft 60 , He then rolls on the rollers 62 the inclined surface α of the shaft at an angle α 60 down. The container 32 '' will now be in the shaft 60 at the introductory office 66 positioned. As a reminder: the pressure in the shaft 60 is set up at a high vacuum of only a few μBar before the container 32 at the introductory office 66 arrives. Also before the arrival of the container 32 at the introductory office 66 is the magnetic coil 84 stimulated to work in the plasma processor 14 set up a magnetic field of about 0.1 Tesla. As stated above, this magnetic field is in the plasma processor 14 generally in the with arrows 182 and 184 aligned directions.

Sobald sich der Behälter 32 an der Einführungsstelle 66 befindet, werden die flüchtigen Bestandteile (d.h. die flüchtigen Gase) aus dem Aufbewahrungstank 50 in die Plasmakammer 72 freigesetzt, wo sie von der RF-Antenne 82 ionisiert werden. Wenn die flüchtigen Bestandteile ionisiert werden, wandern sie entlang der Magnetlinien zum Behälter 32 an der Einführungsstelle 66 und verdampfen den Behälter 32 zusammen mit seinem Inhalt. Weil der Inhalt des Behälters 32 in der Regel nicht bekannt ist, werden die resultierenden Dämpfe viele Elemente einschließen. In jedem Fall kehren die Dämpfe entlang der Magnetfeldlinien zur Plasmakammer 72 zurück, nachdem der Behälter 32 und sein Inhalt verdampft wurden. An dieser Stelle werden die Dämpfe durch den Betrieb der RF-Antenne 82 bei der Helikonfrequenz (Whistler-Modus) zu einem Multispziesplasma ionisiert. In diesem Multispziesplasma befinden sich die positive Ionen von vielen verschiedenen Elementen. Einige von diesen sind radioaktiv und einige sind nicht radioaktiv. Wie oben angegeben, weisen die radioaktiven Elemente in der Regel höhere Atomgewichte auf, und aufgrund dieser Unterscheidung müssen die „Schwer-Ionen" von den nicht-radioaktiven „Leicht-Ionen" getrennt und geschieden werden. Wichtig ist, dass die Dichte des Multispezies-Plasmas in der Plasmakammer 72 bei der Kollisionsdichte des Plasmas gehalten wird, so dass sowohl die „Schwer-Ionen" als auch die „Leicht-Ionen" im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit haben, während sie sich in der Plasmakammer 72 befinden.As soon as the container 32 at the introductory office 66 is located, the volatile components (ie the volatile gases) from the storage tank 50 into the plasma chamber 72 Released where it came from the RF antenna 82 be ionized. When the volatiles are ionized, they travel along the magnetic lines to the vessel 32 at the introductory office 66 and evaporate the container 32 along with its content. Because the contents of the container 32 While not generally known, the resulting vapors will include many elements. In any case, the vapors return along the magnetic field lines to the plasma chamber 72 back after the container 32 and its contents were evaporated. At this point, the vapors are due to the operation of the RF antenna 82 ionized at the helicon frequency (Whistler mode) to a multispies plasma. In this multisplies plasma, the positive ions are from many different elements. Some of these are radioactive and some are not radioactive. As noted above, the radioactive elements typically have higher atomic weights, and because of this distinction, the "heavy ions" must be separated and separated from the non-radioactive "light ions". Importantly, the density of the multispecies plasma in the plasma chamber 72 is kept at the collision density of the plasma so that both the "heavy ions" and the "light ions" have substantially the same velocity while in the plasma chamber 72 are located.

Wenn das Multispezies-Plasma die Plasmakammer 72 durch die Magnetdüse 16 verlässt, werden die Ionen im Plasma gleichförmig zu einem Fluidstrom beschleunigt, in dem alle Ionen im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit behalten. Diese Beschleunigung wird sowohl vom Magneten 84 als auch von der Expansionswirkung des konischen Abschnitts 86 bewirkt. Dieser Fluidstrom wird aus der Düse 16 heraus und zum Trägheitsabscheider 18 in einer Richtung gelenkt, die allgemein vom Pfeil 186 angezeigt wird. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Stärke des Magnetfelds in der Düse 16 in Richtung des Pfeils 186 erheblich abnimmt. Beispielsweise kann die Feldstärke am Ausgang des Plasmaprozessors 14 und am Eingang der Düse 16 etwa eintausend Gauss betragen. Dagegen ist die Feldstärke am Ausgang der Düse 16 und am Eingang des Trägheitsabscheiders 18 auf etwa zehn Gauss gefallen.If the multispecies plasma is the plasma chamber 72 through the magnetic nozzle 16 leaves, the ions in the plasma are uniformly accelerated to a fluid flow in which all ions retain substantially the same velocity. This acceleration is both from the magnet 84 as well as the expansion effect of the conical section 86 causes. This fluid flow is from the nozzle 16 out and to the inertial separator 18 directed in a direction that is generally of the arrow 186 is shown. It should also be noted that the strength of the magnetic field in the nozzle 16 in the direction of the arrow 186 decreases considerably. For example, the field strength at the output of the plasma processor 14 and at the entrance of the nozzle 16 amount to about one thousand gauss. In contrast, the field strength at the outlet of the nozzle 16 and at the entrance of the inertial separator 18 dropped to about ten gauss.

Es passiert im Trägheitsabscheider 18, wo die "Schwer-Ionen" von den "Leicht-Ionen" getrennt und geschieden werden. Beispielsweise trifft der Fluidstrom des Multispezies-Plasmas auf das Magnetfeld 110, wenn er in die Öffnung 108 des Trägheitsabscheiders 18 eintritt. Die erste wahrgenommene Wirkung des Magnetfelds 110 besteht darin, dass die Elektronen im Plasma wirksam an einem Eintreten in den Kanal 96 gehindert werden. Dann beginnen die positiven Ionen im Multispezies-Plasma aufgrund des Magnetfelds 110 langsamer zu werden. Aufgrund bekannter physikalischer Gegebenheiten werden die leichteren Ionen stärker verlangsamt als die schwereren Ionen. Folglich legen die schwereren Ionen eine größere Strecke zurück als die leichteren Ionen. Tatsächlich ist die Strecke, die von jedem Ion zurückgelegt wird, eine direkte Funktion seines Atomgewichts. Das führt dazu, dass die "Schwer-Ionen" im Fluidstrom von den "Leicht-Ionen" getrennt und geschieden werden. Nun kann der Grad der Absonderungstrennung zwischen "Schwer-Ionen" und "Leicht-Ionen", zumindest bis zu einem gewissen Grad, durch das einstellbare Widerstandselement 112 gesteuert werden. In der in 6 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bewegen sich die "Schwer-Ionen" am weitesten in den Kanal 96 hinein und fallen dann unter der Führung des Magnetfelds 110 in die Prallfläche 114a. Gleichzeitig legen die "Leicht-Ionen" eine kürzere Strecke zurück und fallen ebenfalls unter dem Einfluss des Magnetfelds 110 in die Prallfläche 114b. Wie oben angegeben, werden auf diese Weise im Wesentlichen alle radioaktiven Elemente (d.h. "Schwer-Ionen") von den anderen Elementen im Nuklearabfall des Behälters 32 abgesondert.It happens in the inertial separator 18 where the "heavy ions" are separated and separated from the "light ions". For example, the fluid flow of the multispecies plasma meets the magnetic field 110 when he is in the opening 108 of the inertial separator 18 entry. The first perceived effect of the magnetic field 110 is that the electrons in the plasma are effective at entering the channel 96 be prevented. Then the positive ions in the multispecies plasma start due to the magnetic field 110 to slow down. Due to known physical conditions, the lighter ions are slowed down more than the heavier ions. As a result, the heavier ions travel a greater distance than the lighter ions. In fact, the distance traveled by each ion is a direct function of its atomic weight. As a result, the "heavy ions" in the fluid stream are separated and separated from the "light ions". Now, the degree of segregation separation between "heavy ions" and "light ions" can, at least to some degree, be controlled by the adjustable resistive element 112 to be controlled. In the in 6 In the illustrated embodiment of the present invention, the "heavy ions" move furthest into the channel 96 into and then fall under the guidance of the magnetic field 110 in the baffle 114a , At the same time, the "light ions" travel a shorter distance and also fall under the influence of the magnetic field 110 in the baffle 114b , As stated above, in this way substantially all of the radioactive elements (ie, "heavy ions") from the other elements in the nuclear waste of the container 32 apart.

Wenn die "Schwer-Ionen" aus dem Trägheitsabscheider 18 durch die Prallfläche 114 und in den Hochvakuumverglaser 116 fallen, kommen viele von ihnen in Kontakt mit der Glasschmelze 124 in Manometerrohr 122 und werden verglast. Diese verglasten "Schwer-Ionen" werden dann aus dem Manometerrohr 122 durch das Auslassrohr 130 und den Verperlungsturm 132 siphoniert und als Glasperlen im Behälter 136 gesammelt. Die "Schwer-Ionen", die, aus welchen Gründen auch immer, nicht von der Glasschmelze 124 im Hochvakuumverglaser 116 absorbiert werden, werden zum Atmosphärendruckverglaser 118 geleitet. Im Verglaser 118 werden Teilchen der schweren Elemente durch den Oseen'schen Effekt des Schallabsorbers 152 isoliert und aus dem Strom entfernt. Diese Teilchen der schweren Elemente werden in der Glasschmelze 144 verglast und für das Sammeln im Behälter 150 in Glasperlen umgewandelt. Etwaige Gase oder Teilchen der schweren Elemente, die zuvor weder im Hochvakuumverglaser 116 noch im Atmosphärendruckverglaser 118 verglast worden sind, werden in den Hochdruckverglaser 120 geleitet.When the "heavy ions" from the inertial separator 18 through the baffle 114 and in the high vacuum glazier 116 many of them come into contact with the molten glass 124 in manometer tube 122 and are glazed. These glazed "heavy ions" are then removed from the manometer tube 122 through the outlet pipe 130 and the beating tower 132 siphoned and as glass beads in the container 136 collected. The "heavy ions", which, for whatever reason, are not affected by the molten glass 124 in a high vacuum glazier 116 be absorbed, become the atmospheric pressure glazier 118 directed. In the glazier 118 become particles of heavy elements by the Oseen effect of the sound absorber 152 isolated and removed from the stream. These particles of heavy ele elements are in the molten glass 144 glazed and for collecting in the container 150 converted into glass beads. Any gases or particles of heavy elements that were previously neither in the high vacuum glazier 116 still in the atmospheric pressure glazier 118 are glazed in the high pressure glazier 120 directed.

Im Hochdruckverglaser 120 werden Gase der schweren Elemente unter Druck als Blasen 168 in die Glasschmelze 162 im Sammelrohr 160 eingespeist. Das Einsprudeln wird in regelmäßigen Abständen unterbrochen, und der Kompressor 164 wird aktiviert, um den Druck im Luftraum 166 zu erhöhen. Dies bewirkt, dass Bereiche der Glasschmelze 162 klar [und frei von] Blasen 168 sind. Wenn demzufolge die Glasschmelze 162 durch das Sammelrohr 160 geschoben und von der Kühleinheit 170 abgekühlt wird, alternieren Bereiche mit klarem Glas und Bereiche mit kontaminiertem Glas, welche die eingeschlossenen Blasen 168 enthalten. Der Sensor 172 ist in der Lage, zwischen dem klaren Glas und den Blasen 168 zu unterscheiden, wobei eine Trennvorrichtung 174 verwendet werden kann, um die Bereiche mit klarem Glas an den Leerbereichen 176 zu durchschneiden, um die Blasen 168 für die anschließende Entsorgung in den Glaszylindern eingefangen zu erhalten.In the high pressure glazier 120 Gases of heavy elements are pressurized as bubbles 168 in the molten glass 162 in the manifold 160 fed. The bubbling is interrupted at regular intervals, and the compressor 164 is activated to the pressure in the airspace 166 to increase. This causes areas of glass melt 162 clear [and free from] blisters 168 are. If, therefore, the glass melt 162 through the manifold 160 pushed and from the cooling unit 170 is cooled, alternating areas of clear glass and areas of contaminated glass which surround the trapped bubbles 168 contain. The sensor 172 is able to between the clear glass and the bubbles 168 to distinguish, with a separator 174 Can be used to clear the areas of clear glass at the void areas 176 to cut through the bubbles 168 to be captured in the glass cylinders for subsequent disposal.

Obgleich die spezielle Nuklearabfall-Absonderungstrennvorrichtung, wie sie hierin aufgezeigt und im Einzelnen offen gelegt worden ist, vollständig in der Lage ist, die zuvor erwähnten Aufgaben zu erfüllen und diese Vorteile bereitzustellen, ist davon auszugehen, dass die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung lediglich veranschaulicht werden sollen, und dass bezüglich der dargestellten Einzelheiten in der Ausgestaltung oder Konstruktion keinerlei Einschränkungen beabsichtigt sind, die anders sein können, als sie in den anhängenden Ansprüchen aufgeführt sind.Although the special nuclear waste segregation separator, as disclosed and disclosed in detail herein, completely in capable of the aforementioned To fulfill tasks and to provide these benefits, it can be assumed that the currently preferred embodiments of the invention are to be illustrated, and that in terms of the details shown in the design or construction no restrictions they are intended to be different than those in the attached claims listed are.

Claims (33)

System für das Trennen von Abfällen in leichte und schwere Elemente, mit: einer Transporteinrichtung für das Transportieren der Abfälle in eine Hochvakuumumgebung; und einer Verarbeitungseinrichtung für das Verdampfen des Abfalls zur Erzeugung eines Abfalldampfes und für das Ionisieren des Abfalldampfes zur Herstellung eines Multispezies-Plasmas, in dem Elektronen sowie Ionen von leichten Elementen und von schweren Elementen enthalten sind; dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner umfasst: eine Düse für das Umwandeln des Multispezies-Plasmas in einen Fluidstrom, in dem die leichten Ionen und die schweren Ionen alle eine im Wesentlichen gleichförmige Geschwindigkeit haben; und einen Trägheitsabscheider für die Absonderungstrennung der Ionen. gemäß ihrer jeweiligen Trägheit.A system for separating waste into light and heavy elements, comprising: a transport means for transporting the waste into a high vacuum environment; and a processing device for vaporizing the waste to generate a waste vapor and for ionizing the waste vapor to produce a multispecies plasma containing electrons as well as ions of light elements and heavy elements; characterized in that the system further comprises: a nozzle for converting the multispecies plasma into a fluid stream in which the light ions and heavy ions all have a substantially uniform velocity; and an inertial separator for the separation separation of the ions. according to their respective inertia. System nach Anspruch 1, worin die Verarbeitungseinrichtung eine Radiofrequenz (RF) – Antenne umfasst, welche dazu dient, den Abfalldampf zur Ionisierung des Abfalldampfes mit einem Whistler-Modus anzuregen.The system of claim 1, wherein the processing means comprises a radio frequency (RF) antenna, which serves the waste vapor to ionize the waste vapor to stimulate with a Whistler mode. System nach Anspruch 2, worin die Verarbeitungseinrichtung einen Einlass und einen Auslass aufweist, zwischen denen sich eine Kammer befindet, welche die Hochvakuumumgebung definiert; die Transporteinrichtung mit dem Einlass der Verarbeitungseinrichtung dicht verbunden ist, um die Abfälle in die Hochvakuumumgebung der Plasmakammer zu überführen, damit aus dieser die Dämpfe freigesetzt werden; die RF-Antenne an der Verarbeitungseinrichtung angebracht ist, um die Dämpfe in der Kammer zur Herstellung eines Plasmas ionisieren zu können; ein Magnet an der Verarbeitungseinrichtung angebracht ist, der ein Magnetfeld in der Verarbeitungseinrichtung erzeugt, um das Plasma auf die Abfälle zu richten, damit die Abfälle verdampfen, und um den daraus resultierenden Abfalldampf in die Kammer zu überführen, damit er durch die RF-Antenne ionisiert wird, so dass ein Multispezies-Plasma erzeugt wird, das Elektronen und die Ionen von leichten und schweren Elementen enthält; die Düse magnetisch und mit dem Auslass der Verarbeitungseinrichtung verbunden ist; und der Trägheitsabscheider mit der Düse verbunden ist.The system of claim 2, wherein the processing device an inlet and an outlet, between which a Chamber is which defines the high vacuum environment; the Transport device with the inlet of the processing device is tightly connected to the waste into the high vacuum environment of the plasma chamber, so that from this the fumes be released; the RF antenna on the processing device attached to the vapors to ionize in the chamber to produce a plasma; one Magnet attached to the processing device, which is a magnetic field generated in the processing device to direct the plasma to the waste, so that the waste evaporate, and the resulting waste steam in the Chamber to convict with it it is ionized by the RF antenna, making a multispecies plasma is generated, the electrons and the ions of light and heavy Contains elements; the Nozzle magnetic and connected to the outlet of the processing device; and the inertial separator with the nozzle connected is. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner eine Einrichtung für das Verglasen der abgesonderten Ionen umfasst.A system according to any one of claims 1 to 3, further comprising Facility for includes vitrification of separate ions. System nach Anspruch 4, worin die Verglasungseinrichtung ein Manometer umfasst, das mit Glasschmelze gefüllt ist, wobei das Manometer ein erstes Ende aufweist, welches die Glasschmelze dem Atmosphärendruck aussetzt, und ein zweites Ende, welches die Glasschmelze der Hochvakuumumgebung aussetzt, die mindestens eines der abgesonderten Ionen für die Verglasung durch die Glasschmelze aufnimmt.The system of claim 4, wherein the glazing device a manometer filled with molten glass, the manometer having a first end, which the glass melt to the atmospheric pressure and a second end containing the molten glass of the high vacuum environment exposes at least one of separate ions for glazing through the glass melt absorbs. System nach Anspruch 3, worin die Kammer umfasst einen hohlen, im Wesentlichen zylindrisch dielektrischen Abschnitt mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende; einen ersten Edelstahlzylinder, der am ersten Ende des dielektrischen Abschnitts angebracht ist, und der im Wesentlichen koaxial zu diesem ausgerichtet ist; und einen zweiten Edelstahlzylinder, der am zweiten Ende des dielektrischen Abschnitts angebracht ist, und der im Wesentlichen koaxial zu diesem ausgerichtet ist.The system of claim 3, wherein the chamber comprises a hollow, substantially cylindrical dielectric portion having a first end and a second end; a first stainless steel cylinder attached to the first end of the dielectric portion and oriented substantially coaxially therewith; and a second stainless steel cylinder attached to the second end of the dielectric portion, and which is substantially coaxially aligned therewith. System nach Anspruch 6, worin die RF-Antenne den dielektrischen Abschnitt umgibt, und die RF-Antenne bei etwa sieben Megawatt (7 MW) im Bereich von etwa zwei bis zu zwanzig Megahertz (2 – 20 MHz) betrieben wird.The system of claim 6, wherein the RF antenna surrounds the dielectric portion, and the RF antenna is approximately seven megawatts ( 7 MW) in the range of about two to twenty megahertz (2 - 20 MHz) is operated. System nach Anspruch 3, worin der Magnet eine Magnetspule ist, die eine magnetische Induktion im Bereich von etwa fünf Hundertstel bis zu einem Zehntel Tesla (0,05 bis 0,1 T) erzeugt.The system of claim 3, wherein the magnet is a magnetic coil is that has a magnetic induction in the range of about five hundredths up to one tenth of Tesla (0.05 to 0.1 T). System nach Anspruch 3, worin die Transporteinrichtung umfasst: ein im Wesentlichen U-förmiges Rohr mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, wobei das Rohr mit einem Fluid befüllt ist, um ein Manometer einzurichten, dessen erstes Ende dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, und dessen zweites Ende der Hochvakuumumgebung ausgesetzt ist; sowie einen Rohrablauf, der mit dem zweiten Ende des U-förmigen Rohrs verbunden ist, um die Abfälle für die anschließende Verdampfung in die Verarbeitungseinrichtung zu überführen.The system of claim 3, wherein the transport means includes: a substantially U-shaped tube with a first End and a second end, wherein the tube is filled with a fluid, to set up a pressure gauge whose first end is exposed to atmospheric pressure with its second end exposed to the high vacuum environment; such as a pipe run connected to the second end of the U-shaped pipe, around the waste for the subsequent Evaporate evaporation in the processing device. System nach Anspruch 9, worin der Abfall einen Behälter für radioaktives Material umfasst, und das System ferner ein Lochwerkzeug aufweist, das auf der Transporteinrichtung angebracht ist, um den Behälter zu punktieren und die flüchtigen Stoffe daraus freizusetzen, wobei das Lochwerkzeug in dem U-förmigen Rohr angeordnet und in das Fluid getaucht ist.The system of claim 9, wherein the waste is a container for radioactive Material, and the system further comprises a punching tool, which is mounted on the transport device to the container dot and the fleeting ones Release substances from it, the punch tool in the U-shaped tube arranged and immersed in the fluid. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin der Trägheitsabscheider eine Magneteinrichtung enthält, die ein Magnetfeld erzeugt, um die Elektronen abzublocken, damit sie nicht in den Trägheitsabscheider eingelassen werden.A system according to any one of the preceding claims, wherein the inertial separator contains a magnetic device, which creates a magnetic field to block off the electrons with it do not put her in the inertial separator be admitted. System nach Anspruch 11, worin die Magneteinrichtung dazu dient, ein Magnetfeld zu erzeugen, das im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Fluidstroms verläuft, um die Ionen der leichten und schweren Elemente zu verlangsamen.The system of claim 11, wherein the magnetic device serves to generate a magnetic field that is substantially perpendicular to the direction of fluid flow to the ions of the light and slow down heavy elements. System nach einem der Ansprüche 11 oder 12, worin der Trägheitsabscheider umfasst: ein Paar im Wesentlichen paralleler Metallwände, die zwischen sich einen Kanal bilden; eine erste Prallfläche, die zwischen den parallelen Metallwänden angeordnet ist, um die schweren Ionen aufzunehmen; eine zweite Prallfläche, die zwischen den parallelen Metallwänden angeordnet ist, um die leichten Ionen aufzunehmen, wobei die zweite Prallfläche zwischen der ersten Prallfläche und der Düse angeordnet ist; die Magneteinrichtung für die Erzeugung eines Magnetfelds in dem umschlossenen Raum, um die schweren Ionen auf die erste Prallfläche zu führen, und um die leichten Ionen auf die zweite Prallfläche zu führen, um getrennte Elemente zu etablieren; und eine Einrichtung, die mit mindestens einer dieser Prallflächen verbunden ist, für die Verglasung der getrennten Elemente.A system according to any one of claims 11 or 12, wherein the inertial separator includes: a pair of substantially parallel metal walls interposed between to form a channel; a first baffle disposed between the parallel metal walls is to absorb the heavy ions; a second baffle, the between the parallel metal walls is arranged to receive the light ions, wherein the second baffle between the first baffle and the nozzle is arranged; the magnetic device for generating a magnetic field in the enclosed space to guide the heavy ions to the first baffle, and to guide the light ions to the second baffle to separate elements to establish; and a facility that has at least one these baffles is connected, for the glazing of the separated elements. System nach Anspruch 13, das ferner ein variables Widerstandselement aufweist, das zwischen den parallelen Metallwänden geschaltet ist, um den Transportweg der schweren Ionen und der leichten Ionen durch den Kanal zu steuern.The system of claim 13, further comprising a variable Resistance element connected between the parallel metal walls is the transport route of heavy ions and light ions through the channel. System nach Anspruch 3, das ferner einen Aufbewahrungstank für das Sammeln der Dämpfe aufweist, die in der Hochvakuumumgebung aus den Abfällen freigesetzt wurden, bevor die Dämpfe durch die RF-Antenne der Kammer ionisiert werden.The system of claim 3, further comprising a storage tank for the Collecting the vapors, which were released from the wastes in the high vacuum environment before the vapors be ionized by the RF antenna of the chamber. Verfahren für die Trennung von Abfällen in leichte Elemente und schwere Elemente, das die folgenden Schritte umfasst: Transportieren der Abfälle in eine Hochvakuumumgebung; Verdampfen der Abfälle, um einen Abfalldampf zu erzeugen; Ionisieren des Abfalldampfes, um ein Multispezies-Plasma zu erzeugen, das Elektronen und Ionen von leichten Elementen und von schweren Elementen enthält; dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verfahren weiter die folgenden Schritte umfasst: Umwandeln des Multispezies-Plasmas in einen Fluidstrom, in dem die leichten Ionen und die schweren Ionen alle eine im Wesentlichen gleichförmige Geschwindigkeit haben; und Absonderungstrennung der Ionen gemäß ihrer jeweiligen Trägheit.Procedure for the separation of waste in light elements and heavy elements, the following steps includes: Transporting the waste into a high vacuum environment; Vaporizing the waste, to generate a waste vapor; Ionizing the waste vapor, around a multispecies plasma to generate the electrons and ions of light elements and contains heavy elements; thereby characterized in that this method further the following steps includes: Converting the multispecies plasma into a fluid stream, in which the light ions and heavy ions are all essentially one uniform Have speed; and Separation separation of the ions according to their respective inertia. Verfahren nach Anspruch 16, das außerdem den Schritt des Verglasens der getrennten Elemente umfasst.The method of claim 16, further comprising Step of glazing the separated elements comprises. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Abfälle flüchtige Bestandteile enthalten, und worin der Transportschritt zur Folge hat, dass Gase der flüchtigen Bestandteile in die Hochvakuumumgebung freigesetzt werden, und wobei der Verdampfungsschritt ferner die folgenden Schritte umfasst: Einrichten eines Magnetfelds in der Hochvakuumumgebung; Erzeugen eines Plasmas aus den Gasen der flüchtigen Bestandteile in der Hochvakuumumgebung; und Ausrichten des Plasmas aus den flüchtigen Bestandteilen über das Magnetfeld und in Verbindung mit den Abfällen, um den Verdampfungsschritt zu vollziehen.The method of claim 16, wherein the waste volatile components and wherein the transport step results in gases the volatile one Components are released into the high vacuum environment, and wherein the evaporation step further comprises the steps of: Set up a magnetic field in the high vacuum environment; Generating a Plasmas from the gases of the fleeting Components in the high vacuum environment; and Align the Plasmas from the fleeting Components over the magnetic field and in conjunction with the waste to the evaporation step to accomplish. Verfahren nach Anspruch 16, worin der Ionisierungsschritt ein Multispezies-Plasma mit einer Dichte erzeugt, die über der Kollisionsdichte der leichten Ionen und der schweren Ionen liegt, und wobei der Umwandlungsschritt in den nachfolgenden Schritten vollzogen wird: Beschleunigen der leichten Ionen und der schweren Ionen des Multispezies-Plasmas mit einer magnetischen Düse, wobei das Plasma eine Dichte aufweist, die über der Kollisionsdichte der leichten Ionen und der schweren Ionen liegt; und Expandieren lassen des Multispezies-Plasmas, um die leichten Ionen und die schweren Ionen noch mehr zu beschleunigen, und um deren Dichte vor dem Abscheidungsschritt unter die Kollisionsdichte herabzusenken.The method of claim 16, wherein the ionizing step produces a multispecies plasma having a density above that of the collision density light ions and the heavy ions, and wherein the conversion step is carried out in the following steps: accelerating the light ions and heavy ions of the multispecies plasma with a magnetic nozzle, the plasma having a density which is above the collision density of the light ions and the heavy ion is located; and expanding the multispecies plasma to further accelerate the light ions and heavy ions and lower their density below the collision density prior to the deposition step. Verfahren nach Anspruch 16, worin der Transportschritt die folgenden Schritte umfasst: Einbringen der Abfälle in Behälter; und Eintauchen der Behälter in ein Manometerfluid, um sie durch dieses hindurch in die Hochvakuumumgebung zu überführen.The method of claim 16, wherein the transporting step the following steps include: Placing the waste in containers; and immersion the container into a gauge fluid to pass through it into the high vacuum environment to convict. Verfahren nach Anspruch 16, das ferner den Schritt umfasst, wobei das Plasma blockiert wird, so dass es nicht in den Strom abwandern kann.The method of claim 16, further comprising the step includes, whereby the plasma is blocked so that it does not enter the Electricity can migrate. Verfahren nach Anspruch 16, worin alle schweren Ionen ein Atomgewicht aufweisen, das über neunzig liegt (A > 70).The method of claim 16, wherein all are heavy Have an atomic weight greater than ninety (A> 70). Verfahren nach Anspruch 16, worin der Ionisierungsschritt unter Verwendung einer Radiofrequenz- (RF-) Antenne durchgeführt wird, um den Abfalldampf im Whistler-Modus anzuregen.The method of claim 16, wherein the ionizing step performed using a radio frequency (RF) antenna, to stimulate the waste vapor in Whistler mode. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Abfälle mit einem Durchsatz von etwa 189 Liter über je zwölf Stunden in dem System aufbereitet werden.The method of claim 16, wherein the wastes with a throughput of about 189 liters for each twelve hours processed in the system become. Vorrichtung für das Trennen einer Materialmixtur in leichte Elemente und schwere Elemente mit: einer Verarbeitungseinrichtung für das Erzeugen eines Multispezies-Plasmas aus Abfällen, das leichte Ionen der leichten Elemente und schwere Ionen der schweren Elemente enthält, worin die leichten Ionen und die schweren Ionen im Wesentlichen die gleiche Geschwindigkeit haben; und dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner umfasst: eine Düse, um das Multispezies-Plasma in einen Trägheitsabscheider zu überführen; und einen Trägheitsabscheider, der folgendes umfasst: ein Paar im Wesentlichen paralleler Metallwände, die zwischen sich einen Kanal bilden, ein variables Widerstandselement, das zwischen die Metallwände geschaltet ist, sowie eine Magneteinrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes, das im Wesentlichen zu den Metallwänden parallel verläuft, worin das variable Widerstandselement und die Magneteinrichtung dazu dienen, die leichten Ionen stärker als die schweren Ionen abzubremsen, wodurch die leichten Ionen von den schweren Ionen getrennt werden.Device for separating a material mixture into light elements and heavy ones Elements with: a processing device for generating of a multispecies plasma from waste, the light ion of the contains light elements and heavy ions of heavy elements, wherein the light ions and heavy ions are at substantially the same speed to have; and characterized in that the device further includes: a nozzle, to convert the multispecies plasma into an inertial separator; and one inertial, comprising: a pair of substantially parallel metal walls interposed between forming a channel, a variable resistance element that intervenes the metal walls switched and a magnetic device for generating a magnetic field, which is substantially parallel to the metal walls, wherein serve the variable resistance element and the magnetic device, the light ions stronger as the heavy ions decelerate, causing the light ions of the heavy ions are separated. Vorrichtung nach Anspruch 25, worin die Verarbeitungseinrichtung dazu dient, die Abfälle zu verdampfen, um einen Abfalldampf zu erzeugen und den Abfalldampf zu ionisieren und damit das Multispezies-Plasma herzustellen.Apparatus according to claim 25, wherein the processing means serves the waste to vaporize to produce a waste vapor and the waste vapor to ionize and thus produce the multispecies plasma. Vorrichtung nach Anspruch 26, worin die Verarbeitungseinrichtung eine Radiofrequenz (RF) -Antenne umfasst, welche dazu dient, den Abfalldampf zur Ionisierung des Dampfes mit einem Whistler-Modus anzuregen.Apparatus according to claim 26, wherein the processing means a radio frequency (RF) antenna which serves to connect the Waste steam for ionizing the steam with a Whistler mode to stimulate. Vorrichtung nach Anspruch 25, die ferner eine erste Einrichtung für das Sammeln der leichten Ionen und eine zweite Einrichtung für das Sammeln der schweren Ionen aufweist.Apparatus according to claim 25, further comprising a first Facility for the collection of the light ions and a second means for collecting the has heavy ions. Vorrichtung für das Trennen der leichten Ionen von den schweren Ionen mit: einer Düse, um ein Multispezies-Plasma aus Abfällen, das leichte Ionen von leichten Elementen und schwere Ionen von schweren Elementen enthält, in einen Kanal zu überführen, der von einem Paar im Wesentlichen paralleler Metallwände gebildet wird; einem variablen Widerstandselement, das zwischen den Metallwänden und einer Magneteinrichtung für das Erzeugen eines Magnetfeldes geschaltet ist, das im Wesentlichen zu den Metallwänden parallel verläuft, worin das variable Widerstandselement und die Magneteinrichtung dazu dienen, die leichten Ionen stärker als die schweren Ionen abzubremsen, wodurch die leichten Ionen von den schweren Ionen getrennt werden; und worin das variable Widerstandselement dazu dient, den Grad der Trennung zwischen den schweren Ionen und den leichten Ionen zu steuern.Device for Separation of light ions from heavy ions with: one Nozzle to a multispecies plasma from waste, the light ions of light elements and heavy ions of heavy ones Contains elements to transform into a channel that formed by a pair of substantially parallel metal walls becomes; a variable resistance element between the metal walls and a magnetic device for the Generating a magnetic field is connected, which is essentially to the metal walls runs parallel, wherein the variable resistance element and the magnetic device serve the light ions stronger than the heavy ions to decelerate, thereby separating the light ions from the heavy ions become; and wherein the variable resistance element serves to cause the Degree of separation between the heavy ions and the light ions to control. Vorrichtung nach Anspruch 29, die ferner eine Verarbeitungseinrichtung für das Verdampfen der Abfälle zur Erzeugung eines Abfalldampfes und für das Ionisieren des Abfalldampfes zur Herstellung eines Multispezies-Plasmas umfasst.Apparatus according to claim 29, further comprising processing means for the Vaporizing the waste for generating a waste vapor and for ionizing the waste vapor for producing a multispecies plasma. Vorrichtung nach Anspruch 30, worin die Verarbeitungseinrichtung eine Radiofrequenz (RF) -Antenne umfasst, welche dazu dient, den Abfalldampf zur Ionisierung des Dampfes mit einem Whistler-Modus anzuregen.Apparatus according to claim 30, wherein the processing means a radio frequency (RF) antenna which serves to connect the Waste steam for ionizing the steam with a Whistler mode to stimulate. Vorrichtung nach Anspruch 29, worin der Abscheider ferner eine erste Einrichtung umfasst, um die leichten Ionen zu sammeln, und eine zweite Einrichtung, um die schweren Ionen zu sammeln.Apparatus according to claim 29, wherein the separator further comprising first means for accepting the light ions collect, and a second device to collect the heavy ions. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 32, worin die leichten Ionen und die schweren Ionen alle eine im Wesentlichen gleichförmige Geschwindigkeit aufweisen, wenn sie in den Kanal gelangen.The device of any one of claims 29 to 32, wherein the light ions and the heavy ions all have a substantially uniform velocity when entering the canal.
DE69919839T 1999-03-19 1999-03-19 Separator for nuclear waste Expired - Fee Related DE69919839T2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP99302138A EP1039479B1 (en) 1997-11-14 1999-03-19 Nuclear waste separator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69919839D1 DE69919839D1 (en) 2004-10-07
DE69919839T2 true DE69919839T2 (en) 2005-09-15

Family

ID=34854795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69919839T Expired - Fee Related DE69919839T2 (en) 1999-03-19 1999-03-19 Separator for nuclear waste

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE69919839T2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
DE69919839D1 (en) 2004-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69334118T2 (en) PORTABLE ELECTRON STEEL SYSTEM AND METHOD
DE19725168C2 (en) Device and method for monitoring contamination in an ion implantation process
EP3345190A1 (en) Repository for storing radioactive material and method for production thereof
DE60125317T2 (en) Tandem plasma mass filter
WO2006072279A1 (en) Multi-layered radiation protection wall and radiation protection chamber
DE2615580C2 (en) Magnetic separator for separating magnetizable particles from a flowing fluid
DE69919839T2 (en) Separator for nuclear waste
US5939029A (en) Nuclear waste separator
DE2433008A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING MAGNETIC PARTICLES FROM A FLUD
DE69401049T2 (en) Double-layer pellet, method and device for its production
US6235250B1 (en) Nuclear waste separator
DE102013105755A1 (en) Opening device for opening a bag section of a film web in a bag filling plant
DE102015016870A1 (en) Process and device for the treatment of liquids that are contaminated with foreign substances
DE10125760B4 (en) Apparatus for generating collisions of opposing ion bundles
DE102018113358B4 (en) Apparatus and method for the continuous, separate sampling of magnetically attractable and magnetically repulsive particles from a flowing fluid
DE68913920T2 (en) Steam and ion source.
DD291704A5 (en) Method and device for treating bulk material with electron beams
DE4432904C2 (en) Method for cleaning technological objects from sediments
DE102021107592B3 (en) Plant and process for separating boric acid crystals from a boric acid-water mixture
Waldschmidt et al. Ein halbleiterdetektor-spektrometer MIT magnetischem elektronenleiter
DE19708411A1 (en) Method and device for processing material
DE3935646A1 (en) Disposal of radioactive parts from nuclear power plant - using dry cell to house tools for compression and chopping to avoid water purificn., tooling problems and swarf in ponds
Habfast et al. The Ultra-High-Vacuum System of the Electron-Cooling Device of LEAR
Lila Atom-und Atommüllpolitik in Japan: Ein Jahrzehnt nach Fukushima
AU761554B2 (en) Nuclear waste separator

Legal Events

Date Code Title Description
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: ARCHIMEDES OPERATING, LLC., SAN DIEGO, CALIF., US

8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee